電機學第9章 2

1、第第3篇篇 感應(yīng)電機感應(yīng)電機 感應(yīng)電機運行時，在氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組之間存在相對運動，從而在短路轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生電流，轉(zhuǎn)子電流在磁場中受力產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)機電能量的轉(zhuǎn)換。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，運行可靠，維護方便，效率高。價格低廉，堅固耐用。缺點：吸收電網(wǎng)滯后功率，增加損耗，起動、調(diào)速性能都較差。第9章 概 述 9.1 感應(yīng)電機的基本結(jié)構(gòu) 9.1.1 感應(yīng)電機的定子 9.1.2 感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)子 （1）籠型轉(zhuǎn)子 （2）繞線型轉(zhuǎn)子 9.2 感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)差率及3種運行狀態(tài) 9.3 感應(yīng)電動機的額定值9.1 感應(yīng)電機的基本結(jié)構(gòu) 由固定的轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成。定轉(zhuǎn)子之間的小

2、間隙稱為氣隙（0.2 mm-2m）。 9.1.1 感應(yīng)電機的定子 結(jié)構(gòu)：鐵芯、定子繞組、機座和端部組成 定子鐵芯：作為電機磁路和嵌定子繞組；材料為0.5mm硅鋼片。 為嵌放定子繞組，定子鐵芯內(nèi)園均勻沖出許多形狀的相同的槽。根據(jù)電機容量大小和電壓等級定子的曹形由三種：1、半閉口槽用于小容量低壓電機的散嵌式線圈，2、半開口槽用于低壓中型電機的成行線圈；3開口槽用于大、中型的成型線圈。 定子繞組：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場和感應(yīng)電動勢。圖9-1 籠型感應(yīng)電動機結(jié)構(gòu)圖1軸 2彈簧片 3軸承 4端蓋 5定子繞組 6機座 7定子鐵心8轉(zhuǎn)子鐵心 9吊環(huán) 10出線盒 11風罩 12風扇 13軸承內(nèi)蓋圖9.2 感應(yīng)電機的定子

3、槽形(a) 半閉口槽 (b) 半開口槽 (c) 開口槽9.1.1 感應(yīng)電機的定子 機座：主要用來固定和支撐定子鐵芯、并通過機座的低腳講電機安裝固定。中型-鐵柱機座；大型-鋼板焊接 9.1.2 感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)子 結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)子鐵芯作用：作磁路和安放轉(zhuǎn)子繞組；材料：0.5 mm厚的硅鋼片疊成。轉(zhuǎn)子的槽型對感應(yīng)電機的起動性能影響：閉口槽的漏抗較大，雜散損耗較小，有利于減小噪聲，有利于減小啟動電流，有利于減小齒槽轉(zhuǎn)矩；但啟動轉(zhuǎn)矩會降低，功率因數(shù)會降低，特別是轉(zhuǎn)子的槽型對啟動性能影響較大。（4種）圖9.3 感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)子槽形轉(zhuǎn)子的繞組 轉(zhuǎn)子繞組屬于電機電路部分，感應(yīng)電動勢，流過電流和

4、產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。結(jié)構(gòu)有：籠型和繞線型 （1）籠型結(jié)構(gòu)：槽內(nèi)的導(dǎo)條和端環(huán)構(gòu)成多種閉合相對稱繞組，形式鼠籠，稱為籠型轉(zhuǎn)子。 籠型轉(zhuǎn)子有鑄鋁或者銅條與端口環(huán)焊接的兩種結(jié)構(gòu)如圖所示。 鑄鋁籠型結(jié)構(gòu)簡單，可將轉(zhuǎn)子導(dǎo)條、端環(huán)、風葉和平衡塊一起鑄成。用于小型電機和直接小于600mm一下的中型電機 銅條籠型轉(zhuǎn)子用于大型和部分的中型電機。（2）線型轉(zhuǎn)子 繞線型繞組常用三相散嵌繞組或插入式波繞組。三相繞組連城星型接法，其出線沿著轉(zhuǎn)軸分別與三個滑環(huán)鏈接，然后通過電刷接入附加電阻后再短接。如圖所示， 采用繞線型轉(zhuǎn)子的目的，在于轉(zhuǎn)子的回路加入電阻厚可調(diào)節(jié)電動機的啟動和調(diào)速性能。適用于:啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動電流小和需要調(diào)速場合

5、。 缺點：繞線造價高、制造工藝和維修復(fù)雜。圖9.4 籠型轉(zhuǎn)子繞組(a)銅導(dǎo)條 (b)鋁導(dǎo)條圖9.5 繞線型感應(yīng)電動機接線示意圖 9.2 感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)差率及3種運行狀態(tài) 9.2.1 感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)差率 將n對同步轉(zhuǎn)速n1的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用s表示，即 9.2.2 感應(yīng)電機的運行狀態(tài) （1）電動機運行狀態(tài)(9-1)（1）電動機運行狀態(tài) 當轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場相同時即n與n1同相，0 n n1，或1 S 0，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可得出感應(yīng)電動勢e2的方向，由于是閉合回路，那么i2的方向與e2，根據(jù)電磁定律可得出電磁轉(zhuǎn)矩Tem的方向如圖所示，由于電磁轉(zhuǎn)矩Tem方向與轉(zhuǎn)子方向相同，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，此時，電

6、機從電網(wǎng)吸取的電功率轉(zhuǎn)換成機械功率，從轉(zhuǎn)子軸端輸出，因此電機為電機運行狀態(tài)。（2）發(fā)電機運行狀態(tài) 感應(yīng)電機若用一臺原動機拖動，驅(qū)動轉(zhuǎn)矩T1的方向與旋轉(zhuǎn)磁場的方向相同，且nn1,或s0, 導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢，電流的方向與電動機的轉(zhuǎn)動方向相反，因此電磁轉(zhuǎn)矩Tem為制動轉(zhuǎn)矩，此時，電機由轉(zhuǎn)子傳動輸入的機械功率變換為定子繞組輸出的功率，因此感應(yīng)電機為發(fā)電狀態(tài)。（3）電磁制動狀態(tài) 接電產(chǎn)生旋 轉(zhuǎn)磁場，若用轉(zhuǎn)矩為T1的其他機械來驅(qū)動轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相反，如圖A所示，即n0，或S1，此時轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢，電流有功分量和電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)子與電動機運行狀態(tài)相同。電機仍從電網(wǎng)中吸收功率，由于電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子運動方向相反，所以電磁轉(zhuǎn)矩制動轉(zhuǎn)矩。感應(yīng)電機的從電網(wǎng)吸收的電功率和其他機械供給轉(zhuǎn)子的功率為電機內(nèi)的損耗。最終以熱能形式消耗掉。圖9.6 感應(yīng)電機的3種運行狀態(tài)(a)電磁制動 (b)電動機 (c)發(fā)電機結(jié)論 由以上分析可得： 當0s1時，為電動機運行狀態(tài)，當0s;時，為發(fā)電機運行狀態(tài)；當s1時，為為電磁制動狀態(tài)?，F(xiàn)代感應(yīng)電機主要用于電動機，僅僅在小型水電站或風力發(fā)電、抽水蓄能電站作為發(fā)電機運行，而電磁制動狀太