《交流電機(jī)基礎(chǔ)》課件

交流電機(jī)基礎(chǔ)交流電機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)中不可或缺的動(dòng)力源泉，在各種機(jī)械設(shè)備中發(fā)揮著重要作用。一、緒論本章將帶領(lǐng)大家了解交流電機(jī)基礎(chǔ)，包括交流電機(jī)的應(yīng)用、分類以及其工作原理。1.交流電機(jī)的應(yīng)用電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電和配電工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械加工、冶金、化工日常生活中家用電器、交通工具2.交流電機(jī)的分類同步電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度與電源頻率同步。異步電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度略低于電源頻率。直流電機(jī)通過電刷和換向器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子電流方向變化。特殊類型包括單相異步電機(jī)、無刷直流電機(jī)和永磁同步電機(jī)等。二、同步電機(jī)同步電機(jī)工作原理同步電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組通入直流電流，產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，稱為勵(lì)磁磁場。定子繞組通入交流電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，與轉(zhuǎn)子磁場同步旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子磁場被定子磁場拖動(dòng)，同步電機(jī)就能夠穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)。同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)同步電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁繞組、定子繞組組成。同步電機(jī)的工作原理1磁場同步轉(zhuǎn)子磁場與定子磁場同步旋轉(zhuǎn)2電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子磁場與定子磁場相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩3同步運(yùn)行轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與電源頻率同步同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)同步電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁系統(tǒng)組成。定子是靜止部分，包含定子鐵芯、定子繞組和定子外殼。轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，包括轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)子軸和轉(zhuǎn)子外殼。勵(lì)磁系統(tǒng)用于產(chǎn)生磁場，可以是直流勵(lì)磁或交流勵(lì)磁。同步電機(jī)可分為凸極式和隱極式兩種結(jié)構(gòu)。凸極式同步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，但轉(zhuǎn)速較低，功率較小。隱極式同步電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，但轉(zhuǎn)速較高，功率較大。同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行1并網(wǎng)條件頻率、電壓、相位一致2并網(wǎng)步驟閉合斷路器，使發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)同步3并網(wǎng)運(yùn)行發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行，共同供電同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式1異步起動(dòng)利用異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，然后同步化2直流起動(dòng)通過勵(lì)磁繞組通入直流電流，形成磁場3靜止同步起動(dòng)利用電力電子器件控制起動(dòng)過程三、異步電機(jī)異步電機(jī)是交流電機(jī)中應(yīng)用最廣泛的一種類型，廣泛用于各種工業(yè)設(shè)備、家用電器和交通工具。異步電機(jī)的工作原理定子繞組定子繞組通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組切割定子磁場，感應(yīng)電動(dòng)勢，產(chǎn)生電流。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子電流與定子磁場相互作用，產(chǎn)生電磁力，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。2.異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)異步電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子由定子鐵芯、定子繞組和定子外殼組成。定子鐵芯由疊壓的硅鋼片構(gòu)成，定子繞組繞在定子鐵芯上，定子外殼起保護(hù)和固定作用。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)子軸組成。轉(zhuǎn)子鐵芯也由疊壓的硅鋼片構(gòu)成，轉(zhuǎn)子繞組可以是鼠籠式或繞線式。3.異步電機(jī)的特性轉(zhuǎn)速與負(fù)載的關(guān)系:異步電機(jī)轉(zhuǎn)速隨負(fù)載增加而降低,但始終低于同步轉(zhuǎn)速.效率與負(fù)載的關(guān)系:異步電機(jī)效率在額定負(fù)載附近最高,負(fù)載過輕或過重都會(huì)降低效率.溫度特性:異步電機(jī)發(fā)熱主要來源于銅損和鐵損,溫度過高會(huì)導(dǎo)致電機(jī)絕緣老化和性能下降.異步電機(jī)的起動(dòng)方式1直接起動(dòng)簡單直接，但起動(dòng)電流大2降壓起動(dòng)降低起動(dòng)電流，保護(hù)電網(wǎng)3星形-三角形起動(dòng)起動(dòng)電流更低，適用于中小型電機(jī)4變頻起動(dòng)平滑起動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)異步電機(jī)的調(diào)速方法轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速通過改變轉(zhuǎn)子回路的電阻，改變轉(zhuǎn)子電流的大小，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。變頻調(diào)速通過改變電源頻率，改變電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，從而改變電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速?；顦O調(diào)速通過改變定子繞組的極數(shù)，改變電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，從而改變電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。四、特殊型式的交流電機(jī)除了傳統(tǒng)的同步電機(jī)和異步電機(jī)外，還有一些特殊型式的交流電機(jī)，它們擁有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能，適用于特定的應(yīng)用場景。單相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單單相異步電機(jī)通常具有更簡單的結(jié)構(gòu)，與三相異步電機(jī)相比，它們只有一個(gè)繞組。應(yīng)用廣泛這類電機(jī)在日常生活中廣泛應(yīng)用于家用電器、小型工具和各種其他設(shè)備。起動(dòng)特性由于只有一個(gè)繞組，單相異步電機(jī)需要額外的起動(dòng)機(jī)制來啟動(dòng)，例如起動(dòng)電容或起動(dòng)繞組。無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單無刷直流電機(jī)沒有傳統(tǒng)的機(jī)械換向器，結(jié)構(gòu)更加緊湊，可靠性更高。效率高無刷直流電機(jī)由于沒有機(jī)械摩擦，效率更高，能量損耗更小?？刂旗`活無刷直流電機(jī)可以方便地進(jìn)行速度和轉(zhuǎn)矩控制，適用于各種應(yīng)用場景。3.永磁同步電機(jī)采用永磁體作為轉(zhuǎn)子磁場源，無需勵(lì)磁繞組效率高、體積小、重量輕轉(zhuǎn)速范圍寬、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快五、交流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)交流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)控制的關(guān)鍵，它將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并通過控制實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度、轉(zhuǎn)矩和位置等特性。變頻器驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)速度變頻器通過改變電機(jī)電源頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。提高效率變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以優(yōu)化電機(jī)運(yùn)行，降低能耗，提高系統(tǒng)效率。保護(hù)電機(jī)變頻器提供過載、過流、過壓等保護(hù)功能，延長電機(jī)使用壽命。伺服系統(tǒng)高精度控制伺服系統(tǒng)能夠精確控制電機(jī)轉(zhuǎn)速、位置和力矩，適用于需要精確控制的應(yīng)用場景。閉環(huán)反饋伺服系統(tǒng)通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測電機(jī)狀態(tài)，并根據(jù)反饋信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)精確控制。廣泛應(yīng)用伺服系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人、航空航天等領(lǐng)域，在提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量方面發(fā)揮重要作用。矢量控制1精確控制矢量控制是通過對電機(jī)電流矢量進(jìn)行精確控制，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的精確控制。2高性能矢量控制可以實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，高精度，高效率的電機(jī)控制，提高電機(jī)性能。3廣泛應(yīng)用矢量控制廣泛應(yīng)用于伺服系統(tǒng)，機(jī)器人，機(jī)床等需要高精度控制的場合。無傳感器控制成本降低減少傳感器成本，簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)?？煽啃蕴嵘齻鞲衅鞴收宵c(diǎn)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。應(yīng)用范圍擴(kuò)大適用于傳感器難以安裝或成本過高的場合。六、交流電機(jī)的維護(hù)和保護(hù)定期維護(hù)和保護(hù)對確保交流電機(jī)可靠運(yùn)行至關(guān)重要，可以延長其使用壽命，減少故障發(fā)生率。交流電機(jī)的常見故障繞組故障短路、斷路、匝間短路等都會(huì)導(dǎo)致電機(jī)性能下降或無法正常工作。軸承故障軸承磨損、潤滑不足、異物進(jìn)入等都會(huì)造成電機(jī)振動(dòng)、噪音增大，甚至卡死。冷卻系統(tǒng)故障冷卻風(fēng)扇損壞、冷卻液不足、散熱器堵塞等都會(huì)導(dǎo)致電機(jī)過熱，影響使用壽命。交流電機(jī)的絕緣狀態(tài)檢查1絕緣電阻測試使用兆歐表測量電機(jī)繞組與機(jī)殼之間的絕緣電阻，確保其符合標(biāo)準(zhǔn)要求。2耐壓試驗(yàn)對電機(jī)繞組進(jìn)行高壓測試，以檢驗(yàn)絕緣的耐受能力，確保其能夠承受運(yùn)行電壓。3絕緣等級判斷根據(jù)測試結(jié)果判斷電機(jī)絕緣等級是否符