三相异步电动机基本知识参考资料

T
0
T
?
K
R22
sR2 ? (sX20)2Βιβλιοθήκη ?U12nn
0
s
T
1
电动机的自适应负载能力
电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，
这种能力称为自适应负载能力。
常用特
TL ?? n ?? S ?? I2 ?? T ? 直至新的平衡。此过程中， I2 ? 时， I1 ?? 电源提供的功率自动
n
0
n
增加。
但 n ? n0
异步电动机
提示：如果 n ? n0
转子与旋转磁场间没有相对运动
无转子电动势（转子导体不切割磁力线）
无转子电流
无转距
转差率 (s) 的概念：
转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：
s
?
????
n
0? n0
n
???? ? 100 %
异步电机运行中 : s ? 1 ~ 9%
电动机起动瞬间 : n ? 0, s ? 1（转差率最大）
R1
u1 ? N1Φm? 1cos? 1t
u1
i1 e1
e? 1
e2
e? 2 R2
U1m ? N1Φm? ? N1Φm 2π f1
E1 ? U1 ? U1 2 ? 4.44 f1N1Φm
同理得转子边： E2 ? 4.44 f2 N2Φm
E2 ? 4.44 f2 N2Φm
f2 ：转子感应电动势的频率 N2 ：转子线圈匝数 f2 取决于转子和旋转磁场的相对速度
将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形 成的磁场则是两对磁极。
iA
A
X A'
Z' X'
iC
C' Y' Y Z B'
C
B
iB
A
Y' Z'
C'
B
X'
X
B'
C
Z A' Y
iA
A
X A'
Z' X'
iC
C'
Z C
Y' B'
Y B
iB
Im iA iB iC t
Y' C'
A Z'
?
N
B
?
X' S
?
B'
?N
性段 T
自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要
特点。（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大 油门，才能带动新的负载。）
三个重要转矩
( 1 ) 额定转矩 TN ：
电机在额定电压下，以额
n
n nN0
将其中参数代入：
I2 ?
SE 20 R22 ? ( SX20 ) 2
cos ? 2 ?
R2 R22 ? (SX20 )2
得到转矩公式
U 1 ? 4.44 f1 N1Φm
T
?
K
R22
sR2 ? (sX20)2
?U12
三相电动机的机械特性
T ? f (S) n ? f (T )
根据转矩公式 得特性曲线：
三相异步电动机的机械特性
三相异步电动机的“电－磁”关系
e1 、e2 ：主磁通产
生的感应电动势。
e? 1、e? 2 ：漏磁通
产生的感应电动
R1
i1
u1
e1
e? 1
i2
e2
e? 2 R2
势。
转、定子电路
定子边：u1
?
i1R1
?
e1
?
e? 1
?
? e1
?
N1
d?
dt
设： ? ? Φmsin? 1t 则：u1 ? N1Φm? 1cos? 1t
f2
?
n0 ? n 60
P
?
n0 ? n0
n?
n0 60
P
?
Sf1
I2 ?
?
其中
E2
R22
?
X
2 2
SE 20 R22 ? ( SX 20 ) 2
R1
i1
u1
e1
e? 1
e2
e? 2 R2
X 2 ? 2? f2 L2 ? 2? Sf1L2 ? SX 20
E2 ? 4.44 f2 N2Φm ? 4.44 Sf1N2Φm ? SE20
同步转速（旋转磁场的速度）为：
I m iA i B iC n 0 = 60 f
t
( 转 /分）
A YN Z
CS
B
X
n0 60°
A
Y
Z
N
CS
B
X
A YN Z
CS
B
X
极对数（P）的概念
iA
iC C iB
A
ZX Y B
A
Y NZ
C
B
S
X
此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为 1。
即： p = 1
极对数（P）的改变
n0 60?
A
Y
Z
N
CS
B
X
ω t = 60 °
n0
A
Y
Z
n0
A
Y
Z
C
B
X
ωt = 120°
C
B
X
ω t = 180 °
旋转磁场的旋转方向
旋转方向 ：取决于三相电流的相序。
iA iB iC
iA iC iB
Im
Im
t
t
n0
n0
改变电机的旋转方向：换接其中两相。
旋转磁场的转速大小
一个电流周期，旋转磁场在空间转过 360°。则
异步电动机简介
三相异步电动机的结构与工作原理
磁铁
N
n0 f
ei
n
闭合
S
线圈
磁极旋转
导线切割磁力线产生感应电动势
e = B l v （右手定则）
磁感应强度 导线长 切割速度
闭合导线产生电流 i
N
通电导线在磁场中受力 n0 f
f =B l i
n
ei
（左手定则）
S
结论：1. 线圈跟着磁铁转 →两者转动方向一致
(转/分）
每个电流周期
同步转速 n0
极对数 磁场转过的空间角度 ( f ? 50 Hz )
p =1
360 ° 3000 (转/分）
p=2 p=3
180 ? 120 ?
1500 (转/分） 1000 (转/分）
电动机转速和旋转磁场同步转速的关系
n 电动机转速 :
电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，
iB = I m sin (ωt iC = I m sin (ω t
120 °) 240 °)
C
B
iA iB iC
Im
X
t
(? )电流入
iA
iC C iB
A
ZX Y B
Y
ωt = 0 C
iA iB iC
Im
t
A
NZ
B
S
X
合成磁场方向：
向下
同理分析，可得
其它电流角度下 的磁场方向：
Im
iA iB iC t
转子功率因数
cos?2 ?
R2 ? R22 ? X22
R2 R22 ? (SX20)2
转矩公式的推导
电磁转矩 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下 , 受到电磁力所形成的转距之总和。
T ? KTΦmI 2 cos ? 2
常数 每极磁通
转子电流
转子电路的
cos ? 2
T ? K TΦ mI 2 cos ? 2
SX
C
Z
Y A'
极对数 p = 2
极对数和转速的关系
Y' C'
A Z
N? B
?
X' S
?
B'
?N
S
X C
A
30?
CS'
X' ?
n0
NZ ?
?X
? ZN'
SC
Z'
A' Y ω t = 0
A' ? t ? 60?
Im iA iB iC
n0
?
60 f p
(转/分）
t
三相异步电动机的同步转速
n0
?
60 f p
n < n 2. 线圈比磁场转得慢
0
N
n0 f
n
ei
异步
S
三相异步机的结构
三相定子绕组：产生旋转 磁场。
转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或 电流。 线绕式
定子绕组 （三相）
A
Y
定子
Z
C
B
鼠笼式
转子
X
鼠笼转子
机座
旋转磁场的产生
异步机中 ,旋转磁场代替了旋转磁极
(?)电流出
Y
n A
0
Z
iA = I m sin ω t