第五章课件(电机)

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1、第五章第五章 感应电机感应电机5.1 感应电机的结构和运行状态感应电机的结构和运行状态5.2 三相感应电动机的磁动三相感应电动机的磁动势和磁场势和磁场5.3 三相感应电动机的电压三相感应电动机的电压方程和等效电路方程和等效电路5.4 感应电动机的功率感应电动机的功率方程和转矩方程方程和转矩方程5.7 感应动机感应动机 的转矩的转矩转差率曲线转差率曲线 临沂大学临沂大学5.5 笼型转子的极数、笼型转子的极数、相数和参数计算相数和参数计算5.6 感应电动机参数感应电动机参数的测定的测定5.8 感应电动机的工感应电动机的工作特性作特性5.9 感应电动机的起动，感应电动机的起动，深槽和双笼感应电动机深

2、槽和双笼感应电动机5.10 感应电感应电动机的调速动机的调速5.11 单相感应单相感应电动机电动机5.13 感应发电机和感应发电机和直线感应电动机直线感应电动机l本章主要研究：本章主要研究：定、转子间靠电磁感应作用，在定、转子间靠电磁感应作用，在转子内感应电流以实现机电能量转换的感应电机。转子内感应电流以实现机电能量转换的感应电机。感应电机一般都用作电动机，在少数场合下，亦感应电机一般都用作电动机，在少数场合下，亦有用作发电机的。有用作发电机的。l本章先说明空载和负载时三相感应电动机内的磁本章先说明空载和负载时三相感应电动机内的磁动势和磁场，然后导出感应电动机的基本方程和动势和磁场，然后导出感

3、应电动机的基本方程和等效电路，最后分析它的运行特性和起动、调速等效电路，最后分析它的运行特性和起动、调速等问题。等问题。 一、感应电机的结构一、感应电机的结构感应电机感应电机定子绕组定子绕组（图片）（图片）定子铁心定子铁心（图片、（图片、槽形槽形）转子转子机座机座（图片）（图片） 笼型笼型 结构结构转子铁心转子铁心（图片）（图片）转轴（图片）转轴（图片）转子绕组转子绕组绕线型绕线型 结构结构定子定子5.1 5.1 感应电机的结构和运行状态感应电机的结构和运行状态二、二、感应电机的运行状态感应电机的运行状态 旋转磁场的转速旋转磁场的转速 与转子转速与转子转速 之差称为转差。转之差称为转差。转差差

4、 与同步转速与同步转速 的比值称为转差率，用的比值称为转差率，用 表示，表示，即：即： 转差率是表征感应电机运行状态的一个基本变量。转差率是表征感应电机运行状态的一个基本变量。按照转差率的正负和大小，感应电机有电动机、发电按照转差率的正负和大小，感应电机有电动机、发电机和电磁制动三种运行状态，如图机和电磁制动三种运行状态，如图5-75-7所示所示 例题例题snn nssnssnnns u额定功率额定功率PN (kW) ：额定运行时轴端输出的机械功：额定运行时轴端输出的机械功率；率；u额定电压额定电压UN (V) ：额定运行时定子绕组的线电压；：额定运行时定子绕组的线电压；u额定电流额定电流IN

5、 (A)：额定电压下运行，输出功率为额：额定电压下运行，输出功率为额定值时，定子绕组的线电流；定值时，定子绕组的线电流；u额定频率额定频率fN (Hz) ：定子的电源频率；：定子的电源频率；u额定转速额定转速nN (r/min) ：额定运行时转子的转速。：额定运行时转子的转速。三、额定值三、额定值返回返回 空载运行时，定子磁动势基本上就是产生气隙空载运行时，定子磁动势基本上就是产生气隙主磁场的励磁磁动势，定子电流就近似等于励磁电主磁场的励磁磁动势，定子电流就近似等于励磁电流。计及铁心损耗时，磁场在空间滞后于磁动势以流。计及铁心损耗时，磁场在空间滞后于磁动势以铁心损耗角，如图铁心损耗角，如图5-

6、85-8所示。所示。5.2 5.2 三相感应电动机的磁动势和磁场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一、空载运行时的磁动势和磁场 1.1.空载运行时的磁动势空载运行时的磁动势 2. 2. 主磁通和励磁阻抗主磁通和励磁阻抗l主磁通是通过气隙并同时与定、转子绕组相交链的磁通，主磁通是通过气隙并同时与定、转子绕组相交链的磁通，它经过的磁路它经过的磁路( (称为主磁路称为主磁路) )包括气隙、定子齿、定子轭、包括气隙、定子齿、定子轭、转子齿、转子轭等五部分（如图所示）。转子齿、转子轭等五部分（如图所示）。l气隙中的主磁场以同步转速旋转时，主磁通气隙中的主磁场以同步转速旋转时，主磁通

7、 将在定将在定子每相绕组中感生电动势子每相绕组中感生电动势 1 Em 111144. 4wmkNfjE l若主磁路的磁化曲线用一条线性化的磁化曲若主磁路的磁化曲线用一条线性化的磁化曲线来代替，则主磁通将与励磁电流成正比；线来代替，则主磁通将与励磁电流成正比；于是可认为于是可认为 与与 之间具有下列关系：之间具有下列关系：mI 1 E mmmmjXRIZIE 113.3.定子漏磁通和定子漏抗定子漏磁通和定子漏抗l定子漏磁通又可分为定子漏磁通又可分为槽漏磁槽漏磁、端部漏磁端部漏磁和和谐波谐波漏磁漏磁等三部分，槽漏磁和端部漏磁等三部分，槽漏磁和端部漏磁如图如图5-5-1010所所示。示。l定子漏磁通

8、定子漏磁通 将在定子绕组中感应漏磁电动将在定子绕组中感应漏磁电动势势 。把。把 作为负漏抗压降来处理，可作为负漏抗压降来处理，可得得 1 1 E 1 E 111XIjE 121111122 NfLfX二、负载运行时的转子磁动势和磁动势方程二、负载运行时的转子磁动势和磁动势方程 当电动机带上负载时，转子感应电动势和电当电动机带上负载时，转子感应电动势和电流的频率流的频率 应为应为 转子电流产生的旋转磁动势转子电流产生的旋转磁动势 相对于转子的相对于转子的转速为转速为 ： nsnpsfpfn 112260601. 1. 转子磁动势转子磁动势2f 126060sfnnnpnnnpfssss 2F2n

9、 转子本身又以转速转子本身又以转速 在旋转，因此从定子侧观在旋转，因此从定子侧观察时，察时， 在空间的转速应为在空间的转速应为 定子和转子磁动势之间的速度关系，如图所示。图定子和转子磁动势之间的速度关系，如图所示。图5-135-13表示三相绕线型转子的转子磁动势的空间相位。表示三相绕线型转子的转子磁动势的空间相位。n2F ssnnnnnn 例题例题 负载时转子磁动势的基波对气隙磁场的影响，称负载时转子磁动势的基波对气隙磁场的影响，称为转子反应。转子反应有两个作用：为转子反应。转子反应有两个作用：l使气隙磁场的大小和空间相位发生变化，从而引使气隙磁场的大小和空间相位发生变化，从而引 起定子感应电

10、动势和定子电流发生变化。起定子感应电动势和定子电流发生变化。 l它与主磁场相互作用，产生所需要的电磁转矩，它与主磁场相互作用，产生所需要的电磁转矩， 以带动轴上的机械负载。以带动轴上的机械负载。2. 2. 转子反应转子反应 转子反应的两个作用合在一起，体现了通过电磁感应作用，转子反应的两个作用合在一起，体现了通过电磁感应作用，实现机电能量转换的机理。由此可以进一步导出负载时实现机电能量转换的机理。由此可以进一步导出负载时的磁动势方程：的磁动势方程： 图图5-155-15示出了负载时定、转子磁动势间的关系，以及定示出了负载时定、转子磁动势间的关系，以及定子电流与激磁电流和转子电流的关系。子电流与

11、激磁电流和转子电流的关系。ikII22 3.3.负载时的磁动势方程负载时的磁动势方程 返回返回 mmLLmFFFIIIFFIII21212111222111wwikNmkNmk 5.3 三相感应电动机的电压方程和等效电路1. 定子电压方程定子电压方程 一、电压方程 mmtjtjtjZIEEjXRIUeEjXReIeU 11111111111111 2. 2. 转子电压方程转子电压方程 222212221244. 444. 4sEEkNfEkNsfEsmwmws 22122222sXLsfLfXs 2222222222jsXRIEjsXReIeEsstjstjs 1 sI2 1 E定定子子转转子