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异步电动机课件ppt

日期:2020-03-15编辑作者:公司简介

  异步电动机的操纵 异步电动机又称为感触电动机,电厂中的绝大片面 电动机是异步电动机,用它来拖动汽锅和汽轮机隶属设 备的旋希望械,如:水泵、风机等。 好处:布局轻易、运转牢靠、爱护便当、功用较上等。 毛病:不行正在较广的界限内经济、腻滑地调速,使所接 电网的功率因数消浸。 正在极少央浼调速界限较宽的景象,就采用调速个性 较好的直流电动机,而正在单机容量较大,必要依旧恒定 速率的景象,常采用功率因数可调动的同步电动机。 异步电动机的根基办事道理和布局 §1-1 异步电动机的根基办事道理 一、根基办事道理 定子上对称装有三相绕组, 空间地方互差120° 转子绕组为众相短道绕组 异步电动机的根基办事道理和布局 (1)定子绕组通入对称三相电流,发生以同步速n1 挽回 的气隙挽回磁场; (2)转子导体切割气隙挽回磁场,正在自行闭合的转子绕组 中发生感触电动势和感触电流; (3)转子电流的有功分量与气隙磁场彼此效率,使转子导 体受到电磁力,并变成电磁转矩,启发转子顺挽回磁场的 偏向转动起来。 若转轴上带有负载,电动机将输出呆滞功率,从而完毕 电能向呆滞能的转换。 异步电动机的根基办事道理和布局 议论: 异步电动机转速 n ? n1(同步速)——异步的由来 (1)启动时,转子静止,定子挽回磁场为同步速,转子 切割定子磁场而发生感触电势,并正在短道绕组中发生感触 电流,转子电流正在定子磁场中受到电磁转矩效率而发生转 动。 (2)挽回流程中,若转子抵达同步速,则与定子挽回磁 场之间相对静止,转子不会切割定子磁场而发生感触电势 和感触电流,转子就不会受到定子磁场的电磁转矩效率, 转子将减速。 异步电动机的根基办事道理和布局 二、转差率(滑差) 转子转速与同步转速的差值对同步转速的比值 s ? n1 ? n n1 转差率反响了转子转速和定子挽回磁场转速的相对运 动速率。它与电动机的转速、电流和力矩等有着亲热联系。 决意了转子电动势及其频率。 静止时,转差率s =1; 异步运转时,0 s 1; 额定负荷运转时,其转差率正在0?01?0?06界限内 异步电动机的根基办事道理和布局 三、异步电动机的三种运转形态 (1)电动机运转形态 异步电机转子拖动所带呆滞兴办转动,异步电机转 子转速小于定子挽回磁场,且偏向无别 转子导体中的电流与挽回磁场彼此效率,总会发生 一个与挽回磁场转向无别的驱动本质的电磁力矩 电动机运转形态的转差率界限:0?s?1 异步电动机的根基办事道理和布局 (2)发电机运转形态 异步电机所带呆滞兴办拖动转子转动,使异步电机 的转速抢先同步速 转子导体切割挽回磁场的偏向与电动机运转形态相 反,以是感触电动势和电流的偏向也产生转折,发生的 电磁力变成的电磁力矩的偏向与转子的转动偏向相反。 即电磁力矩变为制动力矩。此时,呆滞兴办由负荷酿成 了原动机,其输入的呆滞能通过异步电机转化为电能。 发电机运转形态的转差率界限:-∞?s? 0 异步电动机的根基办事道理和布局 (3)电磁制动运转形态 异步电机正在某种外力的效率下,其转子逆着挽回磁场 的偏向挽回,如起重机放下重物时 转子导体将以高于同步速率的速率切割挽回磁场,切 割偏向电动机运转形态时无别,以是,转子导体中的电动 势、电流以及电磁力矩的偏向都与电动机运转形态时无别, 但这时的电磁力矩偏向与转子的转向区别,电磁力矩对外 力起制动效率 电磁制动运转形态的转差率界限:1? s ?+∞ 异步电动机的根基办事道理和布局 §1-2 异步电动机的根基布局 (1)定子 (2)转子 定子和转子之间有一很小的间隙,称为气隙。 异步电动机的根基办事道理和布局 1、定子 包罗定子死心、定子绕组、机座等。 (1)定子死心:效率是安顿定子绕组和组成主磁道。 由0.5mm厚的金邦绝缘惩罚的硅钢片叠压而成。 (2)定子绕组:是定子片面的电道。 由很众高强度漆包铜线或铝线按肯定法则衔接绕制 而成。 (3)机座:固定和撑持定子死心。 异步电动机的根基办事道理和布局 2、转子:包罗转轴、转子死心、转子绕组等。 (1)转轴:中碳钢,撑持、固定转子死心,转达转矩。 (2)转子死心:组成主磁道,外圆槽内安顿转子绕组。 由0.5mm厚的硅钢片叠压而成,套正在转轴上。 (3)转子绕组:分为笼型和绕线型两种。 笼型:由插入转子槽中的导条和两头端环构成,是自行闭 合的对称众相绕组。小型采用铸铝转子,中、异步电动机大型 采用铜条转子。 绕线型:由嵌入转子槽中的对称三相绕组构成,接成星形 ,并接到转轴上的三个集电环上,再通过电刷与外 电道接通。 异步电动机的根基办事道理和布局 笼型绕组 绕线绕组及其示妄图 异步电动机的根基办事道理和布局 §1-3 异步电动机的铭牌参数 1. 额定功率 额定运转时转轴输出的呆滞功率,千瓦(kW)。 2. 额定电压 额定运转时三相定子绕组的线电压,伏(V)或千伏(kV) 3. 额定电流 额定运转时三相定子绕组的线电流,安(A)或千安(kA) 4. 额定频率:我邦额定工频为50Hz。赫兹(Hz) 5. 额定功率因数 额定运转时,定子相电流与相电压之间的相位差。 6. 额定功用:额定运转时,输出呆滞功率与输入有功功率之比。 异步电动机的根基办事道理和布局 7. 接线组别 额定运转时,三相定子绕组应采用的衔接格式。有些电 动机铭牌上有两个电压数值220/380V,接线组别也有两种: 三角形和星形,这示意电网电压为220V时定子绕组应接成三 角形,电压为380V时,定子绕组应接成星形。 8. 额定转速 额定运转时的转速,r/min。 9. 运转格式(定额) 电动机运转的赓续时辰。分“连绵”、“短时”、“断 续”3种 10.绝缘品级 电动机定子所用绝缘资料的品级,它决意了电动机的许诺 温升,有些电动机铭牌上只标许诺温升。 异步电动机的根基办事道理和布局 铭牌 中小型异步电动机型号 大型异步电动机型号 异步电动机的运转道理和办事个性 §2-1 异步电动机负载时的磁动势和电动势 一、转子不动时 定子磁势所发生的磁通可分为两片面: (1)主磁通:由定子发生的正在气隙中以同步速挽回的基波 磁通,同时环链定子和转子绕组。途径:定子齿——气 隙——转子铁芯——气隙——定子齿——定子铁轭。异步 电动机依赖这片面磁通完毕定子、转子之间转达能量。 (2)漏磁通:仅与定子绕组环链。由三片面构成,定子绕 组槽部漏磁通、定子绕组端部漏磁通、高次谐波磁通。 转子绕组通过电流后,也将扶植转子磁势。这时气隙 中的气隙磁通应由定子和转子磁势合成,转子磁势还发生 仅与转子绕组环链的转子漏磁通。 异步电动机的运转道理和办事个性 气隙中磁场(主磁通Φm )由定、转子磁势F1、F2配合 扶植,辨别正在定、转子绕组中感触电势E1、E2。定、转子漏 磁通辨别为Φl1、Φl2,感触泄电势El1、El2。定子电道中,外 加电源电压U1与E1、El1和I1 r1相均衡;转子电道中,E2与El2 和I2 r2均衡。 异步电动机的运转道理和办事个性 电磁方程式 E&1 ? ? j4.44 f1N1kw1?&m E&2 ? ? j4.44 f1N2kw2?&m U&1 ? ?E&1 ? &I1r1 ? E&l1 ? ?E&1 ? &I1r1 ? j&I1x1 ? ?E&1 ? &I1z1 E&2 ? &I2r2 ? E&l2 ? &I2r2 ? j&I2x2 ? &I2 z2 磁势方程式 F?1 ? F?2 ? F?m I?1 ? I?m ? (? I?2 ) ki ki ? m1 N1k w1 m2 N2kw2 定、转子磁场正在空间上以同偏向、同频率挽回,相 对静止,定、转子感触电势的频率f1 = f2 异步电动机的运转道理和办事个性 二、转子挽回时 挽回磁场(主磁通Φm )仍以n1挽回,正在定子绕组中感触 出E1,而转子以转速n 挽回,即转子绕组以相对速率 n2=n1-n 切割挽回磁场。 转子绕组中感触电势的频率 f2 ? sf1 转子绕组感触电动势的数值 E2s ? 4.44sf1N1kw2?m E2s ? sE2 异步电动机的运转道理和办事个性 转子绕组电动势均衡方程 E&2s ? &I2r2 ? j&I2 x2s ? &I2r2 ? j&I2sx2 转子绕组漏抗 x2s ? 2?f 2 L2 ? 2?sf1L1 ? sx2 转子绕组中感触电流 &I2 ? E&2s r2 ? jsx2 ? r2 E&2s ? jx2s I2 ? E2s r22 ? x22s , ?2 ? arctan x2s r2 转子绕组功率因数 cos?2 ? r2 r22 ? x22s 异步电动机的运转道理和办事个性 转子绕组磁动势均衡方程 F?1 ? F?2 ? F?m I?1 ? I?m ? (? I?2 ) ki 转子电磁转矩(驱动转矩) M ? KM? .I2 cos?2 ? k f1 ? sr2U12 r22 ? (sx2 )2 Φ——气隙合成挽回磁场的每极磁通 KM、K——与电动机布局相闭的常数 cosφ2——转子每相电道的功率因数 M ? U12 异步电动机的运转道理和办事个性 §2-2 异步电动机的等值电道 异步电动机的运转道理和办事个性 异步电动机的运转道理和办事个性 异步电动机的简化等值电道 异步电动机的运转道理和办事个性 §2-3 异步电动机的电磁转矩和呆滞个性 一、功率均衡联系 异步电动机的运转道理和办事个性 输入电功率 P1 ? pCu1 ? pFe ? PM 定子传到转子 的电磁功率 PM ? m2 I 2 2 r2 s ? m2 I r2 22 ? m2 I r2 22 1 ? s s ? pCu 2 ? P? 转轴最终输 出呆滞功率 附加损耗 P2 ? P? ? p? ? p? 驱动转子的 呆滞功率 呆滞损耗 pCu 2 PM ? m1 I 2 2 r2 m1I 2 2 r2 s ?s p? PM ? m1I r 2 22 1 ? s m1I 2 2 r2 s s ?1? s 异步电动机的运转道理和办事个性 二、电磁转矩与磁通和转子电流的联系 P? ? M? ? ? 2?n / 60 M ? P? ? m1I 2 2 r2 1 ? s s ? m1I r 2 22 1 ? s s ? m1I 2 2 r2 s ? PM ? 2? n 2? n1 (1? s) 2? n1 ?1 60 60 60 PM ? m1E2 0I 2 cos?2 M ? PM ?1 ? m1E2 0 I 2 cos ?2 2? f1 / p ? m1 ? 4.44 2? f1 f1N1kw1 /p ? m I2 cos ?2 CM ? 4.44m1 pN1kw1 2? 电磁转矩与气隙磁 通、转子电流、转 M ? CM ? m I 2 cos ?2 子功率因数相闭。 异步电动机的运转道理和办事个性 三、电磁转矩与转差率 M ? PM ? m1I 2 2 r2 s ?1 2? f1 / p I 2 ? U1 (r1 ? r2 s )2 ? ( x1 ? x2 0 )2 M ? 2? m1 pU12 r2 s f1[(r1 ? r2 s )2 +(x1 ? x20 )2 ] 电磁转矩与电压、频率、参数、转差率相闭。 异步电动机的运转道理和办事个性 (1)呆滞个性弧线 M ? f (s) n ? f (M ) 最大转矩 s=1时 启动转矩 额定转矩 sN 临界转差率 安宁运转区:0~sm 或 nm~n1 异步电动机的运转道理和办事个性 (2)最大电磁转矩 sm ? r2 r12 ? (x1 ? x2 )2 马虎 r1 sm ? x1 r2 ? x2 M ? 4? m1 pU12 f1(x1 ? x20 ) 马虎 r1 M? m1 pU12 4? f1 ??r1 ? r12 ? (x1 ? x20 )2 ? ? (1)最大转矩与外加电压的平方成正比,临界转差率与 电压无闭。 (2)最大转矩与转子电阻无闭,临界转差率与转子电阻 成正比。 异步电动机的运转道理和办事个性 (3)启动转矩 M ? 2? f1[(r1 m1 pU12 r2 s ? r2 s )2 +(x1 ? x20 )2 ] s ?1 I 2 ? U1 (r1 ? r2 s )2 ? ( x1 ? x2 0 )2 s ?1 M st ? 2? f1[(r1 m1 pU12r2 ? r2 )2 ? (x1 ? x20 )2 ] Ist ? U1 ( r1 ? r2 )2 ? ( x1 ? x20 )2 1)启动转矩与外加电压的平方成正比。 2)转子回道串电阻,能够加众启动转矩。 M st ? M max ? rst ? x1 ? x2 ? r2 异步电动机的运转道理和办事个性 最大转矩、启动转矩与转子电阻的联系 r2?3 ? r2?2 ? r2?1 M st3 ? M st 2 ? M st1 U11 ? U12 ? U13 M stU1 ? M stU 2 ? M stU 3 异步电动机的运转道理和办事个性 (4)额定转矩 ——额定负载时的输出呆滞转矩 n ? nN , s ? sN P? ? M? ?N ? 2? nN / 60 MN ? PN ?N ? 1000PN 2? nN / 60 异步电动机的运转道理和办事个性 (5)过载才干,启动转矩倍数 过载才干 启动转矩倍数 km ? M max MN kst ? M st MN 往往正在2~2.2界限内 往往正在1.7~2.2界限内 异步电动机的运转道理和办事个性 四、异步电动机的运转个性 转速个性 n = f(P2) 功用个性 ? = f(P2) 功率因数个性 cosφ= f(P2) 转矩个性 M2 = f(P2) 定子电流个性 I1 = f(P2) 异步电动机的启动和调速 §3-1 异步电动机的启动电流和启动转矩 一、启动本能 (1)启动电流倍数 Ist/IN (2)启动转矩倍数 Mst/MN (3)启动时辰 (4)启动兴办的浅易性和牢靠性 央浼:足够大的启动转矩,但启动电道不要太大, 往往这两个央浼彼此抵触。 异步电动机的启动和调速 二、启动题目 对付鼠笼式电动机,启动电流倍数为4~7,而启动 转矩倍数惟有0.9~1.3,启动本能欠好。 形成的不良影响: (1)使电网电压消浸而影响其他电气兴办 (2)使电动机过热而加快绝缘老化 (3)过大的电磁力攻击使电动机定子绕组端部变形 减小启动电流的方式: (1)消浸电源电压 (2)加众定、转子阻抗 异步电动机的启动和调速 §3-2 鼠笼式异步电动机的启动 一、直接启动——全压启动 用平淡开闭把电动机直接接入电网。 好处:操作轻易,兴办投资和爱护用度少。 毛病:启动电流大,对电网影响大。 供电变压器容量越大,启动电流惹起的体系母线电 压消浸越小,只须不抢先(10%~15%)额定电压,就 许诺直接启动。 异步电动机的启动和调速 二、降压启动 办事道理: Ist ? U1 ( r1 ? r2 )2 ? ( x1 ? x20 )2 U1 ? 1 k U1N 电压降为1/k, 启动电流因此减小, ? ? ? ? Ist ? U1N / k r1 ? r2 2 ? x1 ? x20 2 但转矩也相应减小。 异步电动机的启动和调速 (1)定子回道串电抗启动 启动时正在定子回道中串入电抗器,起分压效率,以 消浸电压,减小启动电流;启动完毕,切除电抗器。 U1 ? x1 x1 ? xs U1N ? 1 k U1N ? ? ? ? Ist ? U1N / k r1 ? r2 2 ? x1 ? x20 2 ? 1 k I st ? 直接? 电压降为1/k, 启动电流也降为1/k, 启动转矩降为1/k2。 异步电动机的启动和调速 (2)用自耦变压器启动 启动时,参加自耦变压 器,消浸定子绕组电压;启 动完毕,切除自耦变压器。 U1 ? 1 ka U1N ? ? ? ? I1st ? 1 ka I 2 st ? 1 ka U1N / ka r1 ? r2 2 ? x1 ? x20 2 ? 1 ka2 I st ? 直接 ? 电压降为1/ka, 启动电流也降为1/ka2, 启动转矩降为1/ka2。 异步电动机的启动和调速 (3)星-三角换接启动 启动时,定子绕组接成星形, 消浸定子绕组电压;启动完毕,换 接成三角形。 IY ? U1N 3Z IY ? 1 ID 3 ID ? 3 U1N Z MYst ? 1 M Dst 3 相电压降为 1/ 3, 启动电流也降为1/3, 启动转矩降为1/3。 异步电动机的启动和调速 §3-3 绕线式异步电动机的启动 办事道理: Ist ? U1 ( r1 ? r2 )2 ? ( x1 ? x20 )2 ? ? ? ? Ist ? U1N r1 ? r2 2 ? ??x1 ? x20 ? xs 2 ?? 异步电动机的启动和调速 一、转子串电阻启动 随转速抬高,操作开闭,减小转子回道所接入的电阻。 异步电动机的启动和调速 二、转子串频敏电阻启动 频敏电阻的阻值随转速抬高而自愿减小。 异步电动机的启动和调速 §3-4 深槽式和双鼠笼式异步电动机 一、深槽式异步电动机 转子导条窄而深,可作为若干 个导体的并联。流过电流时,槽 底导体所交链的漏磁通伟大于槽 口,漏抗也伟大于槽口。 启动时,转差率大,转子电流 频率高,漏抗伟大于电阻,转子电 流漫衍决意于漏抗;电流会合于槽 底,发生集肤效应,使转子电阻增 大,启动电流减小。 启动完毕,电流漫衍平均。 异步电动机的启动和调速 二、双鼠笼式异步电动机 转子有两套绕组:外笼和内笼,采 用民众端环。外笼截面积小,导条电阻 率大,内笼截面积大,导条电阻率小。 流过电流时,内笼所交链的漏磁通伟大 于外笼,漏抗也伟大于外笼。 启动时,转差率大,转子电流频率高, 漏抗伟大于电阻,电流漫衍决意于漏抗,转 子电流会合于外笼,而外笼电阻大,使启动 电流减小。 启动完毕,转差率很小,电流漫衍决意 于电阻,转子电流会合于内笼,内笼电阻小。 异步电动机的启动和调速 §3-5 异步电动机的调速 一、调速央浼 (1)调速界限广(最高转速与最低转速之比大); (2)调速腻滑性好(不是分级跃变,而是腻滑渐变); (3)所用调速兴办轻易、调速中损耗小。 二、调速方式 (1)变极调速 (2)变转差调速 (3)变频调速 n ? n1 (1 ? s) ? 60 f1 p (1 ? s) 异步电动机的启动和调速 (1)变极调速 蜕变电动机定子绕组衔接格式来蜕变极对数。 正向串联 反向串联 反向并联 分级调速,腻滑性差,仅用于鼠笼式电动机。 异步电动机的启动和调速 完毕方式 (1)绕组从单星形改接成双星形 A、B、C输入,A’、B’、C’开道, 为4极,Y接,低速运转; A’、B’、C’输入, A、B、C与O连 接,为2极,YY接,高速运转 (2)绕组从三角形改接成双星形 A、B、C输入,A’、B’、C’开道, 为4极,D接,低速运转; A’、B’、C’输入, A、B、C相衔接, 为2极,YY接,高速运转 异步电动机的启动和调速 (2)变转差调速 蜕变电动机转差率。 完毕方式 (1)消浸定子电压蜕变转差率调速 腻滑调速、适合恒转矩负载,如风机,不适合恒功率负载。异步电动机 (2)绕线式电动机串电阻蜕变转差率调速 兴办轻易、限度便当、投资少,但调速界限不大、 铜耗大、经济性差,属于有级调速。 异步电动机的启动和调速 (3)变频调速 蜕变电动机电源频率。 正在电源和电动机之间加众变频器。 调速界限广、双向腻滑调速,但投资高。 异步电动机的启动和调速 三、电磁调速异步电动机 用于电厂中功率较小的给粉机等 电磁调速异步电动机由平淡鼠笼式电动机和电磁调速 转差聚散器构成,正在调速流程中,鼠笼式电动机的转速始 终逼近于额定转速,并拖动电磁调速转差聚散器的主动转 子转动,异步电动机聚散器内,主动转子通过直流磁通与从动转子相 联络,启发着从动转子挽回,假使蜕变聚散器内直流磁通 的巨细,便可腻滑地调动从动转子转速。 异步电动机的启动和调速 电磁调速异步电动机调速的枢纽正在于电磁转差聚散器。 聚散器主动转子1与电动机5之间为刚性衔接。主动转子 (电枢)是一个钢制的杯状圆筒,从动转子(爪极)由爪状 磁极2固定正在从动轴上,之间有气隙。爪极中部绕有励磁线,由直流电源供电励磁,铁芯两头成爪状交叉,变成N 、 S 瓜代的爪极布局。磁道为:N 爪极一气隙一电枢一气隙一 S 爪极一从动转子铁扼一N 爪极。电动机启发主动转子转动 时,电枢切割爪极磁场发生涡流,此涡流与爪极磁场效率产 生转矩 ,使从动转子随主动转子以同偏向挽回,转速低于 主动转子转速,即存正在转差。若励磁电流大,则联络主动和 从动转子的磁通强,转差小,聚散器输出转速就高。 好处:布局轻易、运转牢靠、调速腻滑性好。毛病:电 磁转矩靠钢筒的涡流来转达,涡流损耗较大,功用较低。

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关键词: 异步电动机

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