4厂用电动机分析和总结.docx

PAGE

PAGE150

三相异步电动机

在发电厂的生产过程中，许多机械设备都是由电动机拖动的，例如：给煤机、磨煤机、给水泵、送风机、一次风机，吸风机、循环水泵、油泵等。因为电动机比其它原动机可靠、经济、价廉、轻便，且起动、安装和检修较简单，易于实现操作过程自动化。这些电动机总称为厂用电动机。若带动重要厂用机械的厂用电动机出现故障，即使是在极短的时间内停止工作，也都会引起出力减少，甚至被迫停炉、停机，造成巨大经济损失。

厂用电动机一般采用鼠笼式异步电动机。

三相异步电动机的工作原理

4.1.1三相异步电动机的基本工作原理

三相异步电动机定子绕组为三相对称绕组，当其接上三相对称电源就会形成旋转磁场、旋转磁场的方向决定于定子三相绕组电流的相序，旋转磁场的角速度决定于外加电源的频率f和定子绕组的磁极对数p即

1n=60f

1

p

通电后的三相定子绕组形成旋转磁场后，原来静止的转子与旋转磁场之间，就有了相对运动，转子导体切割磁力线而感应电动势。

由于转子导体自行闭路，故在转子感应电动势的作用下，转子导体内就有感应电流。转子通电导体在旋转磁场中受到电磁力和电磁转矩的作用，且电磁转距的方向与旋转磁场旋转的方向一致，从而使转子以转速n随旋转磁场的转动而转动。

由上分析可见，异步电动机转动的必要条件是转子的转速n和定子旋转磁

场转速n1，之间存在着差异，即n≠n1，故称为异步电动机。

2 转差率

定子旋转磁场的同步转速n1与转子转速n之差称为转差；转差与同步转速的比值称为转差率S，即

n ?n

S? 1

n

?100﹪ (4—1)

1

转差率是分析异步电动机的一个重要参数，异步电动机工作时其转差率在0＜s＜l之间。额定状态下的转差率约为0.01～0.06。为了进一步了解异步

电动机的工作特性，下面先分析一个转差率与转子电路各量的关系。

、转差率与转子绕组感应电动势频率的关系

旋转磁场在气隙中以同步转速n1旋转，当转子以转速n旋转时，气隙磁场以△n=n1—n的相对速度切割转子绕组，因此转子中感应电动势和电流的频率为

=??n ?n)

=

f2 1

60

np n ?n

? 1 ? 1

60 n

?S?f

(4—2)

1

式（1—2）说明转子感应电动势的频率f2与转差率S成正比。

、转差率S与转子感应电动势E2的关系。

转子静止时，旋转磁场以转速n1切割转子绕组，其感应电动势为E20。转子以转速n旋转时旋转磁场以n1-n切割转子绕组，其感应电动势为E2。由于感应电动势与旋转磁场切割转子的速度成正比，即E20∝nl；E2∝（n1—n），所以有

即E2=SE20

?2 ?

?

20

n ?n

1

n （4－3）

、转差率与转子绕组漏抗X2的关系

电抗的大小是与频率成正比的。当转子不动时，转子感应电动势频率为f，

对应的电抗为X20。当转子旋转时，转子感应电动势频率为f2，所以转子电抗为

X=2πf2L2=2πfL2·S=SX20 （4—4）

、转差率与转子绕组电流和功率因数的关系。

由于转子绕组的电阻不变，因此，当转差率为S时转子一根绕组的阻抗Z2

为

R2?

R2?(SX

)2

2 20

（4—5）

? ?E2?

2 Z

2

SE

20R

20

R2?(SX

)2

（4一6）

式（4—6）说明，转子电流I2随S的增大而增大转子电路的功率因数为

R2R2?(SX)2COS

R

2

R2?(SX

)2

2 Z

（4—7）

2 2 20

由式（4— 7）可见，COSφ2随S2的增大而减小，与转子电流I2的增减是相反的。在起动瞬间n＝0，S=1，所以I2很大，而COSφ2却很低。

4.1.3 三相异步电动机的转矩特性

4.1.3.1 电磁转矩公式

M ?CmU1? SR2

20f R2

20

2

(SX

)2 （4—8）

式中U1—定子绕组相电压有效值

Cm—与电动机结构有关的常数

由式（4—8）可见，R2、X20是异步电动机的结构参数，它们基本上是常数。当电源电压U1和频率f不变时，异步电动机的电磁力矩就会随着它的转差率S的变化而变化。如图4—l所示

4.1.3.2 转矩特性曲线

转矩特性曲线如图4－1所示

a). 最大转