《電機(jī)與變壓器》ppt課件

1、第四章 電機(jī)與變壓器,1,教學(xué)重點(diǎn)：,1 熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造和工作原理。2了解三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性。3了解三相異步電動(dòng)機(jī)的單工作原理向和雙向控制。4了解直流電動(dòng)機(jī)的。,電機(jī)與變壓器,2,電機(jī)與變壓器,3,電機(jī)的分類,電機(jī)是以適當(dāng)?shù)挠行Р牧希▽?dǎo)電和導(dǎo)磁）構(gòu)成能互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的電路和磁路。以產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和電磁功率，達(dá)到轉(zhuǎn)換能量形式的目的。,,靜止電機(jī),旋轉(zhuǎn)電機(jī),,變壓器,,直流電機(jī),交流電機(jī),,同步電機(jī),異步電機(jī)

2、,一般分類：,電機(jī),電機(jī)與變壓器,4,電機(jī)是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，變壓器是一種電能傳遞裝置。,按功能分：,發(fā)電機(jī)：將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。,電動(dòng)機(jī)：將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。,微型控制電機(jī)：在電器機(jī)械系統(tǒng)中起調(diào)節(jié)、放大和控制信號(hào)的作用,變壓器：將一種形式的電能轉(zhuǎn)化為另一種形式的電能。,它們共同的特點(diǎn)是：,根據(jù)電磁感應(yīng)定律和電磁力定律進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。,電機(jī)與變壓器,5,一、變壓器,變壓器是一種靜止的電器，它利用電磁感應(yīng)原理將一種等級(jí)的電壓和電流的交流電能

3、轉(zhuǎn)換成另一種等級(jí)的電壓和電流的交流電能。,,變壓器為什么只能變換交流電能的電壓和電流？,電機(jī)與變壓器,6,1、變壓器的分類,按用途分：電力變壓器和特種變壓器。,按繞組數(shù)目分：?jiǎn)卫@組（自耦）變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器和多繞組變壓器。,按相數(shù)分：?jiǎn)蜗嘧儔浩?、三相變壓器和多相變壓器?按鐵心結(jié)構(gòu)分：心式變壓器和殼式變壓器。,按調(diào)壓方式分：無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器。,按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分：干式變壓器、油浸式變壓器和充氣式變壓器

4、。,電機(jī)與變壓器,7,連接發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的升壓變壓器,電機(jī)與變壓器,8,三相干式變壓器,自耦變壓器,電機(jī)與變壓器,9,電源變壓器,環(huán)形變壓器,控制變壓器,電機(jī)與變壓器,10,2、變壓器基本結(jié)構(gòu),器身：鐵芯、繞組、絕緣和出線裝置,油箱：冷卻裝置和保護(hù)裝置,核心裝置是閉合鐵芯和兩個(gè)繞組。,在分析變壓器時(shí)，習(xí)慣畫(huà)法是將兩個(gè)繞組畫(huà)在閉合鐵芯的兩側(cè)。,電源側(cè)稱為一次繞組或原繞組,負(fù)載側(cè)稱為二次繞組或副繞組,電機(jī)與變壓器,11,1）鐵芯,變壓器的主磁

5、路，為了提高導(dǎo)磁性能和減少鐵損，用厚為0.35-0.5mm、表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊成?；窘Y(jié)構(gòu)分為鐵心柱和鐵軛兩部分，有心式和殼式兩種形式。,單相心式變壓器,單相殼式變壓器,電機(jī)與變壓器,12,2）繞組,變壓器的電路，一般用絕緣銅線或鋁線繞制而成。有同心式和交疊式兩種形式。,同心式：高（外）、低（內(nèi)）壓繞組同心地繞在鐵心柱上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。,交疊式：高低壓繞組交疊放置，最上和最下為低壓繞組。漏阻抗較小，機(jī)械強(qiáng)度好，引線方便，在特

6、殊變壓器上使用較多。,3）其他裝置,變壓器上還有絕緣套管、油箱、儲(chǔ)油柜、吸濕器、安全氣道、凈油器和氣體繼電器等元器件在工作時(shí)起冷卻和保護(hù)作用。,電機(jī)與變壓器,13,3、變壓器的基本工作原理,變壓器的主要部件是鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組。兩繞組只有磁的耦合，沒(méi)有電的聯(lián)系。在一次繞組中加上交變電壓u1，根據(jù)右手螺旋定則，產(chǎn)生交鏈一、二次繞組的交變磁通Φ ，在兩繞組中分別感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)變壓器二次側(cè)帶負(fù)載時(shí)，則產(chǎn)生感應(yīng)電流，

7、在負(fù)載上形成二次電壓u2 。,,,,,,,結(jié)論： 只要(1)磁通有變化量;(2)一、二次繞組的匝數(shù)不同，就能達(dá)到改變電壓的目的。,電機(jī)與變壓器,14,∵,且,∴,在只討論數(shù)量關(guān)系時(shí)，就有,表明變壓器初、次級(jí)繞組的電壓比就等于它們的匝數(shù)比n。這就是變壓器的變壓原理。,n＞1時(shí)，是降壓變壓器， n＜1時(shí)，是升壓變壓器， n=1時(shí)，是隔離變壓器。變比n是變壓器運(yùn)行的重要參數(shù)。,電機(jī)與變壓器,15,例： 已知某變壓器的初級(jí)電壓為220V，次級(jí)電

8、壓為36V，初級(jí)的匝數(shù)為2200匝，試求該變壓器的變壓比和次級(jí)的匝數(shù)。,練習(xí)：將某單相變壓器接在電壓u1=220V的電源上，已知u2=20V，次級(jí)匝數(shù)N2=100匝，則初級(jí)的匝數(shù)是多少？,電機(jī)與變壓器,16,變壓器在工作中就像一座橋梁，起了一個(gè)能量傳遞的作用，根據(jù)能量守恒定律，在忽略損耗時(shí)，變壓器的次級(jí)輸出功率P2應(yīng)和變壓器初級(jí)從電網(wǎng)吸收的功率P1相等。,即： P1= P2,I1 U1 = I2 U2,說(shuō)明變壓器工作時(shí)，其初、次級(jí)的電流

9、與初、次級(jí)的電壓或匝數(shù)成反比。這就是變壓器的變流原理。,電機(jī)與變壓器,17,變壓器除了能變換電壓、電流的大小外，還能變換交流阻抗。這在電器工作中也有廣泛的作用。,,例如一個(gè)帶負(fù)載的變壓器（虛框）,看作是一個(gè)新的負(fù)載。,則可得一個(gè)簡(jiǎn)化電路，負(fù)載為RLX。,電機(jī)與變壓器,18,由于變壓器的初、次級(jí)功率相等，所以有：,也就是說(shuō)，負(fù)載ZL接在變壓器的次級(jí)上，從電源中獲取的功率和負(fù)載ZLX直接接在電源上所獲取的功率是完全相同的。也就是說(shuō)， ZLX

10、是ZL在變壓器初級(jí)中的交流等效電阻。,上式還表明，變壓器初級(jí)交流電阻ZLX的大小，不但與變壓器次級(jí)的負(fù)載ZL的成正比，而且與變壓器的變比n的平方成正比。,電機(jī)與變壓器,19,課后練習(xí)：,1、要將電壓從220V變換為110V，現(xiàn)使用一個(gè)原繞組匝數(shù)為2匝，副繞組匝數(shù)為1匝的變壓器，可不可以實(shí)現(xiàn)？,2、變壓器可以實(shí)現(xiàn)變壓、變流、變換阻抗，變壓器可不可以變換電源頻率？,電機(jī)與變壓器,20,為了使變壓器安全、經(jīng)濟(jì)、合理地運(yùn)行，在每臺(tái)變壓器上都安裝

11、有一塊銘牌，上面標(biāo)明了變壓器的型號(hào)及各種額定數(shù)據(jù)， 作為正確使用變壓器的依據(jù)。銘牌中參數(shù)說(shuō)明如下。,4．變壓器的銘牌,電機(jī)與變壓器,21,（1）型號(hào),電機(jī)與變壓器,22,額定電壓U1N是指變壓器在額定運(yùn)行情況下，根據(jù)變壓器絕緣等級(jí)和允許溫升等條件規(guī)定的一次繞組上的線電壓。額定電壓U2N是指在一次繞組上加額定電壓后，二次繞組空載時(shí)的線電壓。,（2）額定容量,額定容量是指變壓器在額定工作狀態(tài)下，二次繞組的視在功率，其單位為kVA。對(duì)于單相變

12、壓器而言，即變壓器二次繞組的額定電壓U2N與額定電流I2N的乘積。,三相變壓器的額定容量為,（3）額定電壓U1N 和U2N,電機(jī)與變壓器,23,連接組標(biāo)號(hào)是指三相變壓器一、二次繞組的連接方式。 Y指高壓繞組作星形連接，y指低壓繞組作星形連接，D指高壓繞組作三角形連接，d指低壓繞組作三角形連接，N指高壓繞組作星形連接時(shí)的中性線，n指低壓繞組作星形連接時(shí)的中性線。,（4）額定電流I1N和I2N,額定電流是指變壓器在額定運(yùn)行的條件下，一、二次

13、繞組長(zhǎng)時(shí)間工作允許的線電流。,（5）連接組標(biāo)號(hào),電機(jī)與變壓器,24,直流電機(jī)可分為直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩大類。將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的直流電機(jī)是直流發(fā)電機(jī)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的直流電機(jī)是直流電動(dòng)機(jī)。直流電機(jī)具有良好的調(diào)速性能、較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過(guò)載能力，一般應(yīng)用于對(duì)起動(dòng)和調(diào)速要求較高的場(chǎng)合。另外，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高、維護(hù)較困難是直流電機(jī)的不足之處。,二、直流電動(dòng)機(jī),工業(yè)直流電機(jī),直流伺服電機(jī),外轉(zhuǎn)子直流電機(jī),電機(jī)與變壓器,25,直流電動(dòng)機(jī)結(jié)

14、構(gòu)也分為定子和轉(zhuǎn)子兩大部分。,定子,轉(zhuǎn)子,(一）直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu),1、直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu),電機(jī)與變壓器,26,定子主要部件有：,（1）主磁極,主要作用是產(chǎn)生恒定的氣隙磁通，由鐵心和勵(lì)磁繞組構(gòu)成,1—機(jī)座；2—主磁極鐵芯；3—?jiǎng)?lì)磁繞組,（2）換向磁級(jí),1—換向極鐵芯；2—換向極繞組,主要作用改善換向，減小電火花。,電機(jī)與變壓器,27,與換向器配合,完成交直流的互換。數(shù)目與主磁極相同。,（3）電刷裝置,電刷座與電刷,轉(zhuǎn)子又稱為電

15、樞，其主要部件有,既是主磁路的一部分，又可以放置電樞繞組。,（1）電樞鐵心,電機(jī)與變壓器,28,（2）電樞繞組,電樞繞組與換向器聯(lián)結(jié)。主要作用產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換。,（3）換向器,與電刷裝置配合,完成直流與交流的互換,電機(jī)與變壓器,29,電機(jī)與變壓器,30,2、直流電動(dòng)機(jī)工作原理,把電刷A、B接到直流電源上，電刷A接正極，電刷B接負(fù)極。此時(shí)電樞線圈中將有電流流過(guò)。,直流電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。,在磁

16、場(chǎng)作用下，有F=BIL。該電磁力形成電磁轉(zhuǎn)矩,使電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。,電機(jī)與變壓器,31,電機(jī)與變壓器,32,電樞繞組有兩種連接方式：?jiǎn)委B繞組和單波繞組，下圖以單疊繞組為例。,另外一半電樞繞組也構(gòu)成另外一條支路。,不管電樞如何轉(zhuǎn)動(dòng)，一條支路中繞組感應(yīng)的總電勢(shì)大小基本不變（微小脈動(dòng)）。,電機(jī)與變壓器,33,單疊繞組的并聯(lián)支路圖說(shuō)明，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后電樞繞組所有元件被兩個(gè)電刷所平分為2 條支路，即并聯(lián)支路數(shù)與磁極數(shù)相同。有2a=2p。,另外一種連接連接

17、方式，單波繞組的并聯(lián)支路數(shù)則恒等于2，即2a=2。,電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)Ea，電磁轉(zhuǎn)矩Te則因?yàn)檫B接方式的不同而不同。兩個(gè)重要公式如下：,Ea=CeΦn,Te=CtΦIa,Ct=9.55Ce,Ce= pN/60a,電機(jī)與變壓器,34,(二)直流電動(dòng)機(jī)的種類和銘牌,直流電動(dòng)機(jī)按產(chǎn)生磁場(chǎng)的方式來(lái)進(jìn)行區(qū)分，分為兩大類：他勵(lì)和自勵(lì)。,他勵(lì)是指通入電動(dòng)機(jī)定子中，產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流If與通入電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流Ia分別由兩個(gè)電源提供。,他勵(lì)的特點(diǎn)是,

18、勵(lì)磁電流If的大小與電樞電壓U及負(fù)載等參數(shù)無(wú)關(guān)。若U=Uf，則他勵(lì)電動(dòng)機(jī)與并勵(lì)電動(dòng)機(jī)性能相同。,1、直流電動(dòng)機(jī)的分類,電機(jī)與變壓器,35,自勵(lì)是指勵(lì)磁電流與電樞電流共用一個(gè)電源，根據(jù)勵(lì)磁繞組與電樞繞組的連接形式，又分為串勵(lì)、并勵(lì)和復(fù)勵(lì)三種勵(lì)磁方式。,串勵(lì)是指勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)連接。,串勵(lì)的特點(diǎn)勵(lì)磁線圈匝數(shù)少，線徑較粗， If較大，有If=Ia。 串勵(lì)電動(dòng)機(jī)有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但轉(zhuǎn)速容易發(fā)生波動(dòng)。適用于要求較大啟

19、動(dòng)轉(zhuǎn)矩且允許轉(zhuǎn)速變化較大的工作場(chǎng)合。,電機(jī)與變壓器,36,并勵(lì)是指勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)連接。,并勵(lì)的特點(diǎn)是勵(lì)磁電流If較小，線圈匝數(shù)較多，線徑較細(xì)，有電源總電流I=If+Ia。中小型直流電動(dòng)機(jī)多為并勵(lì)電動(dòng)機(jī)。,復(fù)勵(lì)是勵(lì)磁繞組與電樞繞組采用串、并聯(lián)混合連接。,主磁極由兩個(gè)勵(lì)磁繞組組成:一個(gè)與電樞繞組串聯(lián)，稱為串勵(lì)繞組;另一部分勵(lì)磁繞組再與電樞繞組并聯(lián)，其特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)的主磁通由這兩個(gè)勵(lì)磁繞組共同產(chǎn)生。,電機(jī)與變壓器,37,2、直流電機(jī)的銘

20、牌,型號(hào)：,國(guó)產(chǎn)電機(jī)型號(hào)一般采用大寫(xiě)的漢語(yǔ)拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示，其格式為：第一部分用大寫(xiě)的拼音表示產(chǎn)品代號(hào)，第二部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示設(shè)計(jì)序號(hào)，第三部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示機(jī)座代號(hào)，第四部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示電樞鐵芯長(zhǎng)度代號(hào)。 如：Z2—92中的Z表示一般用途直流電機(jī)；2表示設(shè)計(jì)序號(hào)，第二次改型設(shè)計(jì)；9表示機(jī)座代號(hào)；2表示電樞鐵芯長(zhǎng)度代號(hào)。,電機(jī)與變壓器,38,額定功率PN,額定功率PN 是指在額定條件下電機(jī)的輸出功率。對(duì)于電

21、動(dòng)機(jī)，額定功率是指電動(dòng)機(jī)電樞軸上輸出的機(jī)械功率；對(duì)于發(fā)電機(jī)，額定功率是指電刷間輸出的電功率。額定功率的單位為kW。,對(duì)于電動(dòng)機(jī)，UN是指電樞上的輸入額定電壓；對(duì)于發(fā)電機(jī)，UN是指電樞輸出的額定電壓。,額定功率UN,額定功率IN,IN是指電機(jī)在額定電壓下，運(yùn)行于額定功率時(shí)對(duì)應(yīng)的電流值。,額定功率ηN,電動(dòng)機(jī),發(fā)電機(jī),電機(jī)與變壓器,39,,電機(jī)與變壓器,40,電機(jī)有兩大部分：定子和轉(zhuǎn)子,定子是指電機(jī)上所有固定不動(dòng)的部分，主要部件是定子鐵芯和

22、定子繞組。,轉(zhuǎn)子是指電機(jī)上旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部分，主要部件是轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組。,(一）基本結(jié)構(gòu),三、三相籠型異步電動(dòng)機(jī),電機(jī)與變壓器,41,1、定子鐵芯和定子繞組,1）定子鐵心：由導(dǎo)磁性能很好的硅鋼片疊成——導(dǎo)磁部分。,2）定子繞組：放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)——導(dǎo)電部分。,電機(jī)與變壓器,42,2、轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組,1) 轉(zhuǎn)子鐵心：由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分。,2）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心的每個(gè)槽內(nèi)插入一根裸導(dǎo)條，形成一個(gè)多相對(duì)稱短路繞組。,電機(jī)

23、與變壓器,43,（二）三相電動(dòng)機(jī)的銘牌,電機(jī)與變壓器,44,1、型號(hào),電機(jī)與變壓器,45,2、額定值,1）額定功率 額定功率是電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行情況下，其軸上輸出的 機(jī)械功率。又稱額定容量。2）額定電壓 額定電壓是指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的線電壓，他同定子繞組的接法相對(duì)應(yīng)。3）額定電流 額定電流是電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的線電流。如果銘牌上有兩個(gè)電流值，則表示定子繞組在兩種不同接法時(shí)的線

24、電流。,電機(jī)與變壓器,46,4）額定轉(zhuǎn)速 在額定電壓下，輸出額定功率時(shí)的轉(zhuǎn)速稱為額定轉(zhuǎn)速 5）絕緣等級(jí) 絕緣等級(jí)是按電動(dòng)機(jī)繞組所用的絕緣材料在使用時(shí)允許的極限溫度來(lái)劃分的。 6）工作方式 工作方式是對(duì)電動(dòng)機(jī)按銘牌上等額定功率持續(xù)運(yùn)行時(shí)間的限制，分為“連續(xù)”、“短時(shí)”和“斷續(xù)”等。7）功率因數(shù)　　　電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)下，定子電路的功率因數(shù)。異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)定子電路的功率因數(shù)很低，

25、只有0.2～0.3，隨著負(fù)載的增加，功率因數(shù)也增加，在額定負(fù)載時(shí)一般為0.7～0.9，因此要避免空載運(yùn)行。,電機(jī)與變壓器,47,8)接法 中、小容量的低壓異步電動(dòng)機(jī)，通常定子三相繞組的六個(gè)出線頭都引出，可根據(jù)額定電壓靈活地接成“Y”形或“D”形。,電機(jī)與變壓器,48,三相異步電動(dòng)機(jī)是如何轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)的？,固定不動(dòng)的轉(zhuǎn)子繞組和旋轉(zhuǎn)的定子磁場(chǎng)相切割而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。,轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)電流的方向與感應(yīng)

26、電動(dòng)勢(shì)的方向相同。,載流的轉(zhuǎn)子繞組處在磁場(chǎng)中，必定受到電磁力的作用。,兩個(gè)電磁力的大小相等、方向相反，因此對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸形成了電磁轉(zhuǎn)矩。于是轉(zhuǎn)子就順著定子磁場(chǎng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。,模型電機(jī)的定子磁極,模型電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組,,e,,e,,i2,n0,,用右手定則判斷,用左手定則判斷,（三）三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理,電機(jī)與變壓器,49,三相異步電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組以互隔1200的方式嵌放在定子鐵芯中。當(dāng)三個(gè)繞組分別接入三相交流電后，便可以產(chǎn)

27、生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。,實(shí)際三相電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是如何產(chǎn)生的呢？,規(guī)定：電流為正值時(shí)，電流從繞組首端流入，從末端流出；電流為負(fù)值時(shí)，電流從繞組末端流入，從首端流出。,電機(jī)與變壓器,50,ωt=0時(shí)電流和磁場(chǎng)情況,×,,A、C兩相電流t=0時(shí)為正，因此首端流入、末端流出。,×,,×,,B相電流t=0時(shí)為負(fù)，末端流入、首端流出。,,,N,S,相鄰線圈電流流向一致，在氣隙中生成合成磁場(chǎng)。,電機(jī)與變壓器,51,,ωt =12

28、0°,ωt =120°時(shí)電流和磁場(chǎng)情況,×,,×,,×,,,N,S,,n0,,可見(jiàn)當(dāng)電流隨時(shí)間變化120°，電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)在空間的位置也隨之旋轉(zhuǎn)了120°。,觀察電流波形圖及電機(jī)示意圖可看出，合成磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向取決于三相電流的順序，A→B→C正序時(shí)氣隙磁場(chǎng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。,電機(jī)與變壓器,52,,ωt =240°,ωt =240°時(shí)電流和磁場(chǎng)情況,×

29、,,×,,×,,N,S,,n0,,,觀察電流波形圖及電機(jī)示意圖可看出，合成磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向取決于三相電流的順序。,電機(jī)與變壓器,53,,,,ωt =360°,×,,×,,×,,N,S,,n0,電流隨時(shí)間變化一周，電動(dòng)機(jī)的氣隙磁場(chǎng)在空間的位置也順時(shí)針旋轉(zhuǎn)了360°。表明磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度與電流變化的頻率有關(guān)。,,,ωt =360°時(shí)電流和磁場(chǎng)情況,電機(jī)與變壓器,54,歸

30、納：,只要三相異步機(jī)的對(duì)稱三相定子繞組中通入對(duì)稱三相交流電，就會(huì)在定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙中產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間變化的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。,電機(jī)與變壓器,55,×,,×,,×,,,n0,三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理概括,在電動(dòng)機(jī)對(duì)稱三相定子繞組中通入對(duì)稱三相交流電流,,產(chǎn)生氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與磁場(chǎng)相切割，生成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流,,載流導(dǎo)體受電磁力的作用形成力偶,,力偶對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)軸形成電磁轉(zhuǎn)矩,,從而使固定不動(dòng)的轉(zhuǎn)子順著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

31、的方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。,,,,F,,F,若要改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，只需任調(diào)通入定子繞組中兩相電流的相序即可。,電機(jī)與變壓器,56,很明顯，電動(dòng)機(jī)上存在兩個(gè)轉(zhuǎn)速，一個(gè)是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0，一個(gè)是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n。,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n能等于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0嗎？,如果二者相等，則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間,產(chǎn)生感應(yīng)電流成為載流導(dǎo)體→不是載流導(dǎo)體就無(wú)法在磁場(chǎng)中,就沒(méi)有了相對(duì)切割→轉(zhuǎn)子不切割磁場(chǎng)就不能,受力→不受力電動(dòng)機(jī)就永遠(yuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)不起來(lái)。,n≠n0，異步！,電機(jī)與變壓

32、器,57,三相電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速與哪些因素有關(guān)？,1、電流頻率,電流隨時(shí)間變化一周，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)了360°。,即：磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0與電流頻率f成正比。,2、磁極對(duì)數(shù),磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速隨定子磁極數(shù)的增加而發(fā)生變化。,四極電機(jī),二極電機(jī),電機(jī)與變壓器,58,四極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速的分析,,ωt =0°時(shí),×,,×,,×,,×,,ωt =120°時(shí),×,,×,,

33、×,,×,,電流變化120°，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間的位置僅轉(zhuǎn)過(guò)了60°；當(dāng)電流變化360°時(shí)，四極電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)才能旋轉(zhuǎn)180°。顯然，四極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速是二極電機(jī)1/2。,電機(jī)與變壓器,59,綜合分析，可得電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速與頻率、極對(duì)數(shù)之間的關(guān)系為：,,即：異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，與電機(jī)的極對(duì)數(shù)成反比。,由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n與n0之間存在速度差，因此我們選用一個(gè)

34、參數(shù)—轉(zhuǎn)差率s來(lái)表示n與n0的關(guān)系。,(1) 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=0，轉(zhuǎn)差率s =1；,(2) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速最高時(shí)，轉(zhuǎn)速n≈n0，轉(zhuǎn)差率s ≈0；,(3) 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，轉(zhuǎn)速0<n<n0，轉(zhuǎn)差率0<s<1；,,電機(jī)與變壓器,60,例,解,有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速為975r/min。試求工頻情況下電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)和電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率。,由于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速接近于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，所以,可以估取同步