电机的工作原理及特性.ppt

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1、三相异步电动机的工作原理及特性1).三相异步电动机的基本结构三相异步电动机由定子和转子构成,定子和转子之间有气隙.(1)定子定子由铁心,绕组,机座三部分组成.铁心由0.5mm的硅钢片叠压而成;三相绕组连接成星形或三角形;机座一般用铸铁作成,主要用于固定和支撑定子铁心.(2)转子转子由铁心和绕组组成.转子同样由硅钢片叠压而成,压装在转轴上;转子绕组分为鼠笼式和线绕式两种.鼠笼式三相异步电动机的结构示意图5.定子铁心,6.定子绕组,7.转轴,8.转子,9.风扇,11.轴承,12.机座鼠笼电动机转子和线绕电动机转子绕组与外部接线2).三相异步电

2、动机的工作原理(1)三相正弦交流电通入电动机定子的三相绕组,产生旋转磁场,旋转磁场的转速称之为同步转速;(2)旋转磁场切割转子导体,产生感应电势;(3)转子绕组中感生电流;(4)转子电流在旋转磁场中产生力,形成电磁转矩,电动机就转动起来了.电动机的转速达不到旋转磁场的转速,否则,就不能切割磁力线,就没有感应电势,电动机就停下来了.转子转速与同步转速不一样,差那么一些,称之为异步.设同步转速为no,电动机的转速为n,则转速差为;no-n;3).三相异步电动机的旋转磁场(1)旋转磁场的产生设电动机为2极,每相绕组只有一个线圈.在0-T/2这个

3、区间,分析有一相电流为零的几个点.规定:当电流为正时,从首端进尾端出;电流为负时,从尾端进首端出.t=0时，iA=0;iB为负，电流实际方向与正方向相反，即电流从Y端流到B端；iC为正，电流实际方向与正方向一致，即电流从C端流到Z端。按右手螺旋法则确定三相电流产生的合成磁场，如图(a)中箭头所示。t=0时，iA=0;iB为负，iC为正t=T/6时，ωt=ωT/6=π/3,iA为正(电流从A端流到X端)；iB为负(电流从Y端流到B端)；iC=0。此时的合成磁场如图(b)所示，合成磁场已从t=0瞬间所在位置顺时针方向旋转了π/3。t=T/6时

4、，ωt=ωT/6=π/3,iA为正；iB为负；iC=0此时的合成磁场如图(c)所示，合成磁场已从t=0瞬间所在位置顺时针方向旋转了2π/3。t=T/3时，ωt=ωT/3=2π/3,iA为正;iB=0；iC为负此时的合成磁场如图(d)所示。合成磁场从t=0瞬间所在位置顺时针方向旋转了π。按以上分析可以证明：当三相电流随时间不断变化时，合成磁场的方向在空间也不断旋转，这样就产生了旋转磁场。t=T/2时，ωt=ωT/2=π,iA=0；iB为正；iC为负。旋转磁场的旋转方向与三相交流电的相序一致;改变三相交流电的相序,即A-B-C变为C-B-A,

5、旋转磁场反向;要改变电动机的转向,只要任意对调三相电源的两根接线.(2)旋转磁场的旋转方向式中,f为电源频率50HZ;p为电动机的磁极对数.电动机的磁极对数为1时,同步转速为3000r/min;电动机的磁极对数为2时,同步转速为1500r/min;电动机的磁极对数为3时,同步转速为1000r/min.(3)旋转磁场的旋转速度-----同步转速no2.三相异步电动机的机械特性1).三相异步电动机的转矩三相异步电动机的转矩是由旋转磁场的每极磁通与转子电流相互作用而产生的:1、转子电流与转速的n的关系2、转子电路功率因数与转速n的关系3、电磁矩

6、与转速n的关系2).三相异步电动机的机械特性n=f(T)固有机械特性(自然机械特性):在额定电压和额定频率下,定子和转子电路中不接任何电阻或电抗时,电动机的机械特性.(2)额定工作点T=TN,n=nN,自然特性上有4个特殊点:(1)理想空载转速点noT=0,n=no,(3)起动工作点T=Tst,n=0(4)临界工作点T=Tmax,n=nm人工机械特性介绍3种人工特性,即:降低定子电压时,定子电路串入电阻或电抗时,变频率时.(1)降低电压时的人工特性电压越低,人工特性曲线越往左移;电动机的过载能力和起动转矩会大大降低;电压降低,负载转矩不变

7、时,电动机过热;电压降低太多,电动机将带不动负载(不能起动).(2)定子电路串入电阻或电抗时的人工特性定子电路串电阻或电抗时的人工机械特性如右图中虚线2所示,1为电压降低时的人工机械特性;曲线2与曲线1相比较,最大转矩要大一些.(3)改变定子电源频率时的人工特性随着频率的降低,理想空载转速只能在电源额定频率以下调节;转速no减小,起动转矩Tst增大,最大转矩Tmax不变.3.三相异步电动机的起动特性生产机械对电动机起动的要求是:起动转矩大,起动电流小.1).三相鼠笼式异步电动机的起动方法三相异步电动机起动电流是额定电流的(5-7)倍,为满

8、足起动要求,三相异步电动机的起动方法分为直接起动和降压起动两类.(1)直接起动(全电压起动)适用范围;电动机功率<20%变压器容量.一般中小型鼠笼式异步电动机都采用全电压直接起动.(2)降压起