電機學—異步電機

1、第五章第五章 異步電機異步電機 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) 異步電機的基本結構異步電機的基本結構 異步電動機的額定值異步電動機的額定值概述概述2一、異步電機的基本工作原理一、異步電機的基本工作原理 異步電機定子三相對稱繞組接在三相對稱交流電網(wǎng)上，轉子繞組對稱短路。 定子繞組中流過三相對稱電流，在氣隙中產(chǎn)生基波旋轉磁場。 氣隙旋轉磁場在短路的轉子繞組中感應電動勢并產(chǎn)生電流，該電流與氣隙中的旋轉磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉矩，實現(xiàn)異步電機的運行。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 異步電機主要作電動機使用。 主要優(yōu)點：結構

2、簡單、運行可靠、制造容易、價格低廉、堅固耐用，有較高的效率和相當好的工作特性。 缺點：目前尚不能經(jīng)濟地在較大范圍內(nèi)平滑調速，以及它必須從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率。 分類：4二、異步電機的基本結構二、異步電機的基本結構異步電機外形圖 異步電機結構圖5二、異步電機的基本結構二、異步電機的基本結構1. 定子 定子鐵心：電機主磁路的組成部分，并嵌放定子繞組。由厚度為0.5mm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形狀相同的槽。6二、異步電機的基本結構二、異步電機的基本結構 定子鐵心的槽形主要有三種：半閉口槽適用于小型異步電機，其繞組是用圓導線繞成的。半開口槽適用于低壓中型

3、異步電機，其繞組是成型線圈。開口槽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的成型線圈。 7二、異步電機的基本結構二、異步電機的基本結構2. 定子 定子繞組：構成電路部分。其作用是感應電動勢、流過電流、實現(xiàn)機電能量轉換。 機座：固定和支撐定子鐵心。因此要求有足夠的機械強度。8二、異步電機的基本結構二、異步電機的基本結構2. 轉子 轉子鐵心：電機主磁路的組成部分，并放置轉子繞組。由厚度為0.5mm的硅鋼片疊裝而成，在轉子外圓周上沖制均勻分布的形狀相同的槽。 轉子繞組：構成電路部分。有兩種結構型式：籠型繞組和繞線型繞組。 轉軸：支撐轉子鐵心和輸出、輸入機械轉矩。 9二、異步電機的基

4、本結構二、異步電機的基本結構2. 轉子 籠型繞組：在轉子鐵心均勻分布的每個槽內(nèi)各放置一根導體，在鐵心兩端放置兩個端環(huán)，分別把所有的導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。10二、異步電機的基本結構二、異步電機的基本結構2. 轉子 繞線型繞組：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軸上三個滑環(huán)上，再通過電刷與外電路接通。繞線型轉子的特點是可以通過滑環(huán)電刷在轉子回路中接入附加電阻，以改善電動機的起動性能、調節(jié)其轉速。 11二、異步電機的基本結構二、異步電機的基本結構 3. 氣

5、隙 定、轉子之間的間隙，也是電機主磁路的組成部分。 氣隙大小對異步電機的性能影響很大。 為了減小電機主磁路的磁阻，降低電機的勵磁電流，提高電機的功率因數(shù)，氣隙應盡可能小。異步電機氣隙長度應為定、轉子在運行中不發(fā)生機械摩擦所允許的最小值。 中、小型異步電機中，氣隙長度一般為0.21.5mm。12三、異步電動機的額定值三、異步電動機的額定值u 額定功率PN：是轉軸上輸出的機械功率，單位為W或kW。 u 額定電壓UN：施加在定子繞組上的線電壓，單位為V。 u 額定電流IN：電動機在額定電壓、額定頻率下，軸端輸出額定功率時，定子繞組的線電流，單位為A。 u 額定頻率fN：我國電網(wǎng)頻率fN=50Hz。

6、u 額定轉速nN：電動機在額定電壓、額定頻率、軸端輸出額定功率時，轉子的轉速，單位為r/min。u 額定效率N。u 額定功率因數(shù)cosN。 三相異步電動機額定值之間的關系NNNNNcos3IUP 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、異步電機的轉差率一、異步電機的轉差率同步轉速n1-定子繞組中流過頻率為f1的三相對稱電流，在氣隙中產(chǎn)生的基波旋轉磁場相對于定子繞組的轉速為n1。該轉速大小取決于電流的頻率f1和繞組的極對數(shù)p，轉向為從超前電流相繞組轉向滯后電流相繞組。轉子轉速n-轉子的機械轉速。pfn116011nnns轉差率s-同步轉速n1與轉子轉速n之差對同步轉速n1之比值1

7、4 異步電機的轉子可以是帶負載機，也可以是由原動機驅動，在不同的轉子外部條件下，異步電機將運行于不同的轉速和不同的轉差率，對應不同的運行狀態(tài)。根據(jù)轉差率的正負、大小，異步電機分別對應于電動機、發(fā)電機、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)轉子側：Tem與n同轉向，Tem為驅動轉矩，Tem0，發(fā)出機械功率定子側：E1與I1的有功電流I1a反方向 ，E1I1an1 s0：發(fā)電機狀態(tài) 轉子側：Tem與n反轉向，Tem為制動轉矩，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) 轉子側：Tem與n反轉向，Tem為制動轉矩，Tem0，吸收機械功率 定子側：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