第六章第四节 三相异步电动机的电磁转矩（课件）-《电机与电气控制技术》同步教学（机工版.第2版）

第四章 三相异步电动机的电磁转矩 CATALOGUE 目录 引言 三相异步电动机的电磁场 三相异步电动机的转矩特性 三相异步电动机的起动与控制 三相异步电动机的效率与发热 三相异步电动机的设计与选用 引言 01 介绍三相异步电动机的基本工作原理 分析三相异步电动机的电磁转矩产生机理 探讨电磁转矩与电动机性能的关系 本章目的和内容 转子导条中的电流：转子导条中电流的产生及方向判断 三相交流电的产生：三相交流电源的输出电压与电流的相位关系 三相异步电动机的基本构造：定子和转子 旋转磁场：三相交流电在定子绕组中产生的磁场分布 电磁转矩：电磁转矩的产生机理及计算方法 三相异步电动机的基本原理 01 03 02 04 05 三相异步电动机的电磁场 02 描述了电磁场的普遍规律，包括电场和磁场的变化规律。 麦克斯韦方程组 磁场的概念 电磁感应定律 磁场是由电流、磁体等产生的空间物理场，可分为恒定磁场和动态磁场。 当磁场变化时，会产生感应电动势，感应电动势与磁通量变化率成正比。 03 02 01 电磁场的理论基础 分析电机内部的电磁场分布，包括气隙磁场、定子磁场和转子磁场等。 电机内部的电磁场 分析电机外部的电磁场分布，包括电机的出线端部磁场、电机周围的磁场等。 电机外部的电磁场 采用有限元法、边界元法等计算方法，对电机的电磁场进行数值模拟和分析。 电磁场的计算方法 三相异步电动机的电磁场分析 03 电磁场与电动机振动噪声的关系 电磁场对电动机的振动和噪声有很大的影响，合理的电磁设计可以降低电动机的振动和噪声。 01 电磁场与电动机效率的关系 电磁场对电动机的效率有很大的影响，合理的电磁设计可以提高电动机的效率。 02 电磁场与电动机转矩的关系 电磁场对电动机的转矩有很大的影响，合理的电磁设计可以提高电动机的转矩性能。 电磁场与电动机性能的关系 三相异步电动机的转矩特性 03 电动机的转矩方程 电磁转矩公式：T = p × (2πmneΦcosθ_st + pL_2I_st^2) 其中，T为电磁转矩，p为极对数，m_n为电机转速，e为电动势，Φ为磁通量，θ_st为定子电流与转子电流之间的空间相位角，L_2为定子电感，I_st为定子电流。 转矩与电流关系：在一定的转速下，电磁转矩与定子电流成正比。 电磁转矩与磁场强度、电流大小和相位有关。在一定的转速下，改变电流的幅值和相位可以改变电磁转矩的大小和方向。 电磁场对转矩的影响主要体现在磁阻转矩上。磁阻转矩是由于磁场在电机内部产生的磁阻效应而产生的。 转矩与电磁场的关系 电磁场对转矩的影响 磁场与转矩的关系 机械特性方程：n = f(T) 其中，n为电动机转速，T为电磁转矩。 机械特性曲线：在一定的转速下，改变电磁转矩可以改变电动机的转速。机械特性曲线描述了电动机在不同电磁转矩下的转速变化情况。 电动机的机械特性 三相异步电动机的起动与控制 04 将电动机的定子绕组直接接入额定电压的电源上，产生额定转矩，使电动机直接起动。 直接起动 在电动机起动时，降低定子绕组的端电压，以减小起动电流，待电动机起动后再将电压恢复到额定值。 降压起动 通过软起动器将电动机的电压缓慢升高到额定值，实现电动机的软起动。 软起动 电动机的起动方式 调速控制 通过改变电动机定子绕组的电源频率，实现电动机的调速控制。 正反转控制 通过改变电动机定子绕组的电源相序，实现电动机的正反转控制。 制动控制 通过在电动机的定子绕组上通入直流电，实现电动机的制动控制。 电动机的控制原理 由电源、开关、接触器、热继电器、熔断器等组成，为电动机提供电能。 主电路 由按钮、接触器、继电器等组成，控制电动机的运行状态。 控制电路 由指示灯、蜂鸣器等组成，显示或报警电动机的运行状态。 信号电路 控制电路的基本组成 三相异步电动机的效率与发热 05 效率定义 电动机的效率是指其输出功率与输入功率之比，即η=P2/P1。 效率影响因素 电动机的效率受到多种因素的影响，如电机设计、制造工艺、使用环境等。 输入功率与输出功率 电动机的输入功率是指电机的额定功率，而输出功率是指电机拖动负载时实际输出的机械功率。 电动机的效率分析 发热原因 电动机在工作时，由于电流的热效应和机械摩擦，会产生热量。 散热方式 电动机的散热方式主要有自然散热、强迫通风散热和液体冷却散热等。 散热效果 散热效果的好坏直接影响电动机的运行效率和寿命。 电动机的发热与散热 选用优质材料 采用高导磁率、低损耗的材料制造电机，以减少铁耗和铜耗。 合理使用和维护 定期维护电机，保持其良好的运行状态，避免因维护不当导致的效率下降。 优化设计 通过改进电机设计，降低内阻、提高气隙磁通密度等措施，提高电机的效率。 提高电动机效率的方法 三相异步电动机的设计与选用 06 根据电机额定数