在电动机驱动的生产设备中,为了实现生产产品质量的提高、数量的增加、能量的合理利用以及生产成本的降低, 在工业生产过程中对电机控制的要求越来越高。一、异步电动机是如何转动起来的
异步电动机定子上有三相对称的交流绕组;
三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时,将在电机气隙空间产生旋转磁场;
转子绕组的导体处于旋转磁场中;
转子导体切割磁力线,并产生感应电势,判断感应电势方向。
转子导体通过端环自成闭路,并通过感应电流。
感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力,判断电磁力的方向。
电磁力作用在转子上将产生电磁转矩,并驱动转子旋转。
根据以上电磁感应原理,异步电动机也叫感应电动机。
二、转差,转差率(为什么叫异步电动机?)
切割磁力线是产生转子感应电流和电磁转矩的必要条件。
转子必须与旋转磁场保持一定的速度差,才可能切割磁力线。
旋转磁场的转速用n1表示,称为同步转速;转子的实际转速用n表示,转差Δn=n1-n。
转差率: s=(n1-n)/n1
转差率是异步电动机的一个基本变量,在分析异步电动机运行时有着重要的地位。
起动瞬间,n = 0,s=1
理想空载运行时:n=n1,s=0
作为电动机运行时,s的范围在0---1之间。
转差率一般很小,如s = 0.03。
制动运行时,电磁转矩方向与转速方向相反,即n1与n反向,s>1
发电运行时,n高于同步转速n1,s<0.
根据转差率可以区分异步电动机运行状态.
三、电势平衡方程式
1、定子绕组电势平衡方程式
定子绕组接到交流电源上,与电源电压相平衡的电势(压降)包括:
主电势(感应电势):
定子绕组通入三相对称交流电流时,将会产生旋转的主磁通,同时被定子绕组和转子绕组切割,并在其中产生感应电势。
定子绕组感应电势的有效值:E1=4.44f1*N1*Φ1*Kw1
漏磁电势(漏抗压降)
定子漏磁通:仅与定子绕组相匝链。
漏抗压降: E1σ=-jI1*X1σ
电阻压降: R1I1
定子电势平衡方程式:U1=-E1+(R1+jX1σ)I1=-E1+Z1σI1
2、转子绕组的电势及电流
转子绕组的感应电势
转子绕组切割主磁通的转速
主磁通以同步速度旋转
转子以转速n旋转
转子绕组导体切割主磁通的相对转速为(n1-n)=sn1
转子绕组中感应电势的频率:
公式: f2=sf1
结论:由于s很小,转子感应电势频率很低。0.5-3Hz
转子感应电势的有效值
公式:E2S=SE2
感应电势与转差率正比。
对绕线式异步电机,转子绕组每相串联匝数,相数计算方法同定子绕组的计算。
对笼型转子来说,由于每个导条中电流相位均不一样,所以,每个导条即为一相,可见相数等于导条数即转子槽数;每相串联匝数为半匝即1/2。
注意转子不动时(s=1)时的感应电势与转子旋转是感应电势的关系。
转子绕组的阻抗
由于转子绕组是闭合的,所以有转子电流流过。同样会产生漏磁电抗压降。
漏抗公式:X2σs=S*X2σ。漏抗也与转差率正比。转速越高,漏抗越小。
考虑到转子绕组的相电阻后:Z2σs=R2+jSX2σ。
转子绕组中的电流
转子绕组短路,转子电压为0,感应电势全部加在转子阻抗上
转子回路方程: E2S=jI2*Z2σs