机械工业出版社电机学(异步电机部分)
电机学 (张松林 著) 机械工业出版社 课后答案 (1-9章)
绪论0—1. 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成,这种材料有那些主要特性?答:电机和变压器的磁路常采用硅钢片制成,它的导磁率高,损耗小,有饱和现象存在。
0—2. 磁滞损耗和涡流损耗是什幺原因引起的?它们的大小与那些因素有关?答:磁滞损耗由于B 交变时铁磁物质磁化不可逆,磁畴之间反复摩擦,消耗能量而产生的。
它与交变频率f 成正比,与磁密幅值的α次方成正比。
涡流损耗是由于通过铁心的磁通ф发生变化时,在铁心中产生感应电势,再由于这个感应电势引起电流(涡流)而产生的电损耗。
它与交变频率f 的平方和的平方成正比。
0—3. 在图0—5中,当给线圈外加正弦电压u 1时,线圈内为什么会感应出电势?当电流i 1增加和减小时,分别算出感应电势的实际方向。
答:在W 1中外加u1时在 W 1中产生交变电流i 1,i 1在W 1中产生交变磁通ф,ф通过W 2在W 2中和W 1中均产生感应电势е2和e 1,当i 1增加时e 1从b 到a ,е2从d 到c ,当i 1减少时e 1从a 到b ,е2从c 到d 。
0—4. 变压器电势、运动电势(速率电势)、自感电势和互感电势产生的原因有什么不同?其大小与那些因素有关?答:在线圈中,由于线圈交链的磁链(线圈与磁势相对静止)发生变化而产生的电势就叫变压器电势。
它与通过线圈的磁通的变化率成正比,与自身的匝数成正比。
由于导体与磁场发生相对运动切割磁力线而产生的感应电势叫做运动电势,它与切割磁力线的导体长度、磁强、切割速度有关。
由线圈自身的磁场与本身相交链的磁通发生改变而在本线圈内产生的感应电势叫自感电势,它与L 有关。
互感电势是由相邻线圈中,由一个线圈引起的磁通变化,使邻近线圈中的磁通发生变化而引起的其它线圈中的感应电势。
它与两线圈的匝数、相隔距离、磁通(互感磁通)变化率等有关。
0—5. 自感系数的大小与那些因素有关?有两个匝数相等的线圈,一个绕在闭合铁心上,一个绕在木质材料上,哪一个的自感系数大?哪一个的自感系数是常数?哪一个是变数?随什么因素变化?答:因为L =ψ/i =wФ/i =Ф/F =/,从上式可以推出L 与成正比,与磁阻成反比。
电机学大纲
《电机学》课程教学大纲课程代码:060431004课程英文名称:Electrical Machine Theory课程总学时:64 讲课:64 实验:0 上机: 0适用专业:电气工程及其自动化大纲编写(修订)时间:2017.11一、大纲使用说明(一)课程的地位及教学目标本课程是电气工程及其自动化专业的一门专业基础课。
课程主要讲解变压器、异步电机、同步电机和直流电机。
它一方面研究电机的基本理论问题、另一方面又研究与其相联系的科学实验和生产实际中的问题。
本课程的教学目标是使学生掌握变压器、异步电机、同步电机和直流电机的基本理论,为学习“交直流调速控制系统”、“电力系统分析”等课程打下坚实基础。
(二)知识、能力及技能方面的基本要求通过本门课程学习,要求学生掌握各种电机的基本原理、基本方程式、等值电路、矢量图,并具备一定的实际工作能力,掌握各电机的运行特性及实验方法,了解电机在工程上的实验应用知识,了解电机在控制系统和电力系统中的地位和作用。
本课程理论严谨,系统性强,教学过程中应注意培养学生的思维能力,及严谨的科学态度。
在本课程的教学过程中,应注意运用启发式教学,注意阐述各种分析方法的横向联系,以达到培养学生分析、归纳和总结的能力。
(三)实施说明本课程教学实施说明:1.在变压器部分,着重介绍变压器的工作原理、结构和铭牌数据,变压器空载运行、负载运行、参数测定、运行特性,三相变压器。
2.在异步电机部分,着重介绍三相交流绕组的结构及连接规律、三相交流绕组的感应电动势和磁动势的特点与计算公式,三相异步电动机的工作原理、结构,三相异步电动机的等值电路、相量图。
熟练掌握其机械特性和工作特性及其测定。
熟悉异步电机的启动方法,了解常用的调速方法及其制动运行状态。
3.在同步电机部分,着重介绍同步发电机的基本结构、励磁方式、基本工作原理、类型和额定值。
理解掌握同步发电机空载特性及负载后的电枢反应、电枢反应电抗及同步电抗,电势平衡方程式及相量图、功角特性及有功功率的调节,无功功率调节,同步电动机的异步起动,磁阻同步电动机,开关磁阻同步电动机。
《电机学》课件 第五章异步电机3
5. 今有一台8极同步电机与一台4极绕线式感应电机同轴联接, 两台电机定子都接在50Hz的电源上。绕线式感应电机的转子引出 三相接线作为电源输出。求输出的电流频率是多少?
6. 在直流电机中铁耗是什么供给?感应电动机中铁耗又由什么 供给?为什么?
7.一台三相感应电动机,P=17kW, V=380V,定子绕组三角形接法, 4极,I=19A,f=50Hz,额定运行时有 定子铜耗=700W,转子铜耗 =500W,铁耗=450W,机械损耗=15W, 附加损耗=200W, 计算该机 在额定状态下的电磁转矩。
2、1 定子绕组串电抗起动
UX 1 U N a
2 k
I st UX 1 I stN U N a
2
Tst UX 2 1 ( ) 2 TstN U N a
2 k 2
R ( Xk X ) a R Xk
2、2 用Y-Δ起动器起动
UX 1 U N 3
I st 1 I stN 3
5.10 电磁转矩的三种表达式
1、物理表达式
pm1 N 1 k N1 ) ' ' Tem ( ) m I 2 cos 2 C M m I 2 cos 2 2
2、参数表达式
Tem
' R2 2 m1 pU 1 s ' R2 2 2 f 1 [( R1 ) ( X 1 X '2 ) 2 ] s
Tem
Pmec
2 n 2 (1 s )n1 ( 1 s ) 1 60 60
P2 T2
Tem T2 T0
pmec pad T0
Pmec Pmec Pem Tem ( 1 s ) 1 1
电机学第3章 异步电动机
线转子两种。 气 隙:
中、小容量的电动机气隙一般在0.2~1.5mm范围。
Page 8
3.1三相异步电动机
3.1.1基本结构和铭牌数据 1.基本结构
按转子结构分: 鼠笼型异步电动机绕线转子异步电动机
A1 定子绕组
A2 转子绕组
电刷
图3-2 笼型转子示意图
Page 6
3.1三相异步电动机
3.1.1基本结构和铭牌数据 1.基本结构
图3-1所示为三相 笼型异步电动机结构示 意图。它主要由定子和 转子两部分组成,定、 转子之间是气隙。
图3-1 三相笼型异步电动机结构示意图
Page 7
3.1三相异步电动机
3.1.1基本结构和铭牌数据 1.基本结构
转子铁心: 一般用0.5mm的硅钢片叠压而成,它是磁路的一部分。
本课程的章节和内容
绪论 第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章
变压器 交流电机基础 异步电动机 同步电机 直流电机 风力发电机
Page 1
第3章 异步电动机
Page 2
本章内容
3.1 三相异步电动机 3.2 其他常用异步电动机
Page 3
本章教学基本要求 1.熟悉三相异步电动机的基本工作原理、基本结构和额定值, 以及转差率s。 2.掌握综合表达三相异步电动机电磁关系的基本方程、等效 电路和时空图,学会三相异步电动机转子绕组折算和频率 折算方法。 3.熟悉三相异步电动机的工作特性,掌握三相异步电动机的 机械特性。 4.了解其他异步电动机的基本工作原理和适用场合。
输入功率为: P1 3U1N I1NcosjN
输出功率为:PN 3U1N I1NhNcosjN
电机学 异步电机
5.2异步电机的基本工作原理
当异步电机定干绕组接到三相电源上时, 定子绕组中将流过三相对称电流,隙中将 建立基波旋转磁动势,从而产生基波旋转 磁场,其同步转速决定于电网频率和绕组 的极对数
这个基波旋转磁场在短路的转子绕组(若是 笼型绕组则其本身就是短路的,若绕线式转子则 通过电刷短路)中感应电动势并在转子绕组中产 生相应的电流,该电流与气隙中的旋转磁场相互 作用而产生电磁转矩。由于这种电磁转矩的性质 与转速大小相关,下面将分三个不同的转速范围 来进行讨论。
电机学
异步电机
第五章 异步电机
异步电机是一种交流电机,也叫感应电
机,主要作电动机使用。异步电动机广泛 用于工农业生产中,例如机床、水泵、冶 金、矿山设备与轻工机械等都用它作为原 动机,其容量从几千瓦到几千千瓦。日益 普及的家用电器,例如在洗衣机、风扇、 电冰箱、空调器中采用单相异步电动机, 其容量从几瓦到几千瓦。在航天、计算机 等高科技领域,控制电机得到广泛应用。 异步电机也可以作为发电机使用,例如小 水电站、风力发电机也可采用异步电机。
将式(5.13)、式(5.14)代人式 (5.1)中,得到
式(517)表明,在al。一0时,转子磁动势人的 大小、性质与a1。=0时相同,即转子自动势矢 量民与al。无关,只是转于绕组相电动势、相电 流相对于a。。一0的工况均滞后了a1。电角度 (见式(5.15》。;这对研究转子的电气性能
无任何影响。庐于转子是通过转子磁动势而影响 走子,因此可以认定a;。等于任何值时定子方各
放置两个瑞环,分别把所有的导体伸出粮
外部分与端环联接起来。如果去掉铁心, 则剩下来的绕组的形状就像一个松鼠笼子。 这种笼型绕组可以用钢条焊接而成,见图4, 也可以用铝浇铸而成,见图5。
机械工业出版社-电机学(异步电机部分)
Fm Bm m
2 s
E E
1
2s
与U1 I1R1平衡
E1 s
与I 2 s R2平衡
说明:异步电动机定子绕组为 m1 相,转子绕组为 m2 相; 异步电动势负载运行时定子回路频率为 f1 ,转子回路频 率为 f 2 ;
5.2 三相异步电机的磁动势和磁场
1.说明 1)正方向的规定:异步电动机定子电磁量正方向规定和变压器一 次侧电磁量正方向规定一致;异步电动机转子电磁量正方向规定 和变压器二次侧电磁量正方向规定一致; 2)异步电动机运行时,由于定子(转子)的各相都是对称的,因此 在分析定(转)子各相电气量之间关系时,都以A相(a相)为例; 3)由于异步电动机在运行原理上和变压器的运行原理非常类同,因 此在学习异步电动机电磁机理时多联系变压器已学知识,注意和变 压器电磁机理的异同; 4)异步电动机定子三相绕组以及绕组感应电动势和产生磁场机理上 和同步电机定子绕组是共通的,因此在异步电机三相定子流入三相 电流产生磁动势和磁场,以及感应电动势等方面注意和同步发电机 已学知识的结合。
1 m 1
1
1
5.2 三相异步电机的磁动势和磁场
2.空载运行时的磁动势和磁场 5)空载时定子的电压方程 综前所述,这样异步电动机一相定子电压方程为
U1 E1 E1 I m R1 E1 I m ( R1 jX 1 ) I m ( Rm jX m ) I m ( R1 jX 1 ) I m Z m I m Z1
5.1 三相异步电机的结构和运行状态
2.三相异步电动机的基本结构
三相鼠笼型异步电动机的拆装图
5.1 三相异步电机的结构和运行状态
电机学第四版课后答案(汤蕴缪主编)机械工业出版社
第一章 磁路1-1 图示铁心线圈,已知线圈的匝数N=1000,铁心厚度为0.025m (铁心由0.35mm 的DR320硅钢片叠成), 叠片系数(即截面中铁的面积与总面积之比)为0.93,不计漏磁,试计算:(1) 中间心柱的磁通为4105.7-⨯Wb ,不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流; (2) 考虑铁心磁位降时,产生同样的磁通量时所需的励磁电流。
解: 磁路左右对称∴可以从中间轴线分开,只考虑右半磁路的情况:铁心、气隙截面2422109.293.01025.1025.0m m A A --⨯=⨯⨯⨯==δ(考虑边缘效应时,通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度;气隙截面可以不乘系数)气隙长度m l 41052-⨯==δδ铁心长度()m cm l 21045.122025.025.15225.125.7-⨯=⨯--+⨯⎪⎭⎫⎝⎛-= 铁心、气隙中的磁感应强度T T A B B 29.1109.22105.7244=⨯⨯⨯=Φ==--δ (1) 不计铁心中的磁位降: 气隙磁场强度m A m A B H 67100.110429.1⨯=⨯==-πμδδ 磁势A A l H F F I 500105100.146=⨯⋅⨯=⋅==-δδδ电流A NF I I5.0==(2) 考虑铁心中的磁位降:铁心中T B 29.1= 查表可知:m A H 700=铁心磁位降A A l H F Fe 15.871045.127002=⨯⨯=⋅=-A A A F F F Fe I 15.58715.87500=+=+=δ A NF I I59.0≈=1-2 图示铁心线圈,线圈A 为100匝,通入电流1.5A ,线圈B 为50匝,通入电流1A ,铁心截面积均匀,求PQ 两点间的磁位降。
解:由题意可知,材料的磁阻与长度成正比,设PQ 段的磁阻为m PQ R R =,则左边支路的磁阻为m R 311:mm R R F F 31121+-=Φ A A R F F m PQ 43.7110014111503111=⎪⎭⎫⎝⎛⨯-=⋅Φ-= 1-3 图示铸钢铁心,尺寸为左边线圈通入电流产生磁动势1500A 。
电机学(完整版)
11.05.2020
《电机学》 第一章 导论
1.3 电机中磁路基本定律
1. 全电流定律—安培环路定律
LH dl I
i1 dl
式中,若电流的正方
向与闭合回线L的环行方 向符合右手螺旋关系时,
H
i取正号,否则取负号。
22
i2 i3
L
11.05.2020
LH•d li1i2i3
《电机学》 第一章 导论
11.05.2020
21
2.电机的近代发展及趋势
单机容量不断增加 如汽轮发电机:
1900 1920 1937空气冷却
氢气冷却
5MVA 1956水内冷 25MVA 1960 100MVA 目前 150MVA
208MVA 320MVA >1000MVA
中小型电机技术与经济指标不断改进 新的设计方法(CAD)、工艺、材料、测试手段
辜承林 华中科技大学出版社
《电机学》第三版 许实章 机械工业出版社
《电机学》
汤蕴璆 机械工业出版社
《电机学》
胡虔生 中国电力出版社
11.05.2020
《电机学》 第一章 导论
6
※ 课程要求 1. 认真听课 2. 独立完成作业
11.05.2020
《电机学》 第一章 导论
7
第一章 导论
1.1 概述 1.2 电机发展简史 1.3 电机中的基本电磁定律 1.4 铁磁材料特性 1.5 磁路基本定律及计算方法
2. 磁通本身不随时间变化,但由于线圈与磁场间有相 对运动而引起线圈中磁链的变化,这样产生的电势 称为运动电势或速度电势
11.05.2020
《电机学》 第一章 导论
13
电机学 异步电动机的机械特性和工作特性
1.异步电动机的机械特性(见图7-1)
(1)异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性可用下式近似地表示:
当s比Smax小得多时,则上式可简化为
式中M——电动机转矩,M·m
Mmax——最大转矩,N·m;
s,Smax——转差率和临界转差率。
(2)负荷转矩Mf=9555P2/n
式中M f——负荷转矩,N·m;
P2——电动机输出功率(即轴上输出功率),kW;
n——电动机转速,r/min。
负荷转矩特性一般有恒功率、恒转矩、平方转矩、递减功率、负转矩五种。
对于各种负荷转矩,电动机的轴上输出功率与转速的关系,见表7-1。
(3)电动机额定转矩
式中M e——电动机额定转矩,N·m;
P e——电动机额定输出功率,kW;
P j——电动机机械损耗,通常可取P j=0. O1P e,kW;
n1——同步转速,r/min;
s——转差率。
2.异步电动机的工作特性(见图7-2)
工作特性一般是指电动机在额定电压和额定频率下运行时,转子转速咒、电磁转矩M、功率因数cos 、效率η和定子电流I1等随输出功率P2而变化的关系。
图7-2中以标么值表示普通异步电动机典型的工作特性曲线。
由图可得出以下几点。
①异步电动机的转速基本上与负荷大小无关,在不超出满载范围内运行时,转速基本不变。
②轻负荷时,功率因数和效率很低,SC C2692AC-40而当负荷增大到大于50%以上额定值时,功率因数和效
率变化很少。
③电磁转矩M和定子电流Il随负荷增大而增大。
《电机学》(1)
采用左 手关系 如何?
。e =
−
dψ dt
则e产生电流建立的磁场应抵制原磁 场的变化,由此确定e的实际方向。 22
北
华0.5.3 电磁感应定律
(2)电磁感应定律的特定表达式
变压器电动势
磁通链变化是由空间固定 且时变的磁场,穿过静止
w1 w2
0.5.3 电磁感应定律
(2)电磁感应定律的特定表达式
运动(位移、切割)电动势 磁通链的变化,是由幅值恒定的 磁场与匝数恒定的线圈之间存在
(A/m2) 磁通密度 B
(Wb/m2)
电动势 E
(V) 磁动势 F
(AT)
电阻 R=ρL∕S
(Ω)
电导 G=1∕R
(S)
电压降 U=I R
(V)
节点电流定律 Σ i=0
磁阻 Rm=Lm∕(μSm) (1/H)
磁导 Λm=1∕Rm (H)
磁压降 Φ Rm
(A)
磁通连续性原理 ΣΦ =0
回路电压定律 Σ e=Σ u 电路欧姆定律 I=U∕R
提供电流的通路,要求导电性能好,即电阻小。
0.3.2 导磁材料
将专门重点讨论
提供磁通的路径,要求导磁性能好且损耗低。
0.3.3 绝缘材料
起到隔电的作用,要求介电强度高且耐热性能好。
0.3.4 冷却材料
将电机热量引出,要求热容量大且导热能力强。
学 0.3.5 结构材料 起到支撑、紧固等作用,要求具有一定机械强度。 8
(1)电磁力定律的一般表达式
表达式 f = bli
此时电磁力的方向、导体电流的方 向以及磁力线的方向三者之间符合 “左手定则”。
(2)旋转电机中的电磁转矩
力0.6.1 电机中的主要能量形式 0.6.2 电机中能量转换的效率
电机学上册复习重点第3篇异步电机
8.简述异步电动机的工作原理。
9.试说明异步电动机的调速方法及主要特点。
三、选择
1.绕线式三相异步电动机,转子串电阻起动时()。
A起动转矩增大,起动电流增大;B起动转流电机的三相绕组串联起来,通交流电,则合成磁势为。
答:脉振磁势。
5.三相合成磁动势中的五次空间磁势谐波,在气隙空间以基波旋转磁动势的转速旋转,转向与基波转向,在定子绕组中,感应电势的频率为,要消除它定子绕组节距 =。
答:1/5,相反,f1,
6.如果异步电动机运行时转差率为 ,则电磁功率、机械功率和转子铜耗之间的比例是
答 输出的机械功率,减小
13.若异步电动机的漏抗增大,则其起动转矩,其最大转矩。
答减小,减小
14.铁心饱和程度增加,则异步电机的激磁电抗 。
答减小
15.绕线型异步电动机转子串入适当的电阻,会使起动电流,起动转矩。
答减小,增大
16、异步电动机的空载激磁电流比变压器大的原因是________________。(异步电动机存在气隙)
答定子电流的频率为 ,转子电流的频率为 ,定子磁动势以 速度切割定子,以( )速度即 速度切割转子;转子磁动势也以 速度切割定子,以 速度切割转子。定、转子基波磁动势同步旋转,相对静止。
7.绕线式异步电动机在转子回路串电阻起动时,为什么既能降低起动电流,又能增大起动转矩?所串电阻是否越大越好?
答从等效电路可以看出,增加转子电阻使总的阻抗增加了,所以起动电流减小。转子电阻增加,使得 提高;起动电流减小使得定子漏抗电压降低;电势 增加,使气隙磁通增加。起动转矩与气隙磁通、起动电流、 成正比,虽然起动电流减小了,但气隙磁通和 增加,使起动转矩增加了。
机械工业出版社-电机学(变压器部分)-XXXX0314
2.2 变压器空载运行
3.主磁通、漏磁通及其分别感应电动势 1)主磁通及其感应电动势
假设主磁通正弦变化为 m sin t
根据电磁感应定律
e1 N1
d
dt
N1m
sin(t
90
)
电动势有效值
E1
E1m 2
3.电压方程 1)二次漏磁通、漏电抗及其感应的电动势
仿照一次电流产生漏磁通感应漏电动势的分析方法可得
e2
N2
d2
dt
N22 sin(t 90
)
Eቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
j N22
2
j4.44 fN22
E2
j N22
2
I2 I2
jL2 I2
jI2 X 2
' 2
I 2 Z 2
Im E1 / Zm
I1 Im I2
U1 E1 I1Z1
jI1 X1
U1 I1R1
E1
I1
I
' 2
1
Im
m
I
' 2
2
U
' 2
E1 E2'
I
' 2
R2'
jI
' 2
X
' 2
作业:
习题 2-4、2-5、2-15、2-16 、2-17
I10
R1
jX 1
I10
Rm
Rm
U1
E1
U1
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3)额定电流 IN(A)指定子绕组中的线电流;
4)额定频率 f N(Hz)我国工业用频率为50Hz;
5)额定功率因数cosN 指电动机额定负载时定子侧的功率因数;
6)额定转速 nN(r/min)指电机额定运行时转轴的转速;
7)电动机的额定输出转矩计算式为
5.2 三相异步电机的磁动势和磁场
2.空载运行时的磁动势和磁场 1)空载运行时的基本电磁关系
U1 Im Fm Bm m E1 1 E1
与U1 Im R1平衡 Fm
n1 S Bm
三相异步电动机空载时,三相定子绕组在
B
Z
三相对称的电压作用下,绕组流入三相对
称的交流电流,产生正向同步速旋转的定
三相异步电机在一些特许场合也可用作发电机。
5.1 三相异步电机的结构和运行状态
1.异步电动机的用途和分类
三相异步电动机
高压三相异步电动机
隔爆型三相异步电动机
单相异步电机
5.1 三相异步电机的结构和运行状态
1.异步电动机的用途和分类
异步电动机的种类很多,从不同的角度看,有不同的分类法, 常见的有:
(1)按定子相数分
单相异步电动机 两相异步电动机
三相异步电动机
5.1 三相异步电机的结构和运行状态
1.异步电动机的用途和分类 (2)按转子结构分
鼠笼型异步电动机
绕线型异步电动机
5.1 三相异步电机的结构和运行状态
1.异步电动机的用途和分类
优点: 结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行 效率较高并具有适用的工作特性。
E1 ImZm Im (Rm jX m )
说明:异步电动机空载电流约为额定电流的15%~40%,比变压器 的空载电流大得多。
5.2 三相异步电机的磁动势和磁场
2.空载运行时的磁动势和磁场 4)定子漏磁通和定子漏阻抗
异步电动机空载运行时,其空载电流除了产生空载主磁场外,还 将产生仅与定子绕组交链而不进入转子的定子漏磁通 1 。定子 漏磁通包括槽漏磁通、端部漏磁通和谐波磁通,谐波磁通虽然进 入转子,但是它不会产生有效地电磁转矩和机电能量转换,不过 谐波磁通却会在定子绕组在感应基波频率的电动势,其效果和其 它漏磁通类似,因此谐波磁通也作为漏磁通来处理,并把它称为 谐波漏磁通(差漏磁通)。
Rm :一相激磁电阻(等效铁耗电阻); X m :一相激磁电抗; Zm Rm jX m:一相激磁阻抗;
R1:一相定子电阻;
X1 :一相定子漏电抗;
Z1 R1 jX1 :一相定子漏阻抗;
5.2 三相异步电机的磁动势和磁场
2.空载运行时的磁动势和磁场 5)空载时定子侧时空相矢量图
A, j
Fm
5.1 三相异步电机的结构和运行状态
2.三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机的转子部分结构类型主要有两种:鼠笼型和绕 线型。 鼠笼型转子绕组由插入每个转子槽中的导条和两侧的短路端环 构成,如果去掉转子铁心,剩余的转子绕组就像一个松鼠笼子。
鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图
5.1 三相异步电机的结构和运行状态
jIm X1 Im R1
Im
U1
E1
Bm
1
m
E1
5.2 三相异步电机的磁动势和磁场
3.负载运行时的磁动势和磁场 1)负载运行时的基本电磁关系
(m1相)U1 I1 F1 (m2相)I2sF2
1 E1
Fm Bm m
E1 E2 s
与U1 I1R1平衡
E 2 s
1 s
与I2s R2平衡
说明:异异率步步为电电f动动2 机势;定负子载绕运组行为时定m子1 相回,路转频子率绕为组f1为,m转2 相子;回路频
缺点: 功率因数较差,电机在运行过程中必须从电网吸收感性无功功 率,因此它的功率因数总小于1。
5.1 三相异步电机的结构和运行状态
2.三相异步电动机的基本结构
三相鼠笼型异步电动机的拆装图
5.1 三相异步电机的结构和运行状态
2.三相异步电动机的基本结构
5.1 三相异步电机的结构和运行状态
2.三相异步电动机的基本结构
5.2 三相异步电机的磁动势和磁场
3.负载运行时的磁动势和磁场 2)转子回路的频率及转子磁动势
转子电流的频率 f2:其频率取决于气隙旋转磁场切割转子绕组
的相对转速: n' n1 n sn1 ,
f2
p n' 60
p sn1 60
sf1
n1 S
s 异步电动机额定负载时 通常在
0.02-0.05 范围内,由此可知: 转子旋转时转子感应电动势和电
n n1
流的频率很低,当 f1 50Hz时,
f2 1 ~ 2.5 Hz。
N
5.2 三相异步电机的磁动势和磁场
3.负载运行时的磁动势和磁场
2)转子回路的频率及转子磁动势
F2
的大小为:
F2
m2 2
0.9
N2I2s p
kw2
F2 相对于转子转速为: n2 60 f2 / p sn1 n1 n
定子漏磁通 1 也会在定子绕组中感应定子漏电动势 E1 ,仿造 变压器或者同步电机定子漏磁通的处理方法,把漏电电动势作为
负电抗压降来处理 E1 jIm X1
5.2 三相异步电机的磁动势和磁场
2.空载运行时的磁动势和磁场 5)空载时定子的电压方程
综前所述,这样异步电动机一相定子电压方程为
U1 E1 E1 ImR1 E1 Im (R1 jX1 ) Im (Rm jX m ) Im (R1 jX1 ) ImZm ImZ1
第5章
异步电机
5.1 三相异步电机的结构和运行状态
1.异步电动机的用途和分类 三相异步电机主要用作电动机,拖动各种生产机械,例如:风 机、泵、压缩机、机床、轻工及矿山机械、农业生产中的脱粒 机和粉碎机、农副产品中的加工机械等等。
在民用生活中,电扇、洗衣机、电冰箱和空调器等一般由单相 异步电动机来拖动。
N1 I m p
kw1
(
m2 2
0.9
N2I2s p
kw2 )
方程两边同时除以定子有效匝数及相数得
3)由于异步电动机在运行原理上和变压器的运行原理非常类同,因 此在学习异步电动机电磁机理时多联系变压器已学知识,注意和变 压器电磁机理的异同; 4)异步电动机定子三相绕组以及绕组感应电动势和产生磁场机理上 和同步电机定子绕组是共通的,因此在异步电机三相定子流入三相 电流产生磁动势和磁场,以及感应电动势等方面注意和同步发电机 已学知识的结合。
5.1 三相异步电机的结构和运行状态
4.三相异步电机的运行状态 电动机运行时的基本电磁过程:
定子绕组接三相电源,流过三相对称电流,气隙中产生基波旋转 磁场,转速为同步速:
n1
60 f p
(r / min)
同步速的气隙磁场切割转子绕组,
产生感应电动势并在转子绕组中产
生相应的电流;
n1
N
n n1
转子绕组中电流有功分量在磁场中 受到电磁力矩作用,这个力矩驱动 转子旋转,实现电动机的工作过程。
具体分析见下页转子时空相矢量图
5.2 三相异步电机的磁动势和磁场
3.负载运行时的磁动势和磁场 2)转子回路的频率及转子磁动势
F2 在空间的位置:
n1(1) Bm
ms
2
a, j2
2
E2 s
900 2s
Bm ms
I2s F2
za
y
n() 900 2s
X
c n n1 n' (' )
a A
2s
T2N
9550
PN (kW ) nN (r/min)
(Nm)
.
5.1 三相异步电机的结构和运行状态
3.三相异步电动机的额定值
对中、小容量的低压异步电动机,通常定子三相绕组的六个出线 头都引出,这样可根据需要灵活地接成“Y”形或“D”形; 对于高压异步电动机,三相定子绕组通常已连接成星接引出。
U1
V1
bx
n1 (1 )
F2
E2s j2
气隙合成磁场 Bm
I2s
与转子磁动势 F2 之间夹角为 900 2s
5.2 三相异步电机的磁动势和磁场
3.负载运行时的磁动势和磁场 3)磁动势平衡及定、转子电流关系
F1 F2 Fm F1 Fm (F2 )
m1 2
0.9
N1I1 p
kw1
m1 2
0.9
子空载磁动势 Fm ,在磁动势的作用下产 生气隙空载主磁场 Bm,由于异步电机空载 运行,转子在非常接近同步速的转速下旋
转,转子绕组感应的电动势和电流几乎是
X
n n1
C
N
A
Y
零。
5.2 三相异步电机的磁动势和磁场
2.空载运行时的磁动势和磁场 2)空载磁动势和空载气隙磁场
异步电动机空载运行时定子流入三相对称的交流电流,产生正方
F2 相对于定子的转速就为:F2 相对于转子转速 n2加上转子转速,
即:
n2 n n1
i 结总论是:相不对论静0转止m子,静都止以还同是步旋速转n,1m旋转转得,快所或以慢可,得F稳1 与定F的2 磁在动空势间平上
衡关系:
F1 F2 Fm
定、转子磁动势保持相对静止是所有旋转电机产生恒定电磁转矩
2.三相异步电动机的基本结构 下图是三相绕线型转子结构。三相绕组的三个首端接到固定在 转轴上的三铜环上,通过电刷引出。三相转子绕组可星接也可 角接。
特点:可以在转子每相绕组中串入附加电阻等,来改善电机的 起动性能或作转速调节用。
5.1 三相异步电机的结构和运行状态
3.三相异步电动机的额定值