马达教程第五章感应电机的稳态分析.doc

第五章 感应电机的稳态分析 前言：①定义：异步电机（也叫感应电机）是一种交流旋转电机，它的转速除与电网频率有关外，还随负载而变。 ②应用：主要作电动机使用，如：机床；水泵；家用电器； ③它的功率因数永远是滞后的。 5.1异步电动机的结构和运行状态 一、感应电机的结构 1. 定子： 定子铁心：0.5mm厚硅钢片叠压而成,磁路的一部分 定子绕组：电磁线制而成,电路一部分 机 座 ：铸铁或钢板焊接而成 2. 转子： 转轴:支撑转子 转子铁心：0.5mm硅钢片叠压而成,磁路一部分 转子绕组： 笼型绕组 铸铝 铜条 绕线式绕组: 电线绕制而成,Y接,滑环引出,外接电阻 3. 气隙(gap)：磁路的一部分, δ↓→Im↓→↑但易发生扫膛现象 δ↑→Im↑→↓ 二、感应电机的运行状态 (见P133图5-5) 转差率定义： 式中n1—旋转磁场的转速(同步转速) n—转子的转速 当0nn1时,即0s1时,电机为电动运行状态(电能→机械能) 当 nn1时,即 0s时,电机为发电运行状态(机械能→电能) 当 n0时,即 s 1 时,电机为电磁制动运行状态(机械能和电能→热能) 分析:(i1a的方向必与i2a的方向相反) 电机运行状态: nn1 ,e1与e2同方向 ,i2a与e2同方向 ,i2a →Te与n同方向(驱动性质),i1a与i2a反向→i1a与e1反方向,因i1a由u1产生,即i1a与u1同方向,所以从电网吸收电能. 发电运行状态 若原动机使nn1 →s为负→e2和i2a反向(与电机比) →Te反向(Te与n反方向)(制动性质),又因i2a反向→i1a反向→i1a与e1同方向(注e1未变) →i1ae1为正→输出电能 电磁制动运行状态 若T1驱动转子以反方向旋转,则切割方向同电动运行状态→e1,e2,i1a,i2a,Te同电机运行状态,因Te与n1同方向,但与n反方向(制动性质),所以T1必须输入机械功率.又因e1与i1a反向→i1a e1为负→从电网吸收电功率. 三、感应电动机的型号和额定值 1.型号 例如：Y 112S-6 极数6极 短机座 规格代号：中心高112mm 产品代号：异步电动机 2.额定值 ①额定功率PN: 电动机在额定情况下运行，由轴端输出的机械功率，单位为W或kW。 ②额定电压UN: 电动机在额定情况下运行,施加在定子绕组上的线电压，单位为V。 ③额定频率fN：50Hz。 ④额定电流IN：电动机在额定电压、额定频率下轴端输出额定功率时，定子绕组的线电流，单位为A。 ⑤额定转速nN：电动机在额定电压、额定频率、轴端输出额定功率时，转子的转速，单位为r/min。 ⑥其他额定值 ηN τN (或θN) ⑦其他数据:绝缘等级:A,E,B,H,F(极限工作温度:105,120,130,155,180) 防护等级:IP23-防护式,IP44-封闭式(分别表示防尘,防水) 工作制:S1-连续工作制;S2-段是工作制;S3-断续周期工作制 接法:(Y或△). 对于三相异步电动机，额定功率： 5.2 三相感应电动机的磁动势和磁场 一、 空载运行时的磁动势和磁场 1.主磁通Φ0： ①作用：传递能量的媒介作用； ②路径：定子—气隙—转子—气隙—定子。 2.漏磁通Φσ： ①不起传递能量的媒介作用，只起电抗压降的作用； ②包括：槽部漏磁通、端部漏磁通和高次谐波。 二、负载运行时的磁动势和磁场 1.转子电动势的频率：； 2.转子绕组的感应电动势：； 3.转子绕组的电阻和漏抗：忽略集肤效应，认为不变； ； 4.转子绕组的电流： 正常运行时，转子端电压U2=0， ； 有效值：； *结论：转子电流I2随S的增加而增加。 5.转子绕组的功率因数： *结论：转子功率因数随S的增加而减小。 6.转子磁动势的转速：相对转子速度： 相对定子速度： **与相对静止。 三、磁动势平衡方程 1.磁动势形式： 2.电流形式： 5.3三相感应电动机的电压方程和等效电路 一、电动势平衡方程 1.方程： 2.的物理意义与变压器的相同，但由于气隙的存在，比变压器的小。