第7章-交流电动机
电机课件第七章

单相异步电动机的感性认识
课题一 单相异步电动机原理、结 构和分类
主要内容: 一、脉动磁场的分布和合成 二、单相异步电动机分类 三、单相罩极式异步电动机 四、单相电阻启动异步电动机 五、单相电容运行异步电动机 六、单相电容启动异步电动机 七、双值电容单相异步电动机 八、单相异步电动机的启动开关
一、脉动磁场的分布和合成
一脉动磁场的分布和合成一脉动磁场的分布和合成二单相异步电动机分类二单相异步电动机分类三单相罩极式异步电动机三单相罩极式异步电动机四分相式异步电动机四分相式异步电动机主要内容主要内容l一单相异步电机绕组概述一单相异步电机绕组概述l二绕组的基本术语二绕组的基本术语l三电阻启动或电容启动电动机定子绕组三电阻启动或电容启动电动机定子绕组l四电容运行电动机定子绕组四电容运行电动机定子绕组l五正弦绕组简介五正弦绕组简介一单相异步电机绕组概述一单相异步电机绕组概述l单相异步电动机定子绕组分为
LZ1
LF1
LZ2
LF2
四、电容运行电动机定子绕组
特点: 因启动绕组长期接在电源上,为 了产生理想的旋转磁场,启动绕组 和工作绕组各占1/2槽,匝数和截 面积也相等或接近。
例 7-2 电容运行单相异步电动机定子槽数 z=24,要数2p=4,试画出展开图
解:计算极距
z 6 2p
工作绕组槽数和启动绕组槽数
当单相交流电通入单相定子绕 组时,就会在绕组轴线方向上 产生一个大小和方向交变的磁 场,称为脉动磁场。 脉动磁场:空间位置不变,磁 感应强度B的幅值在时间上随交 流电流按正弦规律变化。磁场 不会旋转,不切割磁力线,也 就不会产生启动转矩。 所以单相异步电动机是不会自 行启动的。
为了便于分析,把这个脉动磁场分解为大小相等、 方向相反的两个旋转磁场。如下图所示;
电力拖动自动控制系统第7章 交流调压调速系统

7.1 交流调速系统概述
7.1.1 交流调速的发展概况
交流调速系统:由交流电动机拖动、电机转速为控制目标的电力拖动自动控制系统 直流电动机优点:调速性能好 直流电动机缺点:体积大、容量小、制造成本高、有机械换向装置,维护困难 交流电动机优点 :结构简单可靠,维护少,无机械换向火花,制造成本低 20世纪70年代,研究开发高性能的交流调速系统,期望用它来节约能源。 同期,电力电子技术、大规模集成电路、各种控制理论、计算机控制技术的 飞速发展,为交流调速电力拖动的发展创造了有利条件。 20世纪80年代,原有的交直流调速拖动系统的分工格局被逐渐打破。 20世纪90年代,交流调速系统已经占到了调速系统的主导地位。 目前的许多交流调速系统在装置容量上、动静态性能上、可四象限运 行的要求上,以至在系统制造成本上都可以与直流调速系统相媲美。
只要改变转速给定信号就可 以使静特性平行地上下移动, 达到调速的目的。
该系统与直流 V-M系统有许多 本质上的不同之处
Ks
不但与 α 角的大小有关,还与负载的功率因数角有关。
n f ( U 1 ,T ) 是一个复杂的非线性函数,且 R2 X2 、
也不是一个定值,随电机转速变化而大幅度变化
当电机转子的转速与 定子电流的频率有严格 比例关系的电动机称同 步电动机,无严格比例 关系的电动机称异步电 动机。
无刷直流电动机及 开关磁阻电动机都满足 “定子电流的频率与转 速有严格比例关系”的 条件,所以也把它归入 同步电动机。
7.1.3 异步电动机的机械特性
1.固有机械特性
转矩的物理表达式
xK r1 I 1 U 1 x1 x2
r2
2 r1 ( x1 x ) 2 2
电工学电工技术第7章

鼠笼式:结构简单、价格低廉、工作可靠; 不能人为改变电动机的机械特性。 绕线式: 结构复杂、价格较贵、维护工作量 大;转子外加电阻可人为改变电动机的机械 特性。
7.2 三相异步电动机的工作原理
磁铁
n0
f
N
e
S
n
i
闭合 线圈
磁极旋转
导线切割磁力线产生感应电动势 (右手定则) 切割速度
e B l v
定子作用:是产生旋转磁场。
转子作用:是在旋转磁场作用下,
产生感应电动势或电流。
2.旋转磁场的旋转方向 取决于三相电流的相序
任意调换两根电源进线
iA
Im
A
i i i i C A B
t
A A
o
B
iB C
iC
Z X Y
A A
Z Y B C
S
Z
S
结论: 任意调换两根 电源进线,则旋转磁 场反转。
Y
N
C
B
N
n0
A
Y C X
n0
Z
Y B
A Z
C
X
B
t 120
合成磁场旋转120°
t 180
合成磁场旋转180°
分析可知:三相电流产生的合成磁场是一旋 转的磁场, 即:一个电流周期,旋转磁场在空间 转过360°
可见,当定子绕组中通入三相电流后, 它们共同产生的合成磁场是随着电流的交变 而在空间不断地旋转着,这就是旋转磁场。
铁心:由外周有槽的硅钢片叠成。 (1) 鼠笼式转子 铁芯槽内放铜条,端 部用短路环形成一体。 或铸铝形成转子绕组。 (2) 绕线式转子 同定子绕组一样,也分为三相。 鼠笼转子
转子: 在旋转磁场作用下,产生感应电动势和感 应电流。
第七章_三相正弦交流电路

U BC U B U C
U CA U C U A
UA
U AB 2U A cos30 3U A
U B 30
U C U BC
一般写为
Ul 3U p
第七章 三相电路
U AB 3 U A 30 U BC 3 U B 30 U CA 3 U C 30
三相负载的连接: 三相负载也有 Y和 D两种接法,至于采用哪种方 三 相 法 ,要根据负载的额定电压和电源电压确定。
四 线 制 当负载额定电压等于电源相电压时采用星形联接;
当负载额定电压等于电源线电压时采用三角形联 接。
负载星形联接的三相电路 三相四线制电路 ~ A B C N
~
当单相负载 的额定电压等 于电源的相电 压,应将负载 接在相线与中 不对称负载 性线之间,形 单相负载组成的不 成星型联接。 对称星型联接三相负载
第七章 三相电路
三相电源星形联接方式下相电压和线电压之间的关系:
A
+
uA
N + -
u AB u A uB
N
uBC uB uC
uB
+
uC
uCA uC u A
B C
第七章 三相电路
用相量表示:
U A U CA
U AB U A U B
UC
30
U AB U B
u A uB uC 0
U AU B UC 0
由相量图可知,三相电压相量和为零,即
这三组大小相等,频率相同,相位依次相差 120 的三 相电压,称为对称三相电压。对称三相电压是三
电工技术第7章课后习题及详细解答

电工技术第7章课后习题及详细解答篇一:电工技术第7章(李中发版)课后习题及详细解答第7章磁路与变压器7.1某磁路气隙长的磁阻和磁动势。
分析由磁路的欧姆定律,,其中解磁通Φ为:磁阻Rm为:(1/H)磁动势F为:7.2有一匝数(A)的线圈,绕在由硅钢片制成的闭合铁心上,磁路平均长度为,,截面积,气隙中的磁感应强度,求气隙中可知,欲求磁动势F,必须先求出磁阻Rm和磁通Φ,而为空气的磁导率,H/m。
(Wb)截面积,励磁电流,求:(1)磁路磁通;(2)铁心改为铸钢,保持磁通不变,所需励磁电流I为多少?分析第(1)小题中,因为磁通,故欲求磁通Φ,必须先求出磁感应强度B,,所以得先求出磁场强度H。
H可由均匀磁路的安培环路定律求出,求出H后即可从磁化曲线上查出B。
第(2)小题中,磁通不变,则磁感应强度不变,由于磁性材料变为铸钢,故磁场强度不同。
根据B从磁化曲线上查出H后,即可由安培环路定律求出所需的励磁电流I。
解(1)根据安培环路定律,得磁场强度H为:(A/m)A/m时硅钢片的磁感应强度B为:(T)(Wb)T,在图7.1上查出对应于在图7.1上查出当磁通Φ为:(2)因为磁通不变,故磁感应强度也不变,为T时铸钢的磁场强度H为:(A/m)所需的励磁电流I为:(A)可见,要得到相等的磁感应强度,在线圈匝数一定的情况下,采用磁导率高的磁性材料所需的励磁电流小。
7.3如果上题的铁心(由硅钢片叠成)中有一长度为且与铁心柱垂直的气隙,忽略气隙中磁通的边缘效应,问线圈中的电流必须多大才可使铁心中的磁感应强度保持上题中的数值?分析本题的磁路是由不同材料的几段组成的,安培环路定律的形式为。
其中气隙中的磁场强度可由公式求出,而铁心(硅钢片)中的磁场强度可根据B从磁化曲线上查出(上题已求出)。
解因为磁感应强度保持上题中的数值不变,为T,由上题的计算结果可知硅钢片中对应的磁场强度H为:(A/m)气隙中的磁场强度为:(A/m)所需的励磁电流I为:(A)可见,当磁路中含有空气隙时,由于空气隙的磁阻很大,磁动势差不多都用在空气隙上。
07第7章 三相异步电动机的基本工作原理和结构

第2篇 三相异步电动机交流电机可分为异步电机和同步电机两大类。
异步电机主要用作电动机,将交流电能转换为机械能,去拖动各种生产机械。
异步电动机有三相的,也有单相的。
现代各种生产机械大都采用三相异步电动机来驱动。
例如,在发电厂中,水泵、风机、球磨机等锅炉和汽机的附属设备大多采用三相异步电动机来驱动。
在工业生产中,各种金属切削机床、起重机、锻压机、传送带等生产机械也都广泛采用三相异步电动机来驱动。
而单相异步电动机常用于功率不大的电动工具、家用电器、医疗器械、农用机械等各种轻型电动设备中。
异步电动机所以能得到这样广泛的应用,是由于它具有结构简单、制造容易、运行可靠、价格较低以及效率较高等优点。
但是,它也具有调速性能较差和功率因数较低等缺点。
本篇重点研究三相异步电动机的基本工作原理及结构、交流绕组及其电动势和磁动势、三相异步电动机的基本理论和基本性能,最后对单相异步电动机作简单介绍。
第7章 三相异步电动机的基本工作原理和结构[内容]本章首先介绍三相异步电动机的基本结构,然后分析三相异步电动机的基本工作原理,并重点讲述转差率的概念及异步电机的三种运行状态,最后介绍异步电动机的铭牌和主要系列。
[要求]● 掌握三相异步电动机的基本结构、笼型转子和绕线转子的结构特点。
● 掌握三相异步电动机的基本工作原理、转差率的概念及三种运行状态。
● 掌握三相异步电动机的额定值,了解三相异步电动机的主要系列。
7.1三相异步电动机的基本结构异步电动机的结构如图7.1.1所示,它主要由定子和转子两大部分组成。
转子装在定子腔内,定、转子之间有一缝隙,称为气隙。
图7.1.1 笼型异步电动机的构造一、定子部分定子部分主要由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。
定子铁心是电机磁路的一部分。
为减少铁心损耗,一般用导磁性能良好的0.5 mm厚的硅钢片叠成,并压装在机座内,如图7.1.2(a)所示。
定子铁心叠片的内圆周冲有嵌放绕组的槽,故又称为冲片。
电工技术基础(王英)课后题答案第7章

3
图 7-1 铁磁性物质的磁滞回线图 图 7-2 软磁和硬磁材料的磁滞回线 图 7-3 矩磁材料的磁滞回线
磁化曲线 不同的磁性材料,其磁滞回线和磁化曲线也不同。图 7-4 给出了三种常用磁 性材料的磁化曲线。
图 7-4 磁化曲线 a-铸铁 b-铸钢 c-硅钢片
7.1.3 直流磁路
1.基本概念
直流磁路由直流电励磁,励磁线圈中的电流取决于外施电压和线圈电阻,即 I = U 。 R
(a) 增大
(b) 减小 (c) 保持不变
分析:直流电磁铁U = IR ,而交流电磁铁的U = IR + (−eL ) + (−eσ ) ,即同样的电压,交流
Fm
= 107 16π
Bm2 S
(N)
注意:即使是额定电压相同的交、直流电磁铁,也绝不能互换使用。若将交流电磁铁接
5
在直流电源上,由于线圈的感抗为零,会使线圈中的电流比接在相同电压的交流电源上的电 流大出许多倍,将导致线圈过热而烧毁。
6
7.2 判断题精解
1、 磁感应强度一定时,磁场强度与铁磁材料的磁导率成正比。
7
∑ 分析:磁路也可以像电路那样有多条分支,但各分支的磁通应满足 Φ = 0 。
答案:错 10、 为了保护励磁线圈不出现短路故障,电磁铁铁心通常设有短路环。 分析:交流电磁铁的吸力在零与最大值之间脉动,脉动的频率是电源频率的两倍。这种脉动 将使铁心产生机械振动,为了防止振动,可在铁心上装阻尼环。阻尼环为一短路环,受交变 磁通的感应,环内会产生滞后磁通的感应电流。因此阻尼环所包围的铁心部分中的磁通与环 外铁心部分的磁通有一定的相位差,使两部分的磁通和吸力不能同时降为零,消除了振动和 噪声。 答案:错
为Φ 。
电工电子-第7章电动机

1.8 ~ 2.2
工作时必须使T2 <Tmax ,否则电机将停转。
I2 I1 电机严重过热而烧坏。
7.3 异步电动机的特性
三、机械特性
n0 n
3. 起起T动动转时K矩n=RT0s22t 时sR,(2sUsX=12210 )2
Tst
K
R2U
2 1
R22 X 202
能优异,因而正获得越来越广泛的应用。
2、 变极调速 (有级调速) 采用变极调速方法的电动机称作双速电机,
由于调速时其转速呈跳跃性变化,因而只用在对 调速性能要求不高的场合,如铣床、镗床、磨床 等机床上。
7.4 三相异步电动机的起动和调速
二、三相异步电动机的调速
2、 变极调速 (有级调速) A1
· · X2
7.3 异步电动机的特性
三、机械特性
5. U1 和 R2变化对机械特性的影响
(1) U1 变化对机械特性的影响
n n0 U U U N
Tm
U
T
O
T2 Tst
sm
R2 X 20
Tm
K
U
2 1
2 X 20
Tst
K
R2U
2 1
R22
X
2 20
7.3 异步电动机的特性
三、机械特性
n
n0
n
(2) R2 变化对机械特性的影响
第7章
电动机
电动机是生产和生活中的主要负载。 了解三相异步电动机的结构、原理和 特性,理解电动机的额定值,掌握电动机 的起动、反转和调速等的正确方法。
7.2 三相异步电动机的基本结构和工作原理
一、基本结构
1、定子
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第七章交流电动机一、填空题:1.由于三相异步电动机的转矩是由_ 转子导条 _____与___磁场 ___之间的相对运动产生的,所以称为“异步”。
2.某三相异步电动机工作时转速为n=980r/min,则其磁极对数p=___3 ___,旋转磁场转速n1=__1000 ____r/min,转子相对于旋转磁场的转速为n2=___30___r/min,转子电流频率为f2=__1.5 ____Hz。
3.某三相异步电动机起动转矩Tst =10N·m,最大转矩Tm=18N·m,若电网电压降低了20%,则起动转矩Tst =___6.4 _N·m,最大转矩Tm=__11.52_ ___N·m。
5. 用Y-△降压起动时,起动电流为直接用△接法起动时的 1/3 ,但启动转矩也只有直接用△接法启动时 1/3 ,因此只适用于空载或轻载启动。
6.反接制动时,当电机转速接近于 0 时,应及时断电,防止电机反转。
8.交流异步电动机的转子绕组有鼠笼式和两种。
9.定子三相绕组中通过三相对称交流电时在空间会产生旋转磁场。
11.鼠笼型电动机的起动方法有直接起动和降压起动两种。
12.异步电动机的调速有变频调速、变极调速、变转差率调速。
13. 当s在 0-1 范围内,三相异步电动机运行于电动状态,此时电磁转矩性质为驱动性质;在大于 1 范围内运行于发电机状态,此时电磁转矩性质为制动性质。
14. 一台6极三相异步电动机接于50HZ的三相对称电源;其s=0.05,则此时转子转速为__950__r/min,定子旋转磁势相对于转子的转速为__50___r/min。
15. 三相异步电动机的电磁转矩是由_旋转磁场___和_转子电流__共同作用产生的。
16. 一台三相异步电动机带恒转矩负载运行,若电源电压下降,则电动机的转速_降低___,定子电流__增加 __,最大转矩__较小___,临界转差率_不变__。
17. 三相异步电动机电源电压一定,当负载转矩增加,则转速_ 较小__,定子电流_ 增大 ___。
19. 三相异步电动机在额定负载运行时,其转差率s一般在__0-1___范围内。
20. 对于绕线转子三相异步电动机,如果电源电压一定,转子回路电阻适当增大,则起动转矩__增大 _____,最大转矩__不变___。
二、选择题:1.三相异步电动机铭牌上标明:“额定电压380/220V,接法丫/△”。
当电网电压为380V时,这台三相异步电动机应采用( B )。
A.△接法 B.丫接法 C.△、丫都可以 D.△、丫都不可以2. 如果某三相异步电动机的极数为4级,同步转速为1800转/分,那么三相电流的频率为( B )。
A.50赫兹B.60赫兹C.45赫兹D.30赫兹3. 一台额定运行的三相异步电动机,当电网电压降低10%时,电动机的转速将( B )。
A.上升B.降低C.不变D.停止转动4. 改变三相异步电动机转向的方法是( C )。
A.改变电源频率B.改变电源电压C.改变定子绕组中电流的相序D.改变电机的工作方式5. 要改变通电导体在磁场中的受力方向,下列办法中可行的是( C )。
A.增大通电导体中的电流B.减小通电导体两端的电压C.改变通电导体中的电流方向D.同时改变导体中的电流方向和磁场方向6.三相异步电动机带恒转矩负载运行,如果电源电压下降,当电动机稳定运行后,此时电动机的电磁转矩( A )。
A.下降B.增大C.不变D.不定10. 三相异步电动机在运行中,把定子两相反接,则转子的转速会( C )。
A. 升高B. 下降一直到停转C. 下降至零后再反向旋转D. 下降到某一稳定转速11. 三相异步电动机转子的转速总是( C )。
A.与旋转磁场的转速相等 B.与旋转磁场的转速无关C. 低于旋转磁场的转速D. 高于旋转磁场的转速12. 某一50Hz的三相异步电动机,其额定转速为2890r/min,则其转差率为( A )。
A. 3.7%B.0.038%C.2.5%D.0.38%13.下图所示的三相笼型异步电动机中,( B )与图(a)的转子转向相同。
A. b图B. c 图C. d 图D.都不同a b c d1L1L1L1L2L2L2L2L3L3L3L3L14. 某三相异步电动机在额定运行时的转速为1440r/min,电源频率为50Hz,此时转子电流的频率为( C )。
A.50HzB. 48HzC.2HzD. 4Hz15. 三相异步电动机的转速n 越高,则转子电流2I( B ),转子功率因数2cos ( B )。
A. 越大B.越小C.不变D.无法确定16. 三相异步电动机在额定电压下运行时,如果负载转矩增加,则转速( B ),电流( A )。
转速: A.增高 B.降低 C.不变 D.无法确定电流: A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定17.三相异步电动机在额定负载转矩下运行时,如果电压降低,则转速( B ),电流( A )转速: A.增高 B.降低 C.不变 D.无法确定电流: A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定18. 三相异步电动机在额定功率下运行时,如果电源电压略有增高,则转速( A ),电流( B )转速: A.增高 B.降低 C.不变 D.无法确定电流: A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定19. 三相异步电动机在正常运行时,如果电源频率升高,则转速( A ),电流( B )转速: A.增高 B.降低 C.不变 D.无法确定 电流: A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定20. 三相异步电动机在正常运行中如果有一根电源线断开,则( C )A.电动机立即停转B.电流立刻减小C.电流大大增大D.无法确定 21. 三相异步电动机的转矩与定子每相电源电压1U ( B )。
A.成正比B.平方成正比C.无关D.无法确定 22. 三相异步电动机的起动转矩st T 与转子每相电阻2R 有关,2R 越大,则st T ( )。
A.越大B.越小C.不变D.无法确定23. 三相异步电动机在满载时起动电流与空载起动的起动电流相比( C )。
A.前者大B.前者小C.两者相等D.无法确定 24. 三相异步电动机在满载时的起动电流( A )。
A.与起动时的电源电压成正比B.与负载大小有关,负载越大,起动电流越小。
C.与电网容量有关,容量越大,起动电流越小。
D.与起动时的电源电压平方成正比25. 三相异步电动机铭牌上所标的功率是指它在额定运行时( C )。
A.视在功率B.定子上的输入电功率C.转轴上输出的机械功率D.输入上的输入电功率26. 三相异步电动机功率因数cos ϕ中的ϕ角是指在额定负载下( A )。
A.定子线电压与线电流之间的相位差 B.定子相电压与相电流之间的相位差 C.转子相电压与相电流之间的相位差 D.转子线电压与线电流之间的相位差27. 三相异步电动机的转子铁损很小,这是因为( C )。
A.转子铁心选用优质材料 B. 转子铁心中磁通很小C.转子频率很低D. 转子体积小 三、计算题:1. 三相异步电动机额定值如下:P N =7.5kW ,n N =1440r/min ,U N =380V/220V ,接法:Y/Δ,85.0cos =N ϕ,%87=N η。
今电源线电压U l =220V ,试求:(1)该电动机应采用何种接法?(2)此时额定电流I N ,额定转矩T N ,转差率s N ,额定输入功率P 1N 各为多少?(3)该电动机能否采用Y -Δ变换法起动? (1) Δ接法 (2)26.6N I A == 955049.7N N N PT N m n =⨯=⋅150014400.041500N s -== 17.58.620.87N NN P P kW η=== (3) 可以2. 三相异步电动机额定值如下:P N =10kW ,n N =1460r/min ,U N =380V ,Δ接法,f 1=50Hz ,%88=N η,88.0cos =N ϕ,23.17===Nm N st N st T TT T I I ,,。
试求(1)额定电流I N ,额定转矩T N ;(2)起动电流I st ,起动转矩T st ;(3)若要将起动电流限制在2I N 以下,则自耦变压器变比K =?能带多大负载转矩起动?(4)若用于短时工作,起动后能带多大负载转矩T C ?近似认为机械特性为直线,此时转速约为多少?(1) 19.6N I A == 955065.4N N N PT N m n =⨯=⋅(2) 7137.2st N I I A =⨯= 1.385st N T T N m =⨯=⋅ (3)2'11.87st st I K I K =⇒== 2'24.2st st T T N m K==⋅ (4)2130.8m N T T N m =⨯=⋅001420/N m N mr mi n n n nT n T T --=⇒= 3. 一台三相异步电动机用变频调速电源将频率调至f 1=40Hz ,测得转速为n =1140r/min ,试求此时:(1)旋转磁场转速n 1;(2)转差率s ;(3)转子电流频率f 2;(4)转子旋转磁场对转子的转速n 2;(5)若电动机额定电压U N =380V ,则此时电源线电压应为多少? (1)11601200/r i f pn n m == (2)00150014250.051500n n s n --=== (3)210.05402f sf Hz ==⨯= (4)216/0n n in n r m =-= (5)113803045040U U V =⇒= 4. 一台三相异步电动机额定值为:P N =10kW ,n N =1440r/min ,U N =380V ,Δ接法,2.21.1==Nm N st T TT T ,。
接在U l =380V 的电源上带有负载T C =75N ·m 短时运行。
有人误操作将Y-Δ变换起动控制手柄突然扳至起动位置(Y 形接法),试问该电动机的运行状态如何?这样误操作将造成什么后果?955066.3NN NP T N m n =⨯=⋅ 因为'48.73mm C T T N m T ==⋅<,发生闷车;7375st T N m N m =⋅<⋅,仍不能起动;烧坏电机绝缘5. 三相异步电动机额定值如下:P N =30kW ,U N =380V ,Δ接法,n N =1470r/min ,%=,9088.0cos N ηϕ=N ,2.17==Nst N st T TI I ,,采用Y-Δ变换法起动。
试求(1)起动电流和起动转矩;(2)当负载转矩T C =60%TN 和25%TN 时,分别说明该电动机能否起动。