3.2三相异步电动机的运行（课件）-《电机与电气控制技术》同步教学（哈尔滨工程大学出版社）

项目三 交流电机的应用 1 目 录 CONTENTS 任务一 认识三相异步电动机 任务二 三相异步电动机的运行 任务三 三相异步电动机的使用、维护与检修 任务四 单相异步电动机的应用 2 任务二 三相异步电动机的运行 3 任务分析 三相异步电动机起动时与直流电动机一样,起动电流大,对电源有较大的冲击,因此容量较大的电动机不允许直接起动,需要在三相异步电动机的各种起动方法中选择一种对电源、对负载最合适的方法。异步电动机拖动的生产机械,也经常要改变运动方向,如电梯的上下、刨床的往复运动,这就需要电动机能快速地正反转。某些生产机械除了需要电动机提供驱动力矩外,还要异步电动机在必要时提供制动力矩,以便迅速反转、停车或限制转速,如起重机下放重物、机床反向运动开始时,都需要电动机进行制动。因此,掌握三相异步电动机起动、反转和制动的知识及技能,对电气技术人员是很重要的。 任务二 直流电动机的调速 4 任务目标 了解三相异步电动机运行时的电磁关系; 了解三相异步电动机的基本方程式和等效电路; 了解异步电动机起动时存在的问题; 熟悉异步电动机常用的起动方法; 了解异步电动机的反转、制动方法; 学会三相异步电动机常用起动、反转和制动方法的操作使用。 任务二 直流电动机的调速 5 知识链接 一、三相异步电动机的空载运行 任务二 直流电动机的调速 6 1.空载电流和空载磁动势 2.空载时的定子电压平衡关系 1.空载电流和空载磁动势 当电动机空载,定子三相绕组接到对称的三相电源时,在定子绕组中流过的电流称为空载电流I0。I0 也称为励磁电流,它的有功分量I0p用来供给空载损耗,包括空载时的定子铜损耗、定子铁心损耗和机械损耗;无功分量I0q用来产生气隙磁场,也称磁化电流,它是空载电流的主要部分。励磁电流用相量形式可写为 三相空载电流所产生的合成磁动势的基波分量的幅值为 它以同步转速n1 旋转。 任务二 直流电动机的调速 7 2.空载时的定子电压平衡关系 设定子绕组上每相所加的端电压为̇U1,相电流为̇I0,主磁通̇Φm 在定子绕组中感应的每相电动势为̇E1,定子漏磁通在每相绕组中感应的电动势为̇Eσ1,定子的每相电阻为R1,则电动机空载时每相的定子电压平衡方程式为 与变压器类似: 于是电压平衡方程可改写为 任务二 直流电动机的调速 8 由上式可画出异步电动机空载时的等效电路和相量图如图3-11所示。 任务二 直流电动机的调速 9 一、三相异步电动机的空载运行 任务二 直流电动机的调速 10 1.负载运行时的物理情况 2.异步电动机的相量图 1.负载运行时的物理情况 任务二 直流电动机的调速 11 1)转子磁动势的分析 2)电动势平衡方程式 3)磁动势平衡 负载运行时,电动机将以低于同步转速的速度n旋转,其转向仍与n1 的方向相同。因此,气隙磁场与转子的相对速度为Δn=n1-n=sn1,Δn也就是气隙磁场切割转子绕组的速度,于是在转子绕组中感应出电动势,产生电流,其频率为 对异步电动机,一般s=0.02~0.06。当f1=50Hz时,f2 仅为1~3Hz。负载运行时,除了定子电流产生一个磁动势,转子电流也产生一个磁动势,总的磁动势是由它们合成,因此必须对转子磁势进行说明。 任务二 直流电动机的调速 12 1)转子磁动势的分析 无论是笼型电动机还是绕线式转子电动机,其转子绕组都是一个对称的多相系统。转子中的电流也一定是一个对称的多相电流,产生的磁动势必是一个旋转磁动势,其幅值为 转子磁动势F2 在空间的(相对于定子)旋转速度为 即等于定子磁动势F1 在空间的旋转速度。 上面的式子是在任意转速下得到的,这就说明,无论电动机的转速如何变化,定子磁动势与转子磁动势相对静止。这是一切电动机正常运行的必要条件。 任务二 直流电动机的调速 13 2)电动势平衡方程式 负载时,定子电流为̇I1,则负载时定子的电动势平衡方程式为 转子的电动势平衡方程为 转子电流的有效值为 任务二 直流电动机的调速 14 3)磁动势平衡 由于定、转子磁动势相对静止,因此可以合成一个磁动势Fm,即 Fm 也称为励磁磁动势,它产生气隙中的旋转磁场。上述公式的物理意义如下:在转子绕组中通过电流产生磁动势F2 的同时,定子绕组中必然要增加一个分量,使这一分量产生磁动势-F2 抵消转子电流产生的磁动势F2,从而保持总磁动势Fm 近似不变。显然Fm 等于空载时的定子磁动势F0。 任务二 直流电动机的调速 15 2.异步电动机的相量图 根据变压器负载运行时的定、转子电动势及磁动势平衡方程可以绘制出异步电动机的相量图,如图3-11(b)所示。 任务二 直流电动机的调速 16 三、三相异步电动机的功率和电磁转矩 不同生产机械的负载转矩随