电机学培训资料ppt课件.ppt
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1、我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物三相鼠笼型异步电动机三相鼠笼型异步电动机我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物授课大纲授课大纲123456我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 概概 述述一、三相鼠笼型异步电动机的基本构造一、三相鼠笼型异步电动机的基本构造原理:电磁感应原理电磁感应原理用途:主要用作
2、电动机,拖动各种生产机械主要用作电动机,拖动各种生产机械优点:结构简单、运行可靠、制造容易、结构简单、运行可靠、制造容易、 成本低、使用维护简单成本低、使用维护简单缺点:功率因数低,调速比直流电机复杂功率因数低,调速比直流电机复杂我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物1.1 三相鼠笼式异步电动机的主要结构 下图是一台三相鼠笼式异步电动机的结构图。它主要由定子和转子两大部分组成,定转子中间是空气隙。此外,还有端盖、轴承、机座、风扇、风罩等部件。 具体结构可见拆分图我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东
3、西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物1.1.1 鼠笼型异步电动机主要部件拆分图我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物(一)、定子部分(定子铁心、定子绕组、机座)1 1、定子铁心、定子铁心 导磁部分。导磁部分。 定子铁心是电机磁路的一部分,并起固定定子绕组的作用。为了增强导磁能力和减小铁耗,定子铁心常选用0.5mm或0.35mm厚的硅钢片冲制叠压而成,片间涂上绝缘漆。定子铁心内圆均匀冲出许多形状相同的槽,用以嵌放定子绕组。 2 2、定子
4、绕组:放在定子铁心内圆槽内、定子绕组:放在定子铁心内圆槽内 导电部分。导电部分。 定子绕组是异步电动机的电路部分,其材料主要采用紫铜。小型异步电动机常采用三相单层绕组,大中型异步电动机常采用三相双层短矩叠绕组形式,三相绕组的六个出线端子均接在机座侧面的接线板上,可根据需要将三相绕组接成Y形或形。 3 3、机座、机座 支撑部分。支撑部分。 机座是电动机的外壳,支撑电机各部件,并通过机座的底脚将电机安装固定。全封闭式电机的定子铁心紧贴机座内壁,故机座外壳上的散热筋是电机的主要散热面。中小型电机采用铸铁机座。大型电机一般采用钢板焊接机座。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一
5、个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物(二)、转子部分(包括转子铁心、转子绕组)1 1、转子铁心、转子铁心 转子铁心也是电机磁路的组成部分,并用来固定转子绕组。铁心材料也用0.5mm或0.35mm厚的硅钢片冲制叠压而成,故通常用冲制定子铁芯冲片剩余下来的内圆部分制作。转子铁芯固定在转轴上,其外圆上开有槽,用来嵌放转子绕组。2 2、转子绕组、转子绕组根据转子绕组的结构型式可分为: 1)鼠笼式转子:转子铁心的每个槽内插入一根裸导条,形成一个多相对称短路绕组。 2)绕线式转子:转子绕组为三相对称绕组,嵌放在转子铁心槽内。 异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件
6、所能允许达到的最小值。(三)、气隙我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物二、三相异步电动机的基本工作原理二、三相异步电动机的基本工作原理2.1 工作原理对称三相绕组对称三相绕组通入对称三相电流通入对称三相电流旋转磁场旋转磁场(磁场能量磁场能量)磁场切割磁场切割转子绕组转子绕组转子绕组中转子绕组中产生产生 e 和和 i转子绕组在磁场中转子绕组在磁场中受到电磁力的作用受到电磁力的作用转子旋转起来转子旋转起来机械负载机械负载旋转起来旋转起来三相交流电能三相交流电能输出机械能量输出机械能量我吓了一跳,蝎子
7、是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.2 转动原理1、电生磁:三相对称绕组通往三相对称电流产生圆形旋转磁场。2、磁生电:旋转磁场切割转子导体感应电动势和电流。3、电磁力:转子载流(有功分量电流)体在磁场作用下受电磁力作用,形成电磁转矩, 驱动电动机旋转,将电能转化为机械能。U2U1W2V1W1V21nn我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物0n规定:规定: i : “+” 首端流入,尾端流出。首端流入,尾端流出。
8、 i : “” 尾端流入,首端流出。尾端流入,首端流出。 三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时,将在电机气隙空间产生旋转磁场。CiAXCZBYAiBiAiBiCimItAYCBZX()电流出电流出( )电流入电流入我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物CiBiAii t600mIo60=t90=t分析可知:三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场。 即:一个电流周期,旋转磁场在空间转过360。0=tAXYCBZAXYCBZAXYCBZNS0n60SNSN我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么
9、把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.2 三相异步电动机的极数与转速2.2.1 三相异步电动机的极数 三相异步电动机定子产生旋转磁场的磁极个数,称为极数。对于每相只有一个线圈的电动机,绕组始端之间相差120的空间角,则产生的旋转磁场只有一对磁极。磁极对数用p表示,则p=1。若每相定子绕组由两个线圈串联组成(如图所示),则绕组始端之间相差60空间角,因而旋转磁场具有两对磁极,p=2.ABCXA X B Y YZZ C 磁场位置(t=0)AXX ANSSNZCZCBYBYCYABCXYZAXBZAiCiBi我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东
10、西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物二、三相异步电动机的转速 电动机的转速是与旋转磁场有关的。而磁场极数不同则磁场的转速就不同,在一对磁极的情况下,交流电经历一个周期磁场恰好在空间转过一圈,若定子电流的频率为f1,旋转磁场在每分钟将转过60f1 周。 磁极对数为 p时,磁场的转速为:)(min/60=11rpfn 而转子的实际转速将小于磁场的转速,即n n1。若二者相等,转子就没有切割磁力线作用,转矩也就消失了,因此转子不可能以n1的转速正常运行。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我
11、也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2=p180分)转 /( 50011=p360分)转 /( 0003极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速)Hz50=(1f3=p120分)转 /( 00014=p分分)转转 /( 75090 可见:旋转磁场转速 与频率f1和极对数p有关。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.2.1 转差率1nn如果:1nn我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活
12、的生物11nnsn 负载越大,转速越低,转差率越大;反之,转差率越负载越大,转速越低,转差率越大;反之,转差率越小。转差率的大小能够反映电机的转速大小或负载大小。小。转差率的大小能够反映电机的转速大小或负载大小。电机的转速为:电机的转速为:11n = (- s)n 额定运行时,转差率一般在额定运行时,转差率一般在0.010.010.060.06之间,即电机之间,即电机转速接近同步转速。转速接近同步转速。 同步转速与转子转速之差与同步转速的比值称为转差率,同步转速与转子转速之差与同步转速的比值称为转差率,用用s s表示,表示,即:即: 转差率转差率是异步电机的一个基本物理量,它反映电机的是异步电
13、机的一个基本物理量,它反映电机的各种运行情况。转子未转动时,各种运行情况。转子未转动时,n = 0,s = 1;电机理想空电机理想空载时,载时, 作为电动机,转速在作为电动机,转速在 范围内变范围内变化,转差率在化,转差率在01范围内变化。范围内变化。.0,1snn10n练习练习我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2.2.2 三相异步电动机的运行状态机械能转变为电机械能转变为电能能电能和机械能变电能和机械能变成内能成内能电能转变为机电能转变为机械能械能能量关系制动制动制动制动驱动驱动电磁转矩转差
14、率转速外力使电机快速外力使电机快速旋转旋转外力使电机沿磁外力使电机沿磁场反方向旋转场反方向旋转定子绕组接对定子绕组接对称电源称电源实现发电机发电机电磁制动电磁制动电动机电动机状态状态10 n n0n n1s0 4kW接线盒我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物三、三相异步电动机的功率和转矩三、三相异步电动机的功率和转矩 三相异步电动机的机电能量转换过程为:* 由定子绕组输入电功率,扣除定子铜耗和铁心损耗以后,为电磁功率, 然后经由气隙送给转子,* 扣除转子铜耗损耗以后,通过转子轴上输出总机械功率。
15、3.1 功率转换过程规定:* U1 -定子相电压;* I1 -定子相电流;* -定子功率因数角;* -转子功率因数角。12我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物1)从定子绕组输入电动机的功率: 12111rImPcummFerImP2122212rImPcu11111cosIUmP FecuePPPP11srrmIEmPe22212221cos4)从定子通过气隙传送到转子的电磁功率:5)转子电阻上发生了转子铜耗:注:由于正常运行时电机转差率很小,转子中磁通的变化频率仅为13HZ ,所以转子的铁耗可
16、以略去不计。2)消耗在定子电阻上的定子铜耗:3)消耗在定子铁心中的铁耗:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物6)余下的是使转子旋转的总机械功率(即转换功率), 即:2cuePPP 用电磁功率表示时:ePsP1ecusPP2 在异步电动机中,转换功率和电磁功率是不同的;传递到转子的电磁功率 中,s部分变成为转子铜耗,(1-s)部分转换为机械功率。由于转子铜耗等于 ,所以它又称为转差功率。ePesP 除了上述各部分损耗外,还要产生一些附加损耗(又称杂散损耗) 。在小型笼型铸铝转子异步电动机中,满载时
17、杂散损耗 可达输出功率的1%3%;而防爆异步电动机在设计标准中规定, 可取为输出功率的0.5%。 DPDPDP我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 从 中再扣除转子的机械损耗 和杂散损耗 ,才是转子轴上真正输出的机械功率 。 即: pDP2PP DPpPP 2两个重要关系式:sPPeCu=21ePsP 可见,从气隙传递到转子的电磁功率分为两部分,一小部分变为转子铜损耗,绝大部分转变为总机械功率。转差率越大,转子铜损耗就越多,电机效率越低。因此正常运行时电机的转差率均很小。我吓了一跳,蝎子是多么丑
18、恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物我们可得如下功率方程: Cu1Feeecu221PppPPpPPPpp其中:1r1x2r2x1U1I0I2Imrmx1cupFep2cup()2+=PPpPeP1P21rss 2Cu21 22e21 22epm I RsP1 sPm IR(1 s)Ps我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物功率关系能量转换关系功率平衡方程:2211PPpPPPPcuFecu D我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和
19、恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3.2 转矩方程和电磁转矩602=n0+=Pppe022e02TTTPppPT, T, T 式中, 为电磁转矩; 为与机械损耗和杂散损耗所对应的阻力转矩,若忽略杂散损耗,它就是空载转矩; 为电动机的输出转矩。eT0T2T 把转子的输出功率方程 除以机械角速度 ,可得转子的转矩方程,如下:02-=pPP其中: 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 由此,可得出通用的转矩公式: 由于机械功率
20、,转子的机械角速度 ,所以电磁转矩 亦可以写成:ss 1ePsP 1eTseNePPT 上式表明:电磁转矩 既可通过机械功率 、亦可通过电磁功率 算出。用机械功率去求电磁转矩时,应除以转子的机械角速度 ;而用电磁功率去求电磁转矩时,则应除以同步角速度 ,因为电磁功率是通过气隙旋转磁场传送到转子的功率,而旋转磁场的转速是同步转速。seTPeP9550260PPTnn 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 三相异步电动机的机械特性是指在定子电压、频率和参数固定的条件下,电动机电磁转矩T与转速n(或转
21、差率s)之间的函数关系。四、三相异步电动机的机械特性四、三相异步电动机的机械特性转矩特性(转矩-转差率特性): 异步机的T与s之间的关系T = f (s)机械特性(转速-转矩特性): 异步机的n与T之间的关系n = f (T)机械特性包括:固有特性曲线人为特性曲线我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 当同步转速n1为正时,机械特征曲线跨第一、二、四象限。 在第一象限时,0nn1,0sn1,s0,n为正值,T为负值,电动机处于发电机状态; 在第四象限时,n1,n为负值,T为正值,电机处于电磁制动运
22、行状态。4.1 固有机械特性三相异步电动机的机械特性: 在定子电压、频率均为额定值,定、转子回路不串入任何电路元件时的机械特性称为固有机械特征。固有机械特性曲线我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 2 022222 0()EIRXss2222220cos()RRXs1114.44mUf N 22122220()sRTKURsX 21U我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 转矩特性曲线 机械特性曲线
23、 其中:TN 代表额定状态, TM代表临界状态,Tst代表起动状态固有特性曲线TNsN1TstTMsMTOsn0TnOTNnNTstTMnM我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物几个特殊点:1. 起动点A:01stn,s,TT 2.最大转矩点B:MMMnn ,ss ,TT 3.额定运行点C: NNNnn ,ss ,TT4.同步运行点D:100nn ,s,T 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4.1
24、.1 额定状态 在额定 UN 下,以额定转速 nN 运行、输出额定功率 PN 时,电动机转轴上输出的转矩为: 额定状态说明了电动机长期运行能力。机械特性机械特性 Mn0TnOTstTNnNTMnMNS TN 额定状态、 TM临界状态、Tst 起动状态代表三个重要的工作状态。9550NNNPTn我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 Y 系列: = 22.2YBF2系列: = 1.92.44.1.2 临界状态临界转速临界转速Mn0TnOTstTNnNTMnMNS临界转差率 sM:22MRsX 1 1
25、、 与与 成正比;当成正比;当 一定时,一定时, 为定值。为定值。2 2、 越大,越大, 越大;越大; 与与 无关。无关。2R2RMsMTMT21UMT1U3 3、 和和 都近似与漏抗成反比都近似与漏抗成反比MTMs最大转矩TM: 21202MUTKX 过载倍数:MNTT 电动机带动最大负载的能力。转轴上机械负载转矩T2不能大于TM ,否则将造成堵转(停车)。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4.1.3 起动状态 Tst 体现了电动机直接起动的能力。若 Tst T2 ,电机能起动,否则将起动不
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