《电机及拖动基础》 讲义 主讲 张友斌
《电机及拖动基础》 讲 义 主讲 张友斌
第四章三相异步电动机的基本原理 ■概述 1、交流电机也称为感应电机分为同步电机与异步电机 两大类。习惯上所说的异步电动机常指不带换向器的。 2、异步电机一般只作电动机使用。因为异步发电机没有 商业价值。 3、异步电动机又可分为三相异步电动机与单相异步电动 机 4、异步电动机的特点(与直流电动机相比): 1)其结构简单、制造方便、运行可靠、维修少、价格低 廉、重量轻等优点。2)但其调速性能差,且由于吸收电 网无功分量,使电网功率因数变坏
第四章三相异步电动机的基本原理 ◼概述 1、交流电机也称为感应电机分为同步电机与异步电机 两大类。习惯上所说的异步电动机常指不带换向器的。 2、异步电机一般只作电动机使用。因为异步发电机没有 商业价值。 3、异步电动机又可分为三相异步电动机与单相异步电动 机。 4、异步电动机的特点（与直流电动机相比）： 1）其结构简单、制造方便、运行可靠、维修少、价格低 廉、重量轻等优点。2）但其调速性能差，且由于吸收电 网无功分量，使电网功率因数变坏
§4-1三相异步电动机的工作原 理 三相异步电动机的工作原理与运行状态 工作原理是:通过旋转的磁场作用在转子绕组上,使 转子感应电流,因此产生电磁转矩来实现拖动使转子 转动。但转子的转动速度总是与磁场的旋转速度有差 异。因而故称为异步 1、旋转磁场的产生 所谓旋转磁场指的是:极性与大小不变,但沿着一 定方向以一定速度旋转的磁场 磁场的旋转原理:对称多相绕组中通以多相电流时贝 会产生旋转磁场。即电流在空间上与时间上都存在固 定的差异。则由电流感应的磁场则会在空间上改变, 旦电流不变时,其大小与极性不变
§4－1三相异步电动机的工作原 理 ◼ 一、三相异步电动机的工作原理与运行状态 工作原理是：通过旋转的磁场作用在转子绕组上，使 转子感应电流，因此产生电磁转矩来实现拖动使转子 转动。但转子的转动速度总是与磁场的旋转速度有差 异。因而故称为异步。 ◼ 1、旋转磁场的产生 所谓旋转磁场指的是：极性与大小不变，但沿着一 定方向以一定速度旋转的磁场。 磁场的旋转原理：对称多相绕组中通以多相电流时则 会产生旋转磁场。即电流在空间上与时间上都存在固 定的差异。则由电流感应的磁场则会在空间上改变， 但电流不变时，其大小与极性不变
旋转磁场分析 相电流的表达式: cos ot b=Im cos(at-120) =Im cos(at-240)=Im coS(at+120) 则可从三相电流的变化曲线取几个特殊点(=00、Ot=120 at=240、at=3600)来分析三相电流在三相绕组中所产生 的磁场分布,见教材图4-2 规定电流为正时,电流从绕组的首端流进,末端流出 设电动机的三相绕组的三相绕组为A一X,B-Y,C-Z
旋转磁场分析 ◼ 三相电流的表达式： i I t A = m cos cos( 120 ) 0 i B = I m t − cos( 240 ) cos( 120 ) 0 0 i C = I m t − = I m t + 则可从三相电流的变化曲线取几个特殊点 （ 、 、 ） 来分析三相电流在三相绕组中所产生 的磁场分布，见教材图4－2 0 t = 0 0 t =120 0 t = 240 0 t = 360 规定电流为正时，电流从绕组的首端流进，末端流出。 设电动机的三相绕组的三相绕组为A－X，B－Y，C－Z
在Ot=0处 A一X,B-Y,C-Z中都有电流流过,且i为正,电流 从A端流进,X端流出。i为负,电流从Y端流进,B端 流出。ic为负,电流从Z端流进,C端流出 +。+ A B B =1
0 在 t = 0 A－X，B－Y，C－Z中都有电流流过，且iA为正，电流 从A端流进，X端流出。 iB为负，电流从Y端流进，B端 流出。 iC为负，电流从Z端流进，C端流出。 ， 处 A C B A B C + + A Y C Z B X • • • A m i = I B c m i i I 2 1 = = −
在at=120°处 A一X,B-Y,C-Z中都有电流流过,且i为负,电流 从ⅹ端流进,Y端流出。i为正,电流从B端流进,Y端 流出。ic为负,电流从Z端流进,C端流出 ⊙B =1
0 在 t =120 A－X，B－Y，C－Z中都有电流流过，且iA为负，电流 从X端流进，Y端流出。 iB为正，电流从B端流进，Y端 流出。 iC为负，电流从Z端流进，C端流出。 ， 处 A Y C Z B X • • • A C B A B C + + B m i = I A c m i i I 2 1 = = −
在ax=2409处 A一X,B-Y,C-Z中都有电流流过,且i为负,电流 从X端流进,Y端流出。i为负,电流从Y端流进,Z端 流出。ic为正,电流从C端流进,Z端流出 B B
0 在 t = 240 A－X，B－Y，C－Z中都有电流流过，且iA为负，电流 从X端流进，Y端流出。 iB为负，电流从Y端流进，Z端 流出。 iC为正，电流从C端流进，Z端流出。 ， 处 A Y C Z B X • • • A C B A B C + + C m i = I A B m i i I 2 1 = = −
Y C B °B 这样,在三相绕组中通以三相电流则会在空间上形成旋转的磁场
A C B A B C + + A Y C Z B X • • • C m i = I A B m i i I 2 1 = = − A C B A B C + + A Y C Z B X • • • B m i = I A c m i i I 2 1 = = − A Y C Z B X • • • A m i = I B c m i i I 2 1 = = − A C B A B C + + 这样，在三相绕组中通以三相电流则会在空间上形成旋转的磁场
■从上面的分析过程中可知。磁场的旋转 速度与电流的变化频率相等,即 no=60f1(r/min) 磁场的旋转速度,称为同步转速 定子电流的变化频率,即定子电源频率 ■但是上面所分析时三相绕组每相只有 个线圈,对应产生的磁极对数为P=1 若每相绕组分成n个线圈在空间分布时, 对应产生的磁极对数就会是n个。则当电 流变化n周时,磁场才旋转一周。故 60f1 (r r/ min D
◼ 从上面的分析过程中可知。磁场的旋转 速度与电流的变化频率相等，即 ◼ 但是上面所分析时三相绕组每相只有一 个线圈，对应产生的磁极对数为 ， 若每相绕组分成n个线圈在空间分布时， 对应产生的磁极对数就会是n个。则当电 流变化n周时，磁场才旋转一周。故 60 ( / min) 0 1 n = f r n0 1 f 磁场的旋转速度，称为同步转速 定子电流的变化频率，即定子电源频率 p =1 ( / min) 60 1 0 r p f n =
2、三相异步电动机的工作原理 a)三相异步电动机的定子铁心上嵌有对称三 相绕组,在转子上嵌有均匀分布的导条,导条 被两端的铜环短接,构成整体。 b)当对称绕组通以对称三相电源时,则产生旋 转磁场存在与定子、转子之间的气隙 c)以同步转速o旋转的磁场切割转子导条,则 依据电磁感应定律,在转子导条内产生感应电 动势,进而产生感应电流。 d)感应电流与旋转的磁场相互作用,使得导条受 到电磁力的作用而旋转,且旋转方向与磁场旋 转方向一致。但其速度与。不相等 般情况下,o>
◼ 2、三相异步电动机的工作原理 a） 三相异步电动机的定子铁心上嵌有对称三 相绕组，在转子上嵌有均匀分布的导条，导条 被两端的铜环短接，构成整体。 b）当对称绕组通以对称三相电源时，则产生旋 转磁场存在与定子、转子之间的气隙。 c）以同步转速 旋转的磁场切割转子导条，则 依据电磁感应定律，在转子导条内产生感应电 动势，进而产生感应电流。 d) 感应电流与旋转的磁场相互作用，使得导条受 到电磁力的作用而旋转，且旋转方向与磁场旋 转方向一致。但其速度 与 不相等。 0 n n 0 n 一般情况下， 0 n n 为什么呢？