異步電機結(jié)構(gòu)和基本工作原理

1、電機學(xué)電機學(xué)Electric Machinery第十八章第十八章異步電機的結(jié)構(gòu)和工作原理異步電機的結(jié)構(gòu)和工作原理第十八章第十八章 異步電機的結(jié)構(gòu)和工作原理異步電機的結(jié)構(gòu)和工作原理 異步電機的基本工作原理異步電機的基本工作原理 異步電機的三種運行狀態(tài)異步電機的三種運行狀態(tài) 異步電機的基本結(jié)構(gòu)異步電機的基本結(jié)構(gòu) 異步電動機的額定值異步電動機的額定值 概述概述2022年3月30日第十八章 異步電機的結(jié)構(gòu)和基本工作原理3一、異步電機的基本工作原理一、異步電機的基本工作原理 異步電機異步電機定子定子三相對稱繞三相對稱繞組組接在三相對稱交流電網(wǎng)接在三相對稱交流電網(wǎng)上，上，轉(zhuǎn)子繞組對稱短路轉(zhuǎn)子繞組對稱短路。

2、 定子繞組中流過三相對稱定子繞組中流過三相對稱電流，在氣隙中產(chǎn)生基波旋轉(zhuǎn)電流，在氣隙中產(chǎn)生基波旋轉(zhuǎn)磁場。磁場。 氣隙旋轉(zhuǎn)磁場在氣隙旋轉(zhuǎn)磁場在短路的轉(zhuǎn)子短路的轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動勢并產(chǎn)生電流繞組中感應(yīng)電動勢并產(chǎn)生電流，該電流與氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場，該電流與氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)，實現(xiàn)異步電機的運行。異步電機的運行。2022年3月30日第十八章 異步電機的結(jié)構(gòu)和基本工作原理4一、異步電機的基本工作原理一、異步電機的基本工作原理 異步電機主要作電動機使用。異步電機主要作電動機使用。 主要優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、制造容易、價格主要優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、制造容易、

3、價格低廉、堅固耐用，有較高的效率和相當好的工作特低廉、堅固耐用，有較高的效率和相當好的工作特性。性。 缺點：目前尚不能經(jīng)濟地在較大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，缺點：目前尚不能經(jīng)濟地在較大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，以及它必須從以及它必須從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率電網(wǎng)吸收滯后的無功功率。 分類：分類：2022年3月30日第十八章 異步電機的結(jié)構(gòu)和基本工作原理5按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分2022年3月30日第十八章 異步電機的結(jié)構(gòu)和基本工作原理6二、異步電機的基本結(jié)構(gòu)二、異步電機的基本結(jié)構(gòu)異步電機外形圖 異步電機結(jié)構(gòu)圖2022年3月30日第十八章 異步電機的結(jié)構(gòu)和基本工作原理7二、異步電機的基本結(jié)構(gòu)二、異步電機的基本結(jié)構(gòu)1.

4、 定子定子 定子鐵心：定子鐵心：電機主磁路的組成部分，并嵌放定子繞電機主磁路的組成部分，并嵌放定子繞組。由厚度為組。由厚度為0.5mm的硅鋼片疊裝而成。為了嵌放的硅鋼片疊裝而成。為了嵌放定子繞組，在定子沖片內(nèi)圓周上均勻地沖制若干個定子繞組，在定子沖片內(nèi)圓周上均勻地沖制若干個形狀相同的槽。形狀相同的槽。2022年3月30日第十八章 異步電機的結(jié)構(gòu)和基本工作原理8二、異步電機的基本結(jié)構(gòu)二、異步電機的基本結(jié)構(gòu) 定子鐵心的槽形主要有三種：定子鐵心的槽形主要有三種：半閉口槽半閉口槽適用于小型異步適用于小型異步電機，其繞組是用圓導(dǎo)線繞成的。電機，其繞組是用圓導(dǎo)線繞成的。半開口槽半開口槽適用于低壓適用于低壓

5、中型異步電機，其繞組是成型線圈。中型異步電機，其繞組是成型線圈。開口槽開口槽適用于高壓適用于高壓大中型異步電機，其繞組是用絕緣帶包扎并浸漆處理過大中型異步電機，其繞組是用絕緣帶包扎并浸漆處理過的成型線圈。的成型線圈。 2022年3月30日第十八章 異步電機的結(jié)構(gòu)和基本工作原理9二、異步電機的基本結(jié)構(gòu)二、異步電機的基本結(jié)構(gòu)2. 定子定子 定子繞組：定子繞組：構(gòu)成電路部分。其作用是感應(yīng)電動勢、構(gòu)成電路部分。其作用是感應(yīng)電動勢、流過電流、實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。流過電流、實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。 機座：機座：固定和支固定和支撐定子鐵心。因撐定子鐵心。因此要求有足夠的此要求有足夠的機械強度。機械強度。2022年3

6、月30日第十八章 異步電機的結(jié)構(gòu)和基本工作原理10二、異步電機的基本結(jié)構(gòu)二、異步電機的基本結(jié)構(gòu)2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心：電機主磁路的組成部分，并放置轉(zhuǎn)子：電機主磁路的組成部分，并放置轉(zhuǎn)子繞組。由厚度為繞組。由厚度為0.5mm的硅鋼片疊裝而成，在轉(zhuǎn)的硅鋼片疊裝而成，在轉(zhuǎn)子外圓周上沖制均勻分布的形狀相同的槽。子外圓周上沖制均勻分布的形狀相同的槽。 轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組：構(gòu)成電路部分。有兩種結(jié)構(gòu)型式：籠：構(gòu)成電路部分。有兩種結(jié)構(gòu)型式：籠型繞組和繞線型繞組。型繞組和繞線型繞組。 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸：支撐轉(zhuǎn)子鐵心和輸出、輸入機械轉(zhuǎn)矩。：支撐轉(zhuǎn)子鐵心和輸出、輸入機械轉(zhuǎn)矩。 2022年3月30日第十八章 異步電機

7、的結(jié)構(gòu)和基本工作原理11二、異步電機的基本結(jié)構(gòu)二、異步電機的基本結(jié)構(gòu)2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 籠型繞組籠型繞組：在轉(zhuǎn)子鐵心均勻分布的每個槽內(nèi)各放置一：在轉(zhuǎn)子鐵心均勻分布的每個槽內(nèi)各放置一根導(dǎo)體，在鐵心兩端放置兩個端環(huán)，分別把所有的導(dǎo)體根導(dǎo)體，在鐵心兩端放置兩個端環(huán)，分別把所有的導(dǎo)體伸出槽外部分與端環(huán)聯(lián)接起來。這種籠型繞組一般為鋁伸出槽外部分與端環(huán)聯(lián)接起來。這種籠型繞組一般為鋁澆鑄的，對中大型電機為減小損耗、提高效率，往往采澆鑄的，對中大型電機為減小損耗、提高效率，往往采用銅條焊接而成。用銅條焊接而成。2022年3月30日第十八章 異步電機的結(jié)構(gòu)和基本工作原理12二、異步電機的基本結(jié)構(gòu)二、異步電機的基本結(jié)

8、構(gòu)2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 繞線型繞組繞線型繞組：與定子繞組相似、極數(shù)相同的三相對稱繞組：與定子繞組相似、極數(shù)相同的三相對稱繞組。一般接成星形。將三相繞組的三個引出線分別接到轉(zhuǎn)軸上。一般接成星形。將三相繞組的三個引出線分別接到轉(zhuǎn)軸上三個滑環(huán)上，再通過電刷與外電路接通。繞線型轉(zhuǎn)子的特點三個滑環(huán)上，再通過電刷與外電路接通。繞線型轉(zhuǎn)子的特點是可以通過滑環(huán)電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入附加電阻，以改善電是可以通過滑環(huán)電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入附加電阻，以改善電動機的起動性能、調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。動機的起動性能、調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。 2022年3月30日第十八章 異步電機的結(jié)構(gòu)和基本工作原理132022年3月30日第十八章 異步電機的結(jié)構(gòu)和基本

9、工作原理14二、異步電機的基本結(jié)構(gòu)二、異步電機的基本結(jié)構(gòu) 3. 氣隙氣隙 定、轉(zhuǎn)子之間的間隙，定、轉(zhuǎn)子之間的間隙，也是電機主磁路的組成部分。也是電機主磁路的組成部分。 氣隙大小對異步電機的性氣隙大小對異步電機的性能影響很大。能影響很大。 為了減小電機主磁路的磁為了減小電機主磁路的磁阻，降低電機的勵磁電流，提阻，降低電機的勵磁電流，提高電機的功率因數(shù)，高電機的功率因數(shù)，氣隙應(yīng)盡氣隙應(yīng)盡可能小可能小。異步電機氣隙長度應(yīng)。異步電機氣隙長度應(yīng)為定、轉(zhuǎn)子在運行中不發(fā)生機為定、轉(zhuǎn)子在運行中不發(fā)生機械摩擦所允許的最小值。械摩擦所允許的最小值。 中、小型異步電機中，氣中、小型異步電機中，氣隙長度一般為隙長度一

10、般為0.21.5mm。2022年3月30日第十八章 異步電機的結(jié)構(gòu)和基本工作原理15cosNNPNUNIf三、異步電動機的額定值三、異步電動機的額定值NNNNNcos3IUP 2022年3月30日第十八章 異步電機的結(jié)構(gòu)和基本工作原理16Nn2()9550( /min)NNNP kWTnr.2022年3月30日第十八章 異步電機的結(jié)構(gòu)和基本工作原理172 2、對于中低壓電動機：、對于中低壓電動機：三、異步電動機的額定值三、異步電動機的額定值5.2 異步電機的三種運行狀態(tài)異步電機的三種運行狀態(tài)一、異步電機的轉(zhuǎn)差率一、異步電機的轉(zhuǎn)差率同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速n1-定子繞組中流過頻率為定子繞組中流過頻率為f

11、1的三相的三相對稱電流，在氣隙中產(chǎn)生的基波旋轉(zhuǎn)磁場相對對稱電流，在氣隙中產(chǎn)生的基波旋轉(zhuǎn)磁場相對于定子繞組的轉(zhuǎn)速為于定子繞組的轉(zhuǎn)速為n1。該轉(zhuǎn)速大小取決于電該轉(zhuǎn)速大小取決于電流的頻率流的頻率f1和繞組的極對數(shù)和繞組的極對數(shù)p，轉(zhuǎn)向為從轉(zhuǎn)向為從超前電超前電流相繞組流相繞組轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向滯后電流相繞組滯后電流相繞組。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n-轉(zhuǎn)子的機械轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子的機械轉(zhuǎn)速。pfn116011nnns轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s-同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差之差對同步轉(zhuǎn)速對同步轉(zhuǎn)速n1之比值之比值2022年3月30日第十八章 異步電機的結(jié)構(gòu)和基本工作原理19 異步電機的轉(zhuǎn)子可以是帶負載機，也可以是由原動機異步

12、電機的轉(zhuǎn)子可以是帶負載機，也可以是由原動機驅(qū)動，在不同的轉(zhuǎn)子外部條件下，異步電機將運行于不同驅(qū)動，在不同的轉(zhuǎn)子外部條件下，異步電機將運行于不同的轉(zhuǎn)速和不同的轉(zhuǎn)差率，對應(yīng)不同的運行狀態(tài)。根據(jù)轉(zhuǎn)差的轉(zhuǎn)速和不同的轉(zhuǎn)差率，對應(yīng)不同的運行狀態(tài)。根據(jù)轉(zhuǎn)差率的正負、大小，率的正負、大小，異步電機分別對應(yīng)于電動機、發(fā)電機、異步電機分別對應(yīng)于電動機、發(fā)電機、電磁制動等三種不同運行狀態(tài)電磁制動等三種不同運行狀態(tài)。二、異步電機的三種運行狀態(tài)二、異步電機的三種運行狀態(tài)1. 0ns0：電動機狀態(tài)電動機狀態(tài)轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)子側(cè)：Tem與與n同轉(zhuǎn)向，同轉(zhuǎn)向，Tem為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，Tem0，發(fā)出機械功率發(fā)出機械功率定子側(cè)：定子側(cè)：E1與與I1的有功電流的有功電流I1a反方向反方向 ，E1I1an1 s0：發(fā)電機狀態(tài) 轉(zhuǎn)子側(cè)：Tem與n反轉(zhuǎn)向，Tem為制動轉(zhuǎn)矩，Tem0，發(fā)出電功率 此時，吸收機械功率 發(fā)出電功率：發(fā)電機3. n1：電磁制動狀態(tài) 轉(zhuǎn)子側(cè)：Tem與n反轉(zhuǎn)向，Tem為制動轉(zhuǎn)矩，Tem0，吸收機械功率 定子側(cè)：E1與I1的有功電流I1a反方向，E1I1a11s0s0n00nn1 由上分析可見，異步電機只有定子側(cè)是外加電源由上分析可見，異步電機只有定子側(cè)是外加電源的，轉(zhuǎn)子側(cè)的電動勢和電流，均是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場感的，轉(zhuǎn)子側(cè)的電