山東大學(xué)感應(yīng)電機(jī)原理課件.ppt
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電動(dòng)機(jī) 第1節(jié)電動(dòng)機(jī)的分類第2節(jié)感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)第3節(jié)感應(yīng)電機(jī)的工作原理和運(yùn)行狀態(tài)第4節(jié)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng)第5節(jié)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的基本方程 相量圖和等效電路第6節(jié)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的功率關(guān)系 功率方程和轉(zhuǎn)矩方程第7節(jié)感應(yīng)電機(jī)的應(yīng)用 電動(dòng)機(jī)的分類 1 按工作電源分類根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作電源的不同 可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī) 2 按結(jié)構(gòu)及工作原理分類可分為直流電動(dòng)機(jī) 異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī) 同步電動(dòng)機(jī)還可分為永磁同步電動(dòng)機(jī) 磁阻同步電動(dòng)機(jī)和磁滯同步電動(dòng)機(jī) 異步電動(dòng)機(jī)可分為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和交流換向器電動(dòng)機(jī) 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又分為三相異步電動(dòng)機(jī) 單相異步電動(dòng)機(jī)和罩極異步電動(dòng)機(jī)等 交流換向器電動(dòng)機(jī)又分為單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī) 交直流兩用電動(dòng)機(jī)和推斥電動(dòng)機(jī) 直流電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為無刷直流電動(dòng)機(jī)和有刷直流電動(dòng)機(jī) 有刷直流電動(dòng)機(jī)可分為永磁直流電動(dòng)機(jī)和電磁直流電動(dòng)機(jī) 電磁直流電動(dòng)機(jī)又分為串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 永磁直流電動(dòng)機(jī)又分為稀土永磁直流電動(dòng)機(jī) 鐵氧體永磁直流電動(dòng)機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機(jī) 3 按用途分類電動(dòng)機(jī)按用途可分為驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)又分為電動(dòng)工具 包括鉆孔 拋光 磨光 開槽 切割 擴(kuò)孔等工具 用電動(dòng)機(jī) 家電 包括洗衣機(jī) 電風(fēng)扇 電冰箱 空調(diào)器 錄音機(jī) 錄像機(jī) 影碟機(jī) 吸塵器 照相機(jī) 電吹風(fēng) 電動(dòng)剃須刀等 用電動(dòng)機(jī)及其它通用小型機(jī)械設(shè)備 包括各種小型機(jī)床 小型機(jī)械 醫(yī)療器械 電子儀器等 用電動(dòng)機(jī) 感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu) 感應(yīng)電機(jī)主要由靜止的定子和轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成 定 轉(zhuǎn)子之間有一很小的空氣隙 一 定子 a 半閉口槽 b 半開口槽 c 開口槽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子槽形 定子鐵心是主磁路的一部分 鐵心由0 5mm厚的硅鋼片疊成 在定子鐵心內(nèi)圓上有均勻分布的槽 用來嵌放定子繞組 定子鐵心采用的槽形主要有 半閉口槽 半開口槽和開口槽 定子鐵心 定子鐵心 定子沖片 成型線圈 感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu) 三相定子繞組可接成星形接法或三角形接法 a 星形接法 b 三角形接法感應(yīng)電動(dòng)機(jī)接線板 感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu) 二 轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心 轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等組成 轉(zhuǎn)子繞組也是電路的一部分 有鼠籠式和繞線式兩種形式 根據(jù)加工工藝的不同 鼠籠轉(zhuǎn)子分為鑄鋁式和焊接式兩種 鼠籠式焊接轉(zhuǎn)子 b 鼠籠式鑄鋁轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子 感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu) 繞線式轉(zhuǎn)子繞組和定子繞組相似 在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)嵌有三相繞組 通過滑環(huán) 電刷與外部接通 繞線式轉(zhuǎn)子 鼠籠型轉(zhuǎn)子鐵心 鑄鋁式鼠籠繞組 鼠籠轉(zhuǎn)子 繞線式轉(zhuǎn)子鐵心 繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子 軸 轉(zhuǎn)子沖片 一 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作原理 感應(yīng)電機(jī)的工作原理和運(yùn)行狀態(tài) 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)工作原理 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)工作原理是建立在電磁感應(yīng)定律和電磁力定律基礎(chǔ)上 三相對(duì)稱繞組 三相對(duì)稱電源 三相對(duì)稱電流 圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì) 圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流 電流在磁場(chǎng)中受力 產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 驅(qū)動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn) 電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能 上述是基于力的分析 形式上實(shí)現(xiàn)電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)化 也可以用直接能量轉(zhuǎn)化的方法來解釋電能到機(jī)械能的變換 我們可以假想能量是一種流體的運(yùn)動(dòng) 類似于水的運(yùn)動(dòng) 而承載能量的是磁場(chǎng) 類似于河道 形象上可以理解為定轉(zhuǎn)子之間的氣隙 在電機(jī)運(yùn)行過程中 磁場(chǎng)儲(chǔ)能基本不發(fā)生變化 類似于河道基本不發(fā)生什么變化 但是磁場(chǎng)所傳遞的能量卻可以發(fā)生變化 類似于水流量的大小 假設(shè)現(xiàn)在電機(jī)處于負(fù)載狀態(tài) 則定子側(cè)傳遞的能量在氣隙中流動(dòng) 推動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng) 類似于水輪機(jī) 將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 上述內(nèi)容純屬虛構(gòu) 當(dāng)轉(zhuǎn)子作微小的角位移 既可以是實(shí)際的角位移 也可以是設(shè)想的角位移 時(shí) 如果系統(tǒng)的磁能同時(shí)發(fā)生變化 則轉(zhuǎn)子上將受到電磁轉(zhuǎn)矩的作用 二 感應(yīng)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài) 設(shè)感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為n 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為同步速ns 二者之間的相對(duì)速度稱為轉(zhuǎn)差速度 定義轉(zhuǎn)差速度與同步速之比為轉(zhuǎn)差率s 感應(yīng)電機(jī)的工作原理和運(yùn)行狀態(tài) 轉(zhuǎn)差率是感應(yīng)電機(jī)的一個(gè)重要參數(shù) 根據(jù)其正負(fù)和大小可以判斷電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài) 感應(yīng)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)分為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài) 發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和電磁制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)三種 感應(yīng)電機(jī)的工作原理和運(yùn)行狀態(tài) 感應(yīng)電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài) 三 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的額定值 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的額定值及有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)主要有 感應(yīng)電機(jī)的工作原理和運(yùn)行狀態(tài) 1 額定功率 指額定運(yùn)行時(shí)輸出的機(jī)械功率 單位為W或kW 2 額定電壓 指額定運(yùn)行狀態(tài)下定子繞組應(yīng)加的線電壓 單位為V或kV 3 額定電流 指額定電壓和額定功率下運(yùn)行時(shí)的定子繞組線電流 單位為A或kA 4 額定頻率 指電動(dòng)機(jī)供電電壓的頻率 我國規(guī)定工頻為50Hz 5 額定轉(zhuǎn)速 指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速 單位為r min 除此以外 銘牌上還標(biāo)出額定運(yùn)行狀態(tài)下的功率因數(shù) 效率 相數(shù) 接線方式和溫升等 對(duì)繞線式電機(jī) 還應(yīng)標(biāo)出定子外加額定電壓時(shí)的轉(zhuǎn)子開路電壓和轉(zhuǎn)子額定電流等 對(duì)于三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 額定功率為 感應(yīng)電機(jī)的工作原理和運(yùn)行狀態(tài) 式中 分別為額定運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)和效率 本節(jié)分析空載和負(fù)載時(shí)感應(yīng)電機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng) 一 空載運(yùn)行時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng) 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng) 1 空載磁動(dòng)勢(shì)和空載電流 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)空載時(shí) 將定子繞組接至對(duì)稱三相電壓 便有對(duì)稱三相電流在定子繞組中流過 該電流稱為空載電流 若不計(jì)諧波磁動(dòng)勢(shì) 則該定子電流建立一基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F1 其幅值為 在F1作用下產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)Bm Bm沿氣隙圓周正弦分布并以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn) 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng) 空載運(yùn)行時(shí)定子磁動(dòng)勢(shì)F1近似為產(chǎn)生氣隙主磁場(chǎng)的激磁磁動(dòng)勢(shì)Fm 空載電流近似等于激磁電流 空載磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng) 空載電流包括兩部分 絕大部分是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 稱為磁化電流 為無功分量 小部分用以供給空載損耗 為有功分量 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng) 2 主磁通 定子漏磁通和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 根據(jù)磁通通過的路徑的不同 將磁通分為兩部分 主磁通和漏磁通 由基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的通過氣隙并與定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組同時(shí)交鏈的磁通稱為主磁通 主磁通為每極下的磁通量 用表示 四極感應(yīng)電機(jī)主磁通分布圖 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng) 定子三相電流除產(chǎn)生主磁通外 還產(chǎn)生僅與定子繞組交鏈而不與轉(zhuǎn)子繞組交鏈的磁通稱為定子漏磁通 用表示 漏磁通包括三部分 即槽漏磁通 端部漏磁通和諧波漏磁通 槽漏磁通和端部漏磁通 主磁路主要由定 轉(zhuǎn)子鐵心和氣隙組成是一個(gè)非線性磁路 受磁路飽和程度影響較大 而漏磁路的磁阻可認(rèn)為是常值 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系如下圖所示 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng) 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系 主磁通在定子中感應(yīng)出對(duì)稱三相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 其表達(dá)式為 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng) 漏磁通將在定子三相繞組中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì) 其表達(dá)式為 二 負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng) 當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載時(shí) 轉(zhuǎn)速低于空載轉(zhuǎn)速 因而定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的相對(duì)速度增加 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大 電機(jī)內(nèi)部電磁關(guān)系發(fā)生變化 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng) 1 負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì) 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 進(jìn)而產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流 產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)F2 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率為 分析可知F1與F2轉(zhuǎn)速相等 轉(zhuǎn)向相同 在空間始終保持相對(duì)靜止 感應(yīng)電機(jī)在任何轉(zhuǎn)速下均能產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩 感應(yīng)電機(jī)負(fù)載時(shí)氣隙內(nèi)的磁場(chǎng)由定 轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)共同產(chǎn)生的 當(dāng)負(fù)載運(yùn)行時(shí) 轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)除了與定子磁動(dòng)勢(shì)共同產(chǎn)生主磁場(chǎng)外 還產(chǎn)生僅與轉(zhuǎn)子繞組交鏈的漏磁通 轉(zhuǎn)子漏磁通也包括槽漏磁通 端部漏磁通和諧波漏磁通三種 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng) 2 轉(zhuǎn)子反應(yīng) 負(fù)載時(shí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)對(duì)氣隙磁場(chǎng)的影響稱為轉(zhuǎn)子反應(yīng) 負(fù)載后定子電流中除激磁分量外 還有一個(gè)補(bǔ)償轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)的負(fù)載分量 所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)F1L與轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)F2大小相等 方向相反 以維持氣隙內(nèi)主磁通基本不變 負(fù)載變化對(duì)定子的影響是通過F2起作用的 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng) 即F1L F2 轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)與主磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 繞線式電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)及磁場(chǎng)分布 轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)幅值與氣隙磁場(chǎng)幅值之間的夾角為 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng) 繞線式電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)及磁場(chǎng)分布 轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)幅值與氣隙磁場(chǎng)幅值之間的夾角為 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng) 籠型電動(dòng)機(jī)的的轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)及磁場(chǎng)分布 轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)幅值與氣隙磁場(chǎng)幅值之間的夾角為 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng) 籠型電動(dòng)機(jī)的的轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)及磁場(chǎng)分布 轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)幅值與氣隙磁場(chǎng)幅值之間的夾角為 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng) 3 負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng) 三 激磁阻抗及漏抗 與變壓器中的分析方法類似 引入激磁阻抗表征主磁通對(duì)電路的電磁效應(yīng) 則定子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與激磁電流之間具有以下關(guān)系 定 轉(zhuǎn)子漏磁通感應(yīng)電勢(shì)與定 轉(zhuǎn)子電流之間有以下關(guān)系 電動(dòng)機(jī)的基本方程 相量圖和等效電路 磁動(dòng)勢(shì)方程 即負(fù)載時(shí)的定子磁動(dòng)勢(shì)可分為兩部分 一部分是用來產(chǎn)生主磁通的激磁磁動(dòng)勢(shì)Fm 另一部分用來抵消轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)的負(fù)載分量 F2 考慮到 電動(dòng)機(jī)的基本方程 相量圖和等效電路 為歸算到定子邊的轉(zhuǎn)子電流 則 或 電動(dòng)機(jī)的基本方程 相量圖和等效電路 磁動(dòng)勢(shì)矢量圖及電流相量圖 該圖為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)矢量圖和電流相量圖 考慮轉(zhuǎn)子漏阻抗時(shí) 轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)F2滯后于激磁磁場(chǎng)Bm的角度為 電動(dòng)機(jī)的基本方程 相量圖和等效電路 二 電壓方程 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí) 主磁通分別在定 轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 定 轉(zhuǎn)子漏磁通分別在定 轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生漏電動(dòng)勢(shì) 定 轉(zhuǎn)子繞組電阻分別產(chǎn)生電阻壓降 和 電動(dòng)機(jī)的基本方程 相量圖和等效電路 采用變壓器中各物理量正方向的規(guī)定 根據(jù)基爾霍夫第二定律可分別列寫出定 轉(zhuǎn)子電路的電壓方程式 或 式中 電動(dòng)機(jī)的基本方程 相量圖和等效電路 將轉(zhuǎn)子電路中與頻率有關(guān)的物理量都注有下標(biāo)s 用以表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的參數(shù) 它們與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系為 則定 轉(zhuǎn)子電路的電壓平衡方程式可改寫為 電動(dòng)機(jī)的基本方程 相量圖和等效電路 a 定子等效電路 b 轉(zhuǎn)子等效電路定 轉(zhuǎn)子等效電路 電動(dòng)機(jī)的基本方程 相量圖和等效電路 三 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的等效電路及相量圖 定 轉(zhuǎn)子耦合電路示意圖 由上圖可見定 轉(zhuǎn)子電路之間只有磁的耦合 沒有電的聯(lián)系需要進(jìn)行相應(yīng)的頻率和繞組歸算 即把一個(gè)電路歸算到另一個(gè)電路中去 通常將轉(zhuǎn)子側(cè)物理量歸算到定子側(cè) 電動(dòng)機(jī)的基本方程 相量圖和等效電路 1 頻率歸算 頻率歸算是指在保持電磁系統(tǒng)的電磁性能不變的前提下 把一種頻率的物理量換算成另一種頻率的物理量 對(duì)感應(yīng)電機(jī)進(jìn)行頻率的歸算是將轉(zhuǎn)子電路的頻率歸算成定子電路的頻率 要使轉(zhuǎn)子電路的頻率等于定子電路的頻率 應(yīng)該用一個(gè)靜止的轉(zhuǎn)子代替實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子 電動(dòng)機(jī)的基本方程 相量圖和等效電路 靜止電動(dòng)機(jī)定 轉(zhuǎn)子耦合電路示意圖 電阻為表征機(jī)械功率的電阻 電動(dòng)機(jī)的基本方程 相量圖和等效電路 2 繞組歸算 對(duì)感應(yīng)電機(jī)進(jìn)行了頻率歸算后 雖然解決了定 轉(zhuǎn)子頻率不同的問題 但不能把定 轉(zhuǎn)子電路連接起來 因此還要像變壓器中那樣進(jìn)行繞組歸算 在歸算中必須保證歸算前后轉(zhuǎn)子的電磁效應(yīng)不變 歸算后轉(zhuǎn)子各物理量斜上方標(biāo) 符號(hào) 由歸算前后轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)不變得 電動(dòng)機(jī)的基本方程 相量圖和等效電路 歸算后轉(zhuǎn)子電流為 由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù) 繞組因數(shù)的關(guān)系得 由歸算前后轉(zhuǎn)子銅耗和漏磁場(chǎng)儲(chǔ)能保持不變得 則 電動(dòng)機(jī)的基本方程 相量圖和等效電路 經(jīng)過繞組歸算 可得到轉(zhuǎn)子各物理量的歸算值 經(jīng)頻率和繞組歸算后 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的基本方程為 電動(dòng)機(jī)的基本方程 相量圖和等效電路 歸算后的定 轉(zhuǎn)子等效電路 電動(dòng)機(jī)的基本方程 相量圖和等效電路 3 感應(yīng)電機(jī)的等效電路 歸算后 可將定 轉(zhuǎn)子電路連接在一起 所得等效電路稱為 T 型等效電路 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的 T 型等效電路 電動(dòng)機(jī)的基本方程 相量圖和等效電路 由等效電路可得 式中 為轉(zhuǎn)子等效阻抗 為修正系數(shù) 電動(dòng)機(jī)的基本方程 相量圖和等效電路 對(duì) T 型等效電路簡化后可得到感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的 型等效電路 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的 型等效電路 可取 電動(dòng)機(jī)的基本方程 相量圖和等效電路 4 感應(yīng)電機(jī)的相量圖 相量圖畫法如下 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的相量圖 感應(yīng)電動(dòng)功率關(guān)系 功率方程和轉(zhuǎn)矩方程 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)從外部電源吸收電能 經(jīng)電磁作用轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子軸上的機(jī)械能 本節(jié)將依據(jù)等效電路分析其能量關(guān)系 推出功率方程和轉(zhuǎn)矩方程 一 功率關(guān)系 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)功率流程圖 感應(yīng)電動(dòng)功率關(guān)系 功率方程和轉(zhuǎn)矩方程 二 功率方程 根據(jù)上述功率轉(zhuǎn)換過程 可得到感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的功率方程式如下 利用各種電阻上的損耗來表示 等效電路表示各種功率 感應(yīng)電動(dòng)功率關(guān)系 功率方程和轉(zhuǎn)矩方程 由上圖可知 經(jīng)推到得 上式表明 電磁功率的s部分轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子銅耗 1 s部分轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率 轉(zhuǎn)子銅損耗等于電磁功率與轉(zhuǎn)差率的乘積 式中 為電磁轉(zhuǎn)矩 為輸出轉(zhuǎn)矩 為空載轉(zhuǎn)矩 感應(yīng)電動(dòng)功率關(guān)系 功率方程和轉(zhuǎn)矩方程 三 轉(zhuǎn)矩方程 將功率方程兩端同除于機(jī)械角速度得轉(zhuǎn)矩方程如下 由于則 可見上述兩種方法均可計(jì)算電磁轉(zhuǎn)矩 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表達(dá)式可知 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有以下三種 一 變極調(diào)速 當(dāng)改變定子繞組的極對(duì)數(shù)時(shí) 改變了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 即可改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速 若極對(duì)數(shù)增加一倍 則同步速下降一半 顯然該調(diào)速方法只能做到一級(jí)一級(jí)地改變轉(zhuǎn)速 屬于有級(jí)調(diào)速 改變定子繞組接線 使每相的繞組中有一半繞組反向 即可實(shí)現(xiàn)變極 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 a 連接圖 b 展開圖四極時(shí)一相繞組的連接 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 a 連接圖 b 展開圖兩極時(shí)一相繞組的連接 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 二 變頻調(diào)速 在變頻調(diào)速時(shí) 通常希望電機(jī)的主磁通保持不變 則 電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)為 此時(shí)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩都不變 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 若變頻前后電機(jī)的過載能力不變 則 定子電壓應(yīng)按照下列規(guī)律進(jìn)行調(diào)節(jié) 根據(jù)各種生產(chǎn)機(jī)械的不同要求 常采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速兩種方法 下面分別討論它們所對(duì)應(yīng)的電壓調(diào)節(jié)規(guī)律 由 得 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 1 恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速是指整個(gè)調(diào)速過程中電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩維持恒定 可得 恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速時(shí)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩保持不變 2 恒功率變頻調(diào)速 由 得 最大轉(zhuǎn)矩將隨頻率的上升而下降 轉(zhuǎn)速在額定值以下時(shí) 適合恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 在額定轉(zhuǎn)速以上時(shí) 適合恒功率調(diào)速 變壓變頻的實(shí)現(xiàn) 三相電壓型橋式逆變電路 電流型三相橋式逆變電路 三相橋式PWM型逆變電路 同步調(diào)制三相PWM波形 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 三 改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速 改變轉(zhuǎn)差率實(shí)現(xiàn)調(diào)速的方法有多種 下面介紹幾種常用的方法 1 改變定子電壓調(diào)速 改變定子電壓調(diào)速 這種調(diào)速方法的調(diào)速范圍小 且輕載時(shí)幾乎沒有調(diào)節(jié)作用 電機(jī)在額定負(fù)載下降壓時(shí) 電機(jī)電流將高于額定值 使電機(jī)過載運(yùn)行 主要用于拖動(dòng)風(fēng)機(jī)類負(fù)載的小型感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 2 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速 這種調(diào)速方法僅適用于繞線式感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 改變轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速 此種調(diào)速方法的優(yōu)點(diǎn)是 初期投資小 方法簡單 調(diào)速范圍較寬廣 缺點(diǎn)是 串入電阻越大 能量損耗越大 且機(jī)械特性斜率加大 動(dòng)態(tài)精度變差 主要用于起重機(jī)等場(chǎng)合 感應(yīng)電機(jī)的應(yīng)用 電機(jī)型號(hào) 永磁同步電動(dòng)機(jī) 正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)具有正弦波的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形和繞組電流波形 其運(yùn)行原理 分析方法等與普通電勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)基本相同 只是用永磁體取代了電勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)中的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組 正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)通過矢量控制可以獲得很高的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能 而且具有體積小 重量輕 效率高 轉(zhuǎn)子無發(fā)熱問題 控制系統(tǒng)也較簡單 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小 因此在高性能伺服驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用 尤其是在控制機(jī)床 工業(yè)小機(jī)器人等小功率場(chǎng)合- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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- 山東大學(xué) 感應(yīng) 電機(jī) 原理 課件
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