在電動機驅(qū)動的生產(chǎn)設(shè)備中,為了實現(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的提高、數(shù)量的增加、能量的合理利用以及生產(chǎn)成本的降低, 在工業(yè)生產(chǎn)過程中對電機控制的要求越來越高。一、異步電動機是如何轉(zhuǎn)動起來的
異步電動機定子上有三相對稱的交流繞組;
三相對稱交流繞組通入三相對稱交流電流時,將在電機氣隙空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場;
轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)體處于旋轉(zhuǎn)磁場中;
轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線,并產(chǎn)生感應(yīng)電勢,判斷感應(yīng)電勢方向。
轉(zhuǎn)子導(dǎo)體通過端環(huán)自成閉路,并通過感應(yīng)電流。
感應(yīng)電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁力,判斷電磁力的方向。
電磁力作用在轉(zhuǎn)子上將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,并驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)以上電磁感應(yīng)原理,異步電動機也叫感應(yīng)電動機。
二、轉(zhuǎn)差,轉(zhuǎn)差率(為什么叫異步電動機?)
切割磁力線是產(chǎn)生轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流和電磁轉(zhuǎn)矩的必要條件。
轉(zhuǎn)子必須與旋轉(zhuǎn)磁場保持一定的速度差,才可能切割磁力線。
旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速用n1表示,稱為同步轉(zhuǎn)速;轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)速用n表示,轉(zhuǎn)差Δn=n1-n。
轉(zhuǎn)差率: s=(n1-n)/n1
轉(zhuǎn)差率是異步電動機的一個基本變量,在分析異步電動機運行時有著重要的地位。
起動瞬間,n = 0,s=1
理想空載運行時:n=n1,s=0
作為電動機運行時,s的范圍在0---1之間。
轉(zhuǎn)差率一般很小,如s = 0.03。
制動運行時,電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反,即n1與n反向,s>1
發(fā)電運行時,n高于同步轉(zhuǎn)速n1,s<0.
根據(jù)轉(zhuǎn)差率可以區(qū)分異步電動機運行狀態(tài).
三、電勢平衡方程式
1、定子繞組電勢平衡方程式
定子繞組接到交流電源上,與電源電壓相平衡的電勢(壓降)包括:
主電勢(感應(yīng)電勢):
定子繞組通入三相對稱交流電流時,將會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的主磁通,同時被定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組切割,并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電勢。
定子繞組感應(yīng)電勢的有效值:E1=4.44f1*N1*Φ1*Kw1
漏磁電勢(漏抗壓降)
定子漏磁通:僅與定子繞組相匝鏈。
漏抗壓降: E1σ=-jI1*X1σ
電阻壓降: R1I1
定子電勢平衡方程式:U1=-E1+(R1+jX1σ)I1=-E1+Z1σI1
2、轉(zhuǎn)子繞組的電勢及電流
轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電勢
轉(zhuǎn)子繞組切割主磁通的轉(zhuǎn)速
主磁通以同步速度旋轉(zhuǎn)
轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)
轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)體切割主磁通的相對轉(zhuǎn)速為(n1-n)=sn1
轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電勢的頻率:
公式: f2=sf1
結(jié)論:由于s很小,轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢頻率很低。0.5-3Hz
轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢的有效值
公式:E2S=SE2
感應(yīng)電勢與轉(zhuǎn)差率正比。
對繞線式異步電機,轉(zhuǎn)子繞組每相串聯(lián)匝數(shù),相數(shù)計算方法同定子繞組的計算。
對籠型轉(zhuǎn)子來說,由于每個導(dǎo)條中電流相位均不一樣,所以,每個導(dǎo)條即為一相,可見相數(shù)等于導(dǎo)條數(shù)即轉(zhuǎn)子槽數(shù);每相串聯(lián)匝數(shù)為半匝即1/2。
注意轉(zhuǎn)子不動時(s=1)時的感應(yīng)電勢與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)是感應(yīng)電勢的關(guān)系。
轉(zhuǎn)子繞組的阻抗
由于轉(zhuǎn)子繞組是閉合的,所以有轉(zhuǎn)子電流流過。同樣會產(chǎn)生漏磁電抗壓降。
漏抗公式:X2σs=S*X2σ。漏抗也與轉(zhuǎn)差率正比。轉(zhuǎn)速越高,漏抗越小。
考慮到轉(zhuǎn)子繞組的相電阻后:Z2σs=R2+jSX2σ。
轉(zhuǎn)子繞組中的電流
轉(zhuǎn)子繞組短路,轉(zhuǎn)子電壓為0,感應(yīng)電勢全部加在轉(zhuǎn)子阻抗上
轉(zhuǎn)子回路方程: E2S=jI2*Z2σs