電氣學資料

2010年6月13日 星期日

电机 异步电机 一


第十八章 三相异步电机的结构和基本工作原理

感应电动机优点:结构简单、运行可靠、效率高、制造容易、成本低。

感应电动机缺点:不能平滑调速、调速范围窄、降低电网功率因数(对电网来讲是感性负载)。

18-1/2 异步电动机的用途与分类、结构

基本类型:单相鼠笼式异步电机;三相鼠笼式异步电机;三相绕线式异步电机

异步电机主要结构包括:静止的定子,旋转的转子,气隙。基本类型中就是指转子的结构形式。

  • 1.定子------定子铁心、定子三相或单相绕组、机座
  • 2.转子-----转子铁心、转子绕线或鼠笼绕组、轴
  • 3.气隙---0.2mm~1.5mm

因为磁势大部分都消耗在气隙上,气隙小则电机的空载磁化电流就小,功率因数高。考虑到机械的原因,气隙又不能太小。

部件名称

作用

材料

结构

定子铁心

形成磁路

0.5mm硅钢片叠制。直径大于1米的铁心用扇形片拼成

半闭口槽(小型电机)、半开口槽(低压中型)、开口槽(大型)

定子绕组

电路部分,感应电势

圆铜线或扁铜线

导线线径小于1.53mm,散下线;

成形线圈(大电机)

机座

机械支撑

中小型电机铸铁;大型用钢板焊接

 

转子铁心

磁路的一部分

0.5mm硅钢片叠制。

中小型电机转子铁心直接叠装在轴上;大电机则用转子支架

转子绕组

感应电势、流过电流产生转矩

中小型电机用铸铝转子鼠笼结构;

绕线电机用铜导线

绕线转子要利用滑环和电刷

气隙

磁场耦合

   

18-3 三相异步电动机的额定值

额定功率:电机轴上输出的机械功率W , kW

额定电压:定子绕组线电压V

额定电流:定子绕组线电流A

额定频率:电网频率即工频50HZ

额定转速:额定工况下的转子转速r/min

另外有:额定运行时的效率image 和额定运行时的功率因数image

关系式:image

定子三相绕组Y接时image

定子绕组Δ接时image

18-4 三相异步电机的简单工作原理

1.电动机状态 ( 0< n < n1, 0< s <1 )
  • (1) 定子三相对称绕组通入三相对称电流,产生同步转速旋转的气隙磁场。
  • (2) 转子导体运动(相对磁场,磁场转速快)切割磁力线,产生感应电动势,进而产生电流。电流与气隙磁场的相互作用产生与转子转向相同的拖动转矩。
  • (3) 电机从电网吸收电功率,经过气隙的耦合作用从轴上输出机械功率。
2.发电机状态 ( n > n1 , s<0 )
  • (1) 原动机拖动转子以n(>n1)转速旋转。
  • (2) 转子导体运动(相对磁场,磁场转速慢)切割磁力线,产生感应电动势,进而产生电流。电流与气隙磁场的相互作用产生与转子转向相反的制动转矩。
  • (3) 电机从轴上吸收机械功率,经过气隙耦合再向电网输出电功率。
3.电磁制动状态 ( n<0 , s>1)

转子逆着磁场方向旋转,此时电机既从电网吸收电功率又从轴上吸收机械功率,它们都消耗在电机内部变成损耗。

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2010年6月6日 星期日

电机 交流電機 一


10章 交流電機繞組和電動勢

10-1 交流電機的工作原理,對繞組的基本要求

与交流有关的旋转的能量转换装置称为交流电机。

  1. 合成电动势和合成磁动势的波形要接近于正弦形、幅值要大;
  2. 对三相绕组,各相的电动势和磁动势要对称,电阻、电抗要平衡;
  3. 绕组的铜耗要小,用铜量要省;
  4. 绝缘要可靠,机械强度、散热条件要好,制造要方便。
分类
  • 按相数 :单相和多相绕组;
  • 按槽内层数:单层和双层;
  • 按每极下每相槽数:整数槽和分数槽;
  • 按绕法:叠绕组和波绕组。
三相双层绕组

image 的三相交流电机,其定子绕组大多采用双层绕组。(双层绕组和单层绕组的比较交流绕组的模型

特点:绕组的线圈数等于槽数。

主要优点:

  1. 可以选择最有利的节距,并同时采用分布绕组,以改善电动势和磁动势的波形;
  2. 所有线圈具有相同的尺寸,便于制造;
  3. 端部形状排列整齐,有利于散热和增强机械强度。

10-2 三相單層集中整距繞組

導體中感應電動勢
image 
導體中的頻率f為

感应电动势的频率:image

同步转速:image

导体电动势的有效值

image image

整距線匝感應電動勢

匝电势

image

单匝线圈电动势的有效值

image

线圈有Nc匝,则线圈电动势为

image

10-3 三相單層分佈繞組

10KW以下電機多用此繞組

  • Q — 定子槽数;
  • p — 极对数;
  • m — 相数。

相邻两槽间电角度:image

定子每极每相槽数:image

整距分佈線圈組的基波電動勢

線圈組其總基波電動勢:image

其中 image 的意义:由于绕组分布在不同的槽内,使得q个分布线圈的合成电动势qEc1小于 个集中线圈的合成电动势Eq1,由此所引起的折扣kd1<1

qNk q个线圈的总匝数;

整距分佈線圈組的諧波電動勢
基波電動勢

每相基波電動勢有效值:image

諧波電動勢

每對極下每相繞組中高次諧波電動勢有效值為:

image

各相諧波電動勢有效值為:image

10-4 三相雙層分佈的短距繞組

短距線圈的電動勢
基波電動勢

单匝线圈的电动势为

image

有效值 为

image
三相雙層分佈短距繞組的電動勢計算
基波

短距線圈基波電動勢有效值image

極相組基波電動勢有效值image

相繞組基波電動勢有效值image

每相串聯匝數 image

基波繞組因數為 image

10-5 齒諧波電動勢、分數槽繞組簡介

削弱齒諧波的辦法
  1. 增大每極每相槽數q
  2. 採用半閉口或磁性槽楔減小齒諧波
  3. 採用斜槽削弱齒諧波電動勢
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