【正文】 3 異步電動機(jī)的拖動 ? 異步電動機(jī)在工農(nóng)業(yè)中有廣泛的應(yīng)用。一般生產(chǎn)機(jī)械都用三相異步電動機(jī)來拖動。據(jù)統(tǒng)計，異步電動機(jī)的生產(chǎn)總量約占電機(jī)制造業(yè)的一半以上。 ? 異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，運(yùn)行可靠，價格低廉，有良好的使用性能。但調(diào)速性能、起動性能和功率因素差。 ? 異步電動機(jī)通過電磁感應(yīng)作用，把能量由定子傳遞到轉(zhuǎn)子，這 與變壓器 通過電磁感應(yīng)將能量從原邊傳遞到副邊的工作有一定的 相似 之處。所以也稱異步電動機(jī)為 感應(yīng)電動機(jī) 。 三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理 定子、轉(zhuǎn)子、氣隙 ?定子 ? 定子由定子鐵芯、定子繞組和機(jī)殼（機(jī)座、端蓋等）構(gòu)成。機(jī)座只做為支撐，不做為磁路的一部分。 定子鐵芯用 ，再經(jīng)疊裝壓緊制成 定子繞組在鐵芯槽內(nèi)按一定的規(guī)律嵌放。 繞組三相對稱 ：數(shù)量、規(guī)格一樣，每相繞組軸線在空間互差 120176。 。 ?轉(zhuǎn)子 小型電機(jī)常用高強(qiáng)度漆包線繞制的散嵌線圈放入槽內(nèi)，槽內(nèi)絕緣通常用聚脂薄膜及青殼紙。 轉(zhuǎn)子按結(jié)構(gòu)分類： ?鼠籠式 異步電動機(jī)：結(jié)構(gòu)簡單，堅固，成本低，運(yùn)行性能不如繞線式。 ?繞線式 異步電動機(jī)：通過外串電阻改善電機(jī)的起動，調(diào)速等性能。 氣隙 氣隙大則磁阻大，要產(chǎn)生同樣大小的旋轉(zhuǎn)磁場，需要較大勵磁電流。勵磁電流是無功電流，會使電機(jī)的功率因素降低。但氣隙過小會使電機(jī)裝配困難，并導(dǎo)致運(yùn)行不可靠。 電機(jī)容量（KW） 10以下 10~100 100~1500 氣隙（ mm） ~ ~ ~ ? 額定數(shù)據(jù) ? 額定功率 PN：電動機(jī)在額定運(yùn)行時軸上輸出的機(jī)械功率 ? 額定電壓 UN：額定運(yùn)行狀態(tài)下加在 定子 繞組上的 線電壓 ? 額定電流 IN：指電動機(jī)在 定子 繞組上加額定電壓、軸上輸出額定功率時， 定子 繞組中的 線電流 。 ? 額定頻率 f1：我國工業(yè)用電標(biāo)準(zhǔn)頻率 50HZ ? 額定轉(zhuǎn)速 n：指電動機(jī)定子加額定頻率的額定電壓，且軸上輸出額定功率時電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 ? 額定功率因數(shù) cosφN：指電動機(jī)定子加額定負(fù)載時，定子邊的功率因數(shù)。 NNNNNNNNN IUIUP ???? ?? c o s3c o s3 1111 ??△ 接法： ；相電流 Y接法： ；相電流 ， NUU ??NUU ??3NII ??NII ??3NN IUP 111 3?額定功率： 輸入功率： 1. 旋轉(zhuǎn)磁場 (1) 旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生 W2 W1 V2 V1 U1 U2 三相 (多相 ) 電流 → 三相 (多相 ) 繞組 → 旋轉(zhuǎn)磁場。 三相繞組 橫截面 U1 U2 V1 V2 W2 W1 U1 V1 W1 U2 V2 W2 流出 流入 U ← V ← W← U1 U2 V1 V2 W2 W1 i1 = Imsin? t i2 = Imsin(? t－ 120O) i3 = Imsin(? t＋ 120O) i1 i2 i3 ? t = 0O 時 i1 = 0， i2＜ 0， i3 ＞ 0 N S Im ? t O i1 ?t = 0O 時 i1 = 0， i2＜ 0， i3＞ 0 U1 U2 V1 V2 W2 W1 ?t = 120O 時 i1＞ 0， i2 = 0， i3＜ 0 U1 U2 V1 V2 W2 W1 N S U1 U2 V1 V2 W2 W1 U1 U2 V1 V2 W2 W1 ?t = 240O 時 i1＜ 0， i2＞ 0， i3 = 0 ?t = 360O 時 i1= 0， i2＜ 0， i3＞ 0 N S i 變化一周 i 每秒鐘變化 f1 周 →旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)一圈 →旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn) f1 圈 (2) 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 n0 —— 同步轉(zhuǎn)速 n0 = 60 f1 (r / min) 同步轉(zhuǎn)速 n0 的大小怎樣改變？ 前面的例子里： U1 U2 V1 V2 W2 W1 每相繞組由 一個線圈組成 U1 V1 W1 U2 V2 W2 U3 V3 W3 U4 V4 W4 U1 U2 U3 U4 V1 V4 V2 V3 W4 W1 W2 W3 每相繞組由兩個 線圈串聯(lián)組成 U1 U2 U3 U4 V1 V4 V2 V3 W4 W1 W2 W3 ?t = 0O 時 i1 = 0， i2＜ 0， i3 ＞ 0 N S N S 磁極對數(shù) p p = 2 電流變化一周 →旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn) 半 圈 n0 當(dāng)磁極對數(shù) p = 3 時 n0 60 f1 2 = 60 f1 3 = 60 f1 p n0 = f = 50 Hz 時： 1 2 3 4 5 6 3 000 1 500 1 000 750 600 500 p n0/(r/min) (3) 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向 ( n0 的方向 ) U (i1) →V(i2) →W(i3) ※ 由超前相轉(zhuǎn)向滯后相。 ※ 由通入繞組中的電流的相序決定的。 怎樣改變 n0 的方向 ? V(i1) → U(i2) →W(i3) n0 n0 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動原理 N S 1)定子三相對稱繞組通入三相對稱電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 2)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割定子旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流 3)載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場中受到電磁力的作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 ? 轉(zhuǎn)差率 s定義： （ 0＜ s≤1 ） 00nnsn??? “異步 ” 的物理意義：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于同步速 nn0，（異步電動機(jī)工作的必要條件）。 ?在電動機(jī)起動瞬間， n=0， s=1，轉(zhuǎn)差率最大； ?空載運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速最高，轉(zhuǎn)差率最??； ?額定負(fù)載運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速較空載要低，S N大約為 ~。 機(jī)械負(fù)載 旋轉(zhuǎn)起來 對稱三相繞組 通入對稱三相電流 旋轉(zhuǎn)磁場 （磁場能量） 磁感線切割 轉(zhuǎn)子繞組 轉(zhuǎn)子繞組中 產(chǎn)生 e 和 i 轉(zhuǎn)子繞組在磁場中 受到電磁力的作用 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來 三相 交流 電能 電磁 轉(zhuǎn)矩 感 應(yīng) 基本方程和等效電路 異步電動機(jī)定子與轉(zhuǎn)子之間只有磁的耦合，無電的直接聯(lián)系，異步電動機(jī)定子繞組從電源吸取的能量借助于電磁感應(yīng)作用傳遞給轉(zhuǎn)子。 異步電動機(jī)正常運(yùn)行時通常是旋轉(zhuǎn)的，隨轉(zhuǎn)速變化，轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電動勢及電流的頻率也要隨之變化，與定子感應(yīng)電動勢及電流頻率不相等。同時，轉(zhuǎn)子回路各物理量也會相應(yīng)變化，故異步電動機(jī)分析比較復(fù)雜。 U1 U2 V1 V2 W2 W1 ? t = 0o 時 U相繞組軸線 N S FV FW F 30176。 30176。 iU = 0 iV = Imsin(－ 120o ) iW = Imsin 120o FU = 0 FV = Fm sin(－ 120o) FW = Fm sin120o F = 2FW cos30o F = 3 2 Fm 三相繞組的旋轉(zhuǎn)磁勢 U1 U2 V1 V2 W2 W1 ? t = 90o 時 iU = Im iV = Imsin(－ 30o ) =－ Im / 2 iW = Imsin 210o =－ Im / 2 FW＋ FV 60176。 FV FW FU 60176。 F FU = Fm FV = FW = 2 3 Fm F = FU＋ FW ＋ FV F = Fm＋ Fm/2 結(jié)論： F 的大小不變，轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度。 =－ Fm / 2 N S ? 轉(zhuǎn)子磁動勢 轉(zhuǎn)子繞組是一個對稱的多相繞組，轉(zhuǎn)子繞組中的電流也是一個對稱的多相電流，那么由此而產(chǎn)生的磁勢也是一個旋轉(zhuǎn)磁勢。這個旋轉(zhuǎn)磁勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為 21206 0 6 0f s fn s npp? ? ?由于轉(zhuǎn)子中的電流是由定子磁勢感應(yīng)產(chǎn)生，其相序必然與之相同，而轉(zhuǎn)子電流的相序又決定了轉(zhuǎn)子磁勢的旋轉(zhuǎn)方向，所以 F2的轉(zhuǎn)向與 F1的轉(zhuǎn)向是一致的 。 轉(zhuǎn)子有機(jī)械轉(zhuǎn)速，于是轉(zhuǎn)子磁勢 F2在空間的轉(zhuǎn)速為： 2 0 0n n s n n n? ? ? ?0 0 0210()6 0 6 0p n n n n p nf sfn??? ? ? ?其中 由上可見：無論感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速如何變化，定子磁勢 F1與轉(zhuǎn)子磁勢 F2的旋轉(zhuǎn)方向是一致的，轉(zhuǎn)速是相同的。 這就意味著 F1與 F2始終保持相對靜止。 為削弱諧波的作用， 交流電動機(jī)是分布、短距繞組，因此對交流電動機(jī)存在繞組系數(shù) KW1和 KW2 繞組系數(shù) 脈振磁勢 ? 脈振磁場： 軸線不變， 大小和方向 隨時間交變 的磁場。 ? 脈振磁勢： 產(chǎn)生脈振磁 場的磁勢。 U1 U2 N S 1 2 F U1 U2 U1 按照富立葉級數(shù)分解的方法可以把矩形波磁勢分解為基波和一系列的諧波之和； ?從電磁關(guān)系看，異步電動機(jī)和變壓器非常相似：定子繞組相當(dāng)于一次繞組，從電源吸收電流和功率；轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于二次繞組，通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生電動勢和電流。 ?不同之處在于，變壓器輸出電功率；異步電動機(jī)輸出機(jī)械功率。 ? 定、轉(zhuǎn)子磁動勢 ? 與變壓器類似，氣隙磁通由由定子電壓