《电机学》第四篇 异步电机 第13、14三相异步电动机 原理/结构/特性 第15章 单相异步电动机
第13章 异步电机的基本理论
结构
定子:
转子:鼠笼式(导条、短路环 构成闭合回路)、绕线式(外接电阻 闭合回路)
绕线式可外串电阻,提高启动、调速性格。
工作原理
- 异步电机的三种运行状态:
感应电动机:定子:通三相电流产生圆形旋转磁场,磁场旋转以转速n1切割鼠笼式转子的导条,
转子:感应电势E=BLv,感生电流,从而产生电磁力F=BLi,转速n
1. 定子绕组吸收电能,转子输出机械能
2. 转子转速n < 定子旋转磁场n1
3. 转差率 S = (n1-n)/n1 < 1 s=0.015~0.06
发电机:定子:仍然通三相电流产生圆形旋转磁场
转子:转速n 要高于 同步转速n1
1. 原动机拖动转子转动,
2. 转子转速n > 定子旋转磁场n1
3. s < 0
制动:的
3. s > 1
- 异步电动机的电势平衡方程式:
每相绕组外加电压:U1 = -E1 +I1(R1 + jX1o) (E1 = 4.44·f1·N1·φ1·kw1)
转子感应电势频率:f2 = s·f1
转子旋转感应电势:E2s = s·E2 (E2 = 4.44·f1·N2·φ1·kw2)
转子旋转漏电抗:X2os = s X2o (X2o = 2·π·f1·L2o)
转子绕组的电流:
端电压=0 ,相当于变压器短路状态
E2s = I2 Z2os
I2 = sE2 / (R2 +jsX2o)
有效值 I2 = sE2 / √(R2)平方+ (sX2o)平方
等效电路
1.折算公式
频率折算 (旋转转子->堵转的转子):串联 R2 (1-s) / s的电阻
转子绕组折算到定子绕组:
电流变比ki
电势变比ke
阻抗变比kz = ki·ke
X2o'
R2'/s
2.电势平衡、电流平衡基本方程式
3.等效电路
4.相量图
5.等效电路近似化简图
功率平衡和转矩平衡
定子铜耗pCu1
定子铁耗pFe
电磁功率PM (转子铜耗 pCu2 = sPM ,所以PΩ = (1-s)PM)
机械功率PΩ
机械损耗pm、附加损耗p△
输出功率P2
效率n = P2/P1
电磁转矩与机械特性
4个电磁转矩表达式:
T= PM/Ω1
T = PΩ/Ω
参数表达式:T = CmφI2'cosφ2
机械特性表达式:T = 3U1平方R2'/s
Ω1 (R1+R2'/s)平方 + (X1o +X2o')平方
机械特性曲线 T = f(s)
最大转矩Tm:
临界转差率sm:
启动转矩Tst:
启动电流Ist:
转矩实用公式:
异步电动机5条工作特性曲线:
5条曲线
转差率s = f(P2)
转矩特性T = f(P2)
定子电流I1 = f(P2)
效率特性 n = f(P2)
功率因素 cosφ1 = f(P2)
异步电动机参数测定
定子铜耗R1已知
空载实验:测定铁耗(Rm Xm)、机械损耗
堵转(短路)实验:测定铜耗(定子X1o、转子R2'、X2o')
第14章 三相异步电动机的启动、调速
异步电动机启动方法:
目的:降低启动电流,减小对电网的冲击
1.直接启动 :启动电流大 ,启动转矩仍不大
2.降压启动——有极启动
a.自耦变压器降压启动 : Ist 电流=1/K I电网= 1/k2 启动转矩Tst = 1/k2
b.星形-三角形启动(Y-△) :Ist = 1/根号3 I电网 = 1/3 Tst = 1/3
c.定子绕组串电阻启动:Ist = 1/k I电网 = 1/k Tst = 1/k2
3.软启动——无极启动
异步电动机调速:
鼠笼式异步电动机:
1.变极调速:三角形-双星形(△-YY、 Y-YY)
2.变频调速 : 降频 U1/f1 不变,U1、f1同时下降,恒磁通调速,恒转矩
升频 U1不变,f1下降,弱磁调速,恒功率
调速范围大,无极调速
3.降压调速:改变定子电压,调速范围比变频小,适合风机、水泵等负载
绕线式:
转子回路串电阻调速
可控硅串级调速
第15章 单相异步电动机
场合:电动工具、家用电器、医疗器械
相对于三相缺点:体积大、性能稍差、小容量
结构:离心开关,启动起来后,弹簧切断开关
主绕组(工作绕组)
副绕组(启动绕组)
原理:两相:椭圆形旋转磁场
类型:
单相电阻启动:提高启动转矩
单相电容启动:提高启动转矩,提高效率
单相电容运转:提高运行性能
单相电容启动兼运转(双值电容):同时提高启动转矩 和 运行性能
单相罩极式:小功率、玩具等
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