交流电机基本理论概述课件.ppt
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1、交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_2交流电机基本理论交流电机基本理论交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_3交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_4交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_5交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_6交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_7交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教
2、案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_8交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_9l交流电机的定义交流电机的定义 输入(或输出)为交流电能的旋转电机。输入(或输出)为交流电能的旋转电机。l交流电机分类交流电机分类 根据旋转磁场的转与和转子的转速是否相同分根据旋转磁场的转与和转子的转速是否相同分为同步电机和感应电机为同步电机和感应电机交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_10l认识两种交流电机的结构;认识两种交流电机的结构;l认识两种交流电机的电枢侧和励磁侧认识两种交流电机的电枢侧和励磁侧l认识
3、两种电机的励磁方式;认识两种电机的励磁方式;l认识两种电机的共同点和不同点;认识两种电机的共同点和不同点;交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_11交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_12交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_13交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_14交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_15交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,
4、太原工业学院自动化系温志明,wasxty_16一、同步电机的工作原理概述一、同步电机的工作原理概述 为了简明起见,定子上嵌放一组三相对称绕组:三相绕为了简明起见,定子上嵌放一组三相对称绕组:三相绕组匝数相等,空间位置差组匝数相等,空间位置差120度的电角度。度的电角度。转子上装有励磁绕组,通入直流,产生一对磁极。转子上装有励磁绕组,通入直流,产生一对磁极。原动机带动转子以恒定转速旋转,形成旋转磁场,其速原动机带动转子以恒定转速旋转,形成旋转磁场,其速度称为同步转速。度称为同步转速。交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_17nIfAZBXCYNS交
5、流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_18 假设该磁场在假设该磁场在气隙中按正弦规气隙中按正弦规律分布,根据电律分布,根据电磁感应定律,定磁感应定律,定子绕组中的感应子绕组中的感应电动势也是正弦电动势也是正弦规律交变,时间规律交变,时间上相互差上相互差120度。度。交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_19交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_20 如果在三相的出线端上接上三相对称负载,就会在三相如果在三相的出线端上接上三相对称负载,就会在三相绕组中流过
6、三相对称电流,输出电能。三相对称电流在磁绕组中流过三相对称电流,输出电能。三相对称电流在磁场中要产生电磁转矩,发电机状态下,电磁转矩的方向与场中要产生电磁转矩,发电机状态下,电磁转矩的方向与转子方向相反,原动机必须不断为转子提供机械转矩,才转子方向相反,原动机必须不断为转子提供机械转矩,才能维持电机的转速。能维持电机的转速。交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_21二、异步电机的工作原理概述二、异步电机的工作原理概述 异步电机的定子结构与同步电机相似,由铁心和交流绕异步电机的定子结构与同步电机相似,由铁心和交流绕组构成。转子结构与同步电机不同,其
7、绕组是一个闭合的组构成。转子结构与同步电机不同,其绕组是一个闭合的交流绕组。有鼠笼式和绕线式两种。交流绕组。有鼠笼式和绕线式两种。当异步电机的定子三相对称绕组通入三相对称交流电时,当异步电机的定子三相对称绕组通入三相对称交流电时,会在气隙内产生一个旋转磁场。其旋转磁场的性质与同步会在气隙内产生一个旋转磁场。其旋转磁场的性质与同步电机旋转磁场的性质相同。同时交链定子和转子的绕组,电机旋转磁场的性质相同。同时交链定子和转子的绕组,且与转子的绕组之间有相对运动。会在闭合的导条内产生且与转子的绕组之间有相对运动。会在闭合的导条内产生感应电动势,形成感应感应电动势,形成感应交流电机基本理论交流电机基本理
8、论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_22电流,转子绕组的感应电流与气隙旋转磁场相互作用产生电电流,转子绕组的感应电流与气隙旋转磁场相互作用产生电磁转矩,驱动转子转动。磁转矩,驱动转子转动。此时,如果在电动机轴上加上机械负载,电动机会带机此时,如果在电动机轴上加上机械负载,电动机会带机械负载转动,实现输出机械功率,这样电动机就能完成电能械负载转动,实现输出机械功率,这样电动机就能完成电能转换为机械能。转换为机械能。这种电机必须这种电机必须要求转子的导条和旋转磁场之间有相对运要求转子的导条和旋转磁场之间有相对运动动,即转子的转速和旋转磁场的转速不能相同,所以称其为,即转子的转速
9、和旋转磁场的转速不能相同,所以称其为异步电机。这种电机的关键在于转子一侧有感应电动势和感异步电机。这种电机的关键在于转子一侧有感应电动势和感应电流,使能量由静止部分传递到运动部分或有运动部分传应电流,使能量由静止部分传递到运动部分或有运动部分传递到静止部分。所以又成为递到静止部分。所以又成为感应电机感应电机。交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_23 交流绕组是按一定规律排列和连接交流绕组是按一定规律排列和连接的线圈的总称:的线圈的总称:l交流绕组的作用和要求交流绕组的作用和要求l交流绕组的一组基本概念交流绕组的一组基本概念l交流绕组的排列方法交
10、流绕组的排列方法l举例举例交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_24作用:交流绕组是交流电机的电路作用:交流绕组是交流电机的电路;作为能量的输入作为能量的输入 (或输出)与能量交换的必备部件。(或输出)与能量交换的必备部件。要求:在铁心中均匀排列;每侧的绕组应该根据相要求:在铁心中均匀排列;每侧的绕组应该根据相 数均匀分配,而且要对称;绕阻铜耗小,用数均匀分配,而且要对称;绕阻铜耗小,用 铜量少;绝缘可靠,机械强度高,散热条件铜量少;绝缘可靠,机械强度高,散热条件 要好,制造方便要好,制造方便。交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业
11、学院自动化系温志明,wasxty_25 1 1、极对数:指电机主磁极的对数,通常用、极对数:指电机主磁极的对数,通常用p p表示。表示。2 2、电角度:在电机理论中,我们把一对主磁极所占、电角度:在电机理论中,我们把一对主磁极所占 的空间距离,称为的空间距离,称为360360的空间电角度。的空间电角度。或者导或者导 体每转过一对磁极,电动势变化一个周期。体每转过一对磁极,电动势变化一个周期。3 3、机械角度:一个圆周真正的空间角度为机械角度、机械角度:一个圆周真正的空间角度为机械角度 360360。很明显,电角度。很明显,电角度=极对数极对数机械角度。机械角度。交流电机基本理论交流电机基本理论
12、电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_26 4 4、槽距角:相邻两槽间的距离用电角度表示,叫做槽距、槽距角:相邻两槽间的距离用电角度表示,叫做槽距 角,用角,用 表示。表示。5 5、极距:极距指电机一个主磁极在电枢表面所占的长度。、极距:极距指电机一个主磁极在电枢表面所占的长度。或者是相邻两磁极对应位置两点之间的圆周距离称为或者是相邻两磁极对应位置两点之间的圆周距离称为 极距。其表示方法很多,一是用定子的内圆或转子的极距。其表示方法很多,一是用定子的内圆或转子的 外圆的弧长。外圆的弧长。二是用每极所对应的槽数。二是用每极所对应的槽数。交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,
13、太原工业学院自动化系温志明,wasxty_27交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_28pZ2pD26 6、每极每相槽数:在交流电机中,每极每相占有的平均、每极每相槽数:在交流电机中,每极每相占有的平均槽数槽数q q是一个重要的参数,如电机槽数为是一个重要的参数,如电机槽数为Z Z,极对数为,极对数为p p,相数为相数为m m。则得:。则得:pmZq2交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_29q=1q=1的绕组称为集中绕组,的绕组称为集中绕组,q1q1的绕组称为分布绕组。的绕组称为分布绕组。q q为
14、整数称为整数槽绕组;为整数称为整数槽绕组;q q为分数称为分数槽绕组。为分数称为分数槽绕组。一般普遍采用整数槽分布绕组。一般普遍采用整数槽分布绕组。7 7、节距:线圈两边所跨定子圆周上的距离,用、节距:线圈两边所跨定子圆周上的距离,用y y表表示,示,y y应接近极距应接近极距长距长距短距短距整距整距 y交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_308 8、相带:每极面下每相绕组占有的范围称为相带,一般用、相带:每极面下每相绕组占有的范围称为相带,一般用 电角度表示。电角度表示。方法一方法一:在每个极面下均匀分成三个相等范围,每个相:在每个极面下均匀
15、分成三个相等范围,每个相带占有带占有6060度电角度。度电角度。方法二方法二:把每对极面所占范围均匀分为三等份,每个相:把每对极面所占范围均匀分为三等份,每个相带占有带占有120120度电角度。度电角度。一般采用一般采用6060度相带绕组。度相带绕组。交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_31交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_32交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_33解:首先计算每极每相槽数、槽距角和相带。参考解:首先计算每极每相槽数、槽距角和
16、相带。参考上面的槽电动势星形图,根据交流电机的基本要求,上面的槽电动势星形图,根据交流电机的基本要求,列出各槽号的分配表。列出各槽号的分配表。先计算槽距角:先计算槽距角:00030243602360Zp 交流电机基本理论交流电机基本理论电机学教案,太原工业学院自动化系温志明,wasxty_34 设同步电机的转子磁极磁场的磁通密度沿电设同步电机的转子磁极磁场的磁通密度沿电机气隙按正弦规律分布,则当电机转子逆时针旋机气隙按正弦规律分布,则当电机转子逆时针旋转时,均匀分布在定子圆周上的导体切割磁力转时,均匀分布在定子圆周上的导体切割磁力线,感应出电动势。线,感应出电动势。由于各槽导体在空间电角度上彼
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