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异步电机三种不同的运行状态

2020-8-23 19:31| 发布者: admin| 查看: 837| 评论: 0|原作者: 佚名|来自: 网络

摘要:   异步电机的运行状态和转子的转速范围有密切的关系,下面将分别针对三个不同的转速范围,分析异步电机的基本工作原理。 图1 异步电机的三种运行状态  (a) 电动机状态;(b)发电机状态;(c)电磁制动状态 ...

  异步电机的运行状态和转子的转速范围有密切的关系,下面将分别针对三个不同的转速范围,分析异步电机的基本工作原理。

图1 异步电机的三种运行状态
  (a) 电动机状态;(b)发电机状态;(c)电磁制动状态

  1.转子正转并且转速低于同步转速的情况,即0<n<n1,或1>s>0

  图表示一台二极异步电机的示意图,以N、S表示气隙旋转磁势,n1的箭头表示旋转方向,中间二个小圈表示转子的一个短路线圈。当旋转磁势的磁力线切割转子导体时,将在导体内产生感应电动势e2。电动势的方向根据右手定则确定。在图(a)中N极下的电动势方向用叉表示,在S极下用点表示。转子电流的有功分量i2与e2同相位,所以圈中的叉和点既表示电动势的方向.又表示电流有功分量的方向。转子电流的有功分量与气隙旋转磁势相互作用产生电磁力f,根据左手定则,转子将产生一个和定子旋转磁势同方向的驱动性的电磁转矩Tem。当转子静止时,如果该转矩足以克服制动转矩的话,转子就将追随着旋转磁势转起来。当电磁转矩Tem与轴端机械负载转矩T2相平衡时,电动机将以某一转速n稳定运行。正常运行时异步电机的转速接近同步转速,但不能等于同步转速。只要n<n1时,转子和旋转磁势之间有相对运动,转子就有电流,就能产生转矩,这个转矩就可克服负载的制动转矩而拖着转子转动。同时,在定子方面,因为转子方面存在电流,也将受感应而从电网输入相应的电流(图中未表示),输入有功功率。这时电机就处在电动机运行状态。

  2.转子正转并且转速高于同步转速的情况,n>n1,或s<o

  n上升到同步转速时电磁转矩已等于零,因此电机本身不会加速到同步转速以上,而采用原动机来带动电机,是可以实现的。这时的情况如图5.8(b)所示。转子导体中感应电动势、电流的有功分量及电磁转矩的方向将与电动机运行状态相反,电磁转矩为制动性质。在定子方面,因为转子电流改了方向,定子中因后者而感应的电流分量也将改变方向,此时,电机由转子转轴输入机械功率而从定子输出电功率。

  电机就处在发电机运行状态。

  3.转子反转,n<0,或s>1

  如果用其它机械拖动电机使转子向着与旋转磁势相反的方向旋转,这时转子电势和电流的方向仍将和电动机时一样,转矩的方向仍保持旋转磁势的方向,与转向相反,因此将对定子和拖动机械起制动作用.同时转子电流未改方向,定子中的电流仍和电动机时同方向,仍有有功功率从电网输入,这时电机处于“电磁制动”状态。异步电机作为电磁制动运行时,一方面定子从电网吸取电功率,另一方面,外力也必须对转子供给机械功率。此时,电机从定子和转子同时输入的功率均将变为电机内部的损耗,转化为热能消耗掉了。

  由以上分析可见:

  当o<s<l时,为电动机运行状态,异步电机主要作为电动机使用。

  当o>s>—∞时,为发电机运行状态,有时用于农村小型水电站和风力发电站。

  当∞>s>l时,为电磁制动运行状态,适用于要求快速停止和准确定位的短时运行状态。

图2 三种运行状态的比较

  例: 一台50Hz的异步电动机,额定转速nN=730r/min, 空载转差率为0.00267, 试求该电机的极数、同步转速及额定负载时的转差率。如果该电机用于起重机上,当重物下降时的转速为3000r/min,试求其转差率,此时电机运行于什么状态。

  解:由于极对数与同步转速之间有的关系,当p=4时,n1=750r/min,今已知额定转速为730r/min,它略低于同步转速,故知该电机同步转速应为750r/min,电机极数2p=8。

  于是空载转速为

n0=n1(1-s0)=750(1-0.00265)=748r/min

  额定转差率为

  如果以300r/min反转,则转差率为

  此时电机运行于电磁制动状态。


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