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交流电机原理.pdf

交流电机原理

zdhmoumou
2009-06-15 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《交流电机原理pdf》,可适用于其他资料领域

第章交流电机原理交流电机基本结构和基本工作原理反映交流电机工作原理的两个实验模型交流电机的基本类型和基本结构交流电机绕组简介交流电机电枢绕组的电动势与磁通势交流电机电枢电流建立`````的磁场和磁动势交流电机电枢绕组的感应电动势第章交流电机原理(续)交流异步电动机原理异步电动机的工作原理转子静止转子绕组开路时的电磁关系转子堵转的电磁过程转子旋转时的电磁关系三相异步电机的功率与转矩三相异步电动机的机械特性*交流同步电机同步电动机的电磁关系同步电动机的功率、转矩与矩角特性同步电动机的起动方法介绍本章要点:•交流电机旋转磁场产生机理及其特点。包括交流电机的基本结构旋转磁场产生的机理旋转磁场的特点基波磁场的矢量表示削弱谐波磁场的措施。•交流电机实现机电能量转换的条件。主要包括:交流电枢绕组的感应电势及时空矢量图交流电机电磁转矩产生的机理交流电机运行的可逆性。•异步电机运行分析。主要包括:异步电机的气隙磁场及感应电势异步电机的基本方程(与变压器的类比绕组归算与频率归算)异步电机的等效电路异步电机的机械特性异步电机的起动、制动和调速。•同步电机运行分析。同步电机的气隙磁场和感应电势隐极同步电机的基本方程凸极同步电机的双反应理论及基本方程同步电机的功角特性及运行稳定性同步电机的启动和调速。交流电机基本结构和基本工作原理反映交流电机工作原理的两个实验模型交流电机的基本类型和基本结构交流电机绕组简介反映交流电机工作原理的两个实验模型同步电机原理模拟装置图异步电动机原理模拟装置图a)b)图鼠笼式异步电机的转子导体部分示意图交流电机的主要类型及基本结构主要类型按能量转换:电动机发电机按供电:单相、三相按原理:同步、异步(感应)电机基本结构()同步电机主要结构(动画)运行原理(电动机动画)()异步电机主要结构(动画)运行原理(运行动画)定子:相同。三相绕组在空间位置上互差度电角度。()结构的异同图同步电机和异步电机的定子铁心和定子绕组a)同步电机的转子b)异步电机的转子c)鼠笼图同步电机和鼠笼式异步电机的转子图异步电机的绕线式转子转子铁心滑环电刷转轴转子绕组星接中性点转子各不相同。同步电机的额定值()额定容量SN或额定功率PN:发电机:指出线端的额定视在功率(KVA)(MVA)。电动机:指轴上输出的有效机械功率(KW)(MW)同步调相机:线端的额定无功功率表示其容量千乏(KVar)和兆乏(MVar)。()额定电压UN:指额定运行状态下定子绕组上的线电压(V)()额定电流IN:指电机额定运行时定子的线电流(A)()额定功率因数Nϕcos:电机额定运行时的功率因数()额定效率Nη:电机额定运行时的效率。异步电动机的主要额定值()额定功率PN:额定运行时转轴输出的机械功率单位是kW()额定电压UN:指额定运行状态下定子上的线电压单位为V()额定电流IN:在额定电压、转轴输出额定功率时定子绕组中的线电流单位为A()额定转速nN:额定电压且轴端输出额定功率时电机的转速(r/min)()额定功率因数Nϕcos:额定负载时定子边的功率因数()额定效率Nη:电机额定运行时的效率。交流电机绕组交流绕组的作用()流入定子电流建立旋转磁场。()产生感应电动势。只要电机中存在旋转磁场它必然会切割固定不动的定子绕组于是在其中产生感应电动势。实际上正是由于在电动机中有感应电动势出现电能才能转换为机械能。在发电机中正是由于有感应电动势出现机械能才能转换为电能。图三相绕组的外观图最简单的交流绕组()构成特征)在一定导体数下获得较大的基波电动势和基波磁动势合成电动势和合成磁动势的波形要接近于正弦波)对三相绕组、对基波而言各相的电动势和磁动势要对称即三相感应电势大小相等、相位上互差º时间电角度、三相阻抗相等)绕组的铜耗要小用铜量要省绝缘要可靠机械强度、散热条件要好制造要方便。a)b)图定子三相绕组的模型ABCXYZABCXYZ()三相绕组的模型和简化模型a)YZiAABCuAXa)b)c)图定子三相绕组简化模型(发电机用)ABCXZYZYAXBCABCXZYiA(a)(b)(c)图定子三相绕组简化模型(电动机用)iAABCuAX关于交流绕组的更多的知识(了解)()多极绕组与电角度从机械结构看电机圆周对应的角度为°机械角两极电机N、S极中心线之间跨越的角度是°机械角度而极电机的相邻的N、S极中心线之间的角度为°机械角度。如果从电磁的角度来看相邻N极、S极中心线之间跨越的角度永远是°。于是定义相邻N、S极的角度为°电角度。两极电机的机械角等于电角度。极电机的电角度为机械角的倍。对pn对极的电机而言其电角度等于机械角的pn倍。用电角度可以十分方便地统一地描述绕组的分布。例如对于上述两极和四极绕组两个线圈边在定子内圆跨越的角度都是度电角度对于任意极数的电机为了构成三相对称绕组A、B、C三相绕组依次隔开的角度都是度的电角度。a)两极电机b)四极电机图两极电机与四极电机的磁极与绕组()极距τ:相邻两个磁极的中心线在定子铁心内圆所隔开的距离称为极距,通常用τ代表。τ可用圆弧长度或定子槽数或电角度表示为pDnπτ=(弧长)()或ppnnτ==DD(电角度)或pznτ=(槽数)式中,D为定子铁心内径z为定子铁心槽数。a)YZa)b)ABCXZY()节距y:一个线圈的两个有效边所跨定子内圆上的圆弧为节距。一般节距y用槽(距)数表示也可以用电角度表示。当τ=y时称为整距绕组显然在本节前面介绍过的绕组都是整距绕组图a)则为两极槽的整距绕组其极距与节距均为。当τ<y时称为短距绕组图b)是两极槽的短距绕组其节距为当τ>y时称为长距绕组。长距绕组端部较长浪费铜故一般不采用。()槽距角α:相邻两槽之间的电角度称为槽距角α。pnzα=D()()每极每相槽数q:每相绕组在每一个极下所占有的槽数称为每极每相槽数。pzqmn=()式中m为定子绕组的相数。a)b)图整距绕组与短距绕组a)b)图双层短距分布绕组的示意图a)b)图双层短距分布绕组的示意图()集中绕组和分布绕组每极每相槽数q等于的绕组称为集中绕组。q大于的绕组称为分布绕组。显然前面介绍的槽相两极绕组模型以及图中的极电机的绕组均为集中整距绕组而且它们都属于单层绕组即在一个槽内只有一个线圈边的绕组。实际的电机一般都采用分布绕组或短距分布绕组而且功率达到十千瓦以上的电机多采用双层绕组即在槽内的上层与下层各有一个线圈边。图a)是一个十分简单的双层短距分布绕组的原理性结构图。图b)是对应的绕组展开图。a)b)图双层短距分布绕组的示意图该绕组的极对数Pn:相数m:极距τ:o或(*)=槽节距y:槽每极每相槽数q:(**)=(=)槽距角α:*o=o与集中整距相比采用双层短距分布绕组一个主要作用是可以有效削弱气隙磁场和感应电势的谐波在本章的后续部分将对此进行分析。a)b)图双层短距分布绕组的示意图线圈的匝数为kW极相组每相绕组串联总匝数为W图整距分布绕组示例

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