第4章交流电机

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1、交流电机Y系列三相异步电机常用的交流电机有异步电机和同步电机。三相稀土永磁同步电机异步电机可用于一般场所和无特殊性能要求的各种机械设备；同步电机既可作发电机使用，也可作电动机使用。4.1 交流电机的基本工作原理1、同步电机的基本工作原理、同步电机的基本工作原理同步发电机eAeBeC120定子绕组电势t2、异步电机的基本工作原理NXYZSCABNXYZSCABNXYZSCABNXYZSCAB(a)(b)(c)(d)3、三相交流电机的旋转磁场nt=T/6时，t=T/6=/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

2、间所在位置顺时针方向旋转了/3。t=T/6t=T/6时，时，t=T/6=/3,it=T/6=/3,iA A为正；为正；i iB B为负；为负；i iC C=0=0n此时的合成磁场如图(c)所示，合成磁场已从t=0瞬间n所在位置顺时针方向旋转了2/3。nt=T/3t=T/3时，时，t=T/3=2/3,it=T/3=2/3,iA A为正为正;i;iB B=0=0；i iC C为负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。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/2t=T/2时，时，t=T/2=

3、,it=T/2=,iA A=0=0；i iB B为正；为正；i iC C为负。为负。4、旋转磁场的性质合成磁场的幅值是不变的，在旋转过程中，其幅值（用旋转矢量表示时）的轨迹是一个圆，故称为原形旋转磁场。三相对称电流按相序A、B、C变化时，合成磁场的轴线也是依次从A相绕组轴线相继移到B、C相绕组轴线。也就是说，合成磁场的旋转方向决定于三相绕组电流的相序，电流的相序改变，旋转磁场的转向随之改变。定子旋转磁场的转速与定子电流频率成正比，与定子磁极数成反比5、旋转磁场的转速(a)(b)(c)(d)NSBCXXCSNBYAZZAYBNYASN CZBXXZSCAYSYNAZX CS BXBYZANCNS

4、YAZCSNBXXBCZAY60fpn0 =5、旋转磁场的转速极对数极对数（p p）的概念的概念1=p即：即：旋转磁场转速旋转磁场转速n n0 0 同步转速同步转速如何改变旋转磁场的转速？如何改变旋转磁场的转速？U1U2V1V2W1W2i2i1i3 以以Y Y型接法为例，当每相绕组型接法为例，当每相绕组只有一个线圈时，按右下图放只有一个线圈时，按右下图放入定子槽内，合成的旋转磁场入定子槽内，合成的旋转磁场只有一对磁极，则极对数为只有一对磁极，则极对数为1 1。U1U2V1V2W2W1i3W2V4U1V1W1U2V2W3U3U4V3W4i1i2以以Y Y型接法为例，将每相型接法为例，将每相绕组都

5、改用两个线圈串绕组都改用两个线圈串联组成。联组成。即即 p = 2 按右图放入定子槽内。按右图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。形成的磁场则是两对磁极。U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转一圈旋转磁场转一圈电流每秒钟变化电流每秒钟变化 50 周周 旋转磁场转旋转磁场转 50 圈圈旋转磁场转旋转磁场转 3000 圈圈电流每分钟变化电流每分钟变化 (5060) 周周p = 1 时时电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转半圈旋转磁场转半圈电流每秒钟变化电流每秒钟变化 50 周周 旋转磁场转旋转磁场转 25 圈圈 旋转磁场转旋转磁场转 1500 圈圈电

6、流每分钟变化电流每分钟变化 (2560) 周周p = 2 时时三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速600pfn = =min）r/( p 1 2 3 4 5 6n0/(r/min) 300015001000 750 600 50050Hz 时时,不同极对数时的同步转速如下不同极对数时的同步转速如下f = =p p为任意值时为任意值时mIt旋转磁场的转向旋转磁场的转向旋转磁场是沿着旋转磁场是沿着U1V1W1与绕组中的三相电流的相序与绕组中的三相电流的相序一致一致U1U2V1V2W1W2i2i1i3U1U2V1V2W2W1i1L1L1i2L2L2i3L3L3 旋转磁场的旋转方向取决于三

7、相绕组中的电流的相序。旋转磁场的旋转方向取决于三相绕组中的电流的相序。若要若要改变旋转磁场的改变旋转磁场的方向方向，可将定子绕组，可将定子绕组与三相电源连接的三与三相电源连接的三根导线中的任意两根根导线中的任意两根对调位置，旋转磁场对调位置，旋转磁场则按逆时针方向旋转。则按逆时针方向旋转。旋转磁场的转向旋转磁场的转向(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

8、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；电动机的转速差与同步转速之比定义为异步电动机的转差率S,S是分析异步电动机运行情况的主要参数,且 00nnnS=6、三相异步电动机的工作原理4.2 三相异步电动机的基本结构和参数1、基本结构12345678定子12转子ABC定子转子滑环电刷1) 型号；2) 额定功率PN；3）额定电压UN；4）额定频率f；5）额定电流IN；6）额定转速nN；7）工作方式（额定）；8）升温（或绝缘等级）；9）电机重量。2、三相异步电动机的基本参数n0nn0S转差率S是分

9、析异步电动机运行的重要参数。3、三相异步电动机的转差率由于转子转速不等于同步转速，把转速差（n0n）与同步转速n0的比值称为异步电动机的转差率，用S表示4、定子绕组线端连接方式定子三相绕组的连接方式（Y形或形）的选择，须视电源的线电压而定。如果电动机所接入的电源线电压等于电动机的额定相电压，那么，它的绕组应该接成三角形；如果电源线电压是电动机额定相电压的 3倍，那么，它的绕组应该接成星形。U1V 1W 1W2U2V2U1W2V 1U2W 1V2U1W2V 1U2W 1V2L1L2L3L1L2L3L1L2L3L1L2L34.3 三相异步电动机的定、转子电路分析1) 1) 定子电路分析定子电路分析

10、电动机定子和转子每相绕电动机定子和转子每相绕组的匝数分别为组的匝数分别为N N1 1和和N N2 2。定子每相绕组产生的感应定子每相绕组产生的感应电动势为电动势为：dtdNe=1其有效值为：其有效值为：11144.4NfE =定子和转子电路的感应电势定子和转子电路的感应电势11EU其大小为其大小为:11EU忽略忽略R1和和X1上的电压降上的电压降,有有:)1(11111EIIUxjR=考虑定子电流产生的漏磁考虑定子电流产生的漏磁通通, ,用复数表示为用复数表示为: :一相电路图一相电路图2)转子电路分析dtdNe22=22244. 4NfE =12sff =其中其中21244. 4NfEo=旋

11、转磁场在转子每相绕组中感应出的电动势为旋转磁场在转子每相绕组中感应出的电动势为: :起动瞬间起动瞬间osEE22=21202LLfX=osxx22=220222222222)(sXRsEXREIo=2202222)(sXRRCOS=举例 VNfE1634023.03205044.444.4111=VNfEo102023.0205044.444.4212=HzfsfN43. 1500285. 012=解解:1):1)由电势计算公式得由电势计算公式得 : : VNfEo102023. 0205044. 444. 4212=3)3)额定转速时额定转速时, ,转子电动势的频率转子电动势的频率2)2)转