电机拖动与控制教学课件作者张晓娟第４章　三相异步电动机及其控制线路.ppt

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1、第４章　三相异步电动机及其控制线路４.１　三相异步电动机的基本工作原理４.２　三相异步电动机的基本结构和铭牌４.３　三相异步电动机的运行４.４　三相异步电动机的启动４.５　三相异步电动机调速４.６　三相异步电动机的制动返回４.１　三相异步电动机的基本工作原理4.1.1三相定子绕组的旋转磁场1.旋转磁场的产生在三相异步电动机中实现机电能量转换的前提是必须产生旋转磁场。所谓旋转磁场,就是一种极性不变且以一定转速旋转的磁场。根据理论分析和实践证明,在多相对称绕组中流过多相对称电流时,会产生一种大小恒定的旋转磁场即圆形旋转磁场

2、。图4.1为三相异步电动机定子绕组结构示意图。三个完全相同的线圈空间彼此互隔120°,分布在定子铁芯内圆的圆周上,构成了三相对称绕组。当三相对称绕组接上三相对称电源时,在绕组中将流过三相对称电流。若各相电流的瞬时表达式下一页返回４.１　三相异步电动机的基本工作原理则各相电流随时间变化的曲线如图4.2所示。该电源将在定子绕组中分别产生磁场。为了便于考察三相电流产生的合成磁效应,下面通过几个特定的瞬间,以窥其全貌。规定:电流为正值时,电流从每相绕组的首端(U1、V1、W1)流进,末端(U2、V2、W2)流出;电流为负值时,

3、电流从每相绕组的末端流进,首端流出。在表示线圈导线的“○”内,用“×”号表示电流流入,用“·”号表示电流流出。观察这些图中合成磁场的分布规律可见:合成磁场的方向按顺时针方向旋转,并旋转了一周。由此可证明,当三相对称电流通过三相对称绕组时,必然产生一个大小不变,转速一定的旋转磁场。上一页下一页返回４.１　三相异步电动机的基本工作原理2.旋转磁场的旋转方向由图4.2可以看出,流入三相定子绕组的电流iU、iV、iW是按U→V→W的相序达到最大值的,产生旋转磁场的旋转方向也是从U相绕组轴线转向V相绕组轴线,再转向W相绕组轴线的

4、,即按U—V—W的顺序旋转(图中为顺时针方向),即与三相交流电的变化顺序一致。由此可以得出结论:在三相定子绕组空间排序不变的条件下,旋转磁场的转向取决于三相电流的相序,即从电流超前相转向电流滞后相。若要改变旋转磁场的方向,只需将三相电源进线中的任意两相对调即可。3.旋转磁场的转速旋转磁场的转速n1与磁极对数p之间的关系是一种反比关系,即具有p对磁极的旋转磁场,交流电变化一个周期,磁场转过1/p转。因此具有p对磁极的旋转磁场的转速为上一页下一页返回４.１　三相异步电动机的基本工作原理4.1.2三相异步电动机的基本工作原理

5、1.三相异步电动机的工作原理图4.3所示为一台三相笼型异步电动机的示意图。在定子铁芯里嵌放着对称的三相绕组U1U2、V1V2、W1W2。转子槽内放有导体,导体两端用短路环短接起来,形成一个笼型的闭合绕组。定子三相绕组可接成星形,也可以接成三角形。如果向定子三相对称绕组通入三相交流电,就会在电机的气隙中形成一个在空间以顺时针方向旋转的磁场,这个旋转磁场的转速n1称为同步转速。该旋转磁场将切割转子导体,在转子导体中产生感应电动势,由于转子导体自成闭合回路,因此该电动势将在转子导体中形成电流,其电流方向可用右手定则判定。上一

6、页下一页返回４.１　三相异步电动机的基本工作原理有电流流过的转子导体将在旋转磁场中受电磁力F的作用,其方向由“左手电动机定则”确定,如图4.3中箭头所示,该电磁力F在转子轴上形成电磁转矩,其作用方向与旋转磁场方向一致,拖着转子顺着旋转磁场的旋转方向旋转,将输入的电能变成旋转的机械能。如果电动机轴上带有机械负载,则机械负载随着电动机的旋转而旋转,电动机对机械负载做了功。综上分析可知,三相异步电动机转动的基本工作原理是:(1)三相对称绕组中通入三相对称电流产生圆形旋转磁场。(2)转子导体切割旋转磁场,产生感应电动势和电流。

7、(3)转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用,从而形成电磁转矩,驱使电动机转子转动。上一页下一页返回４.１　三相异步电动机的基本工作原理异步电动机的旋转方向始终与旋转磁场的旋转方向一致,而旋转磁场的方向又取决于异步电动机的三相电流相序,因此,三相异步电动机的转向与电流的相序一致。要改变转向,只要改变电流的相序即可,即任意对调电动机的两根电源线,便可使电动机反转。异步电动机的转速恒小于旋转磁场转速n1,因为只有这样,转子绕组才能产生电磁转矩,使电动机旋转。如果n=n1,转子绕组与定子磁场之间便无相对运动,则转子绕组中无感应

8、电动势和感应电流产生,可见n