《異步交流電機(jī)》課件

異步交流電機(jī)課程大綱緒論交流電機(jī)的分類(lèi)異步電機(jī)的特點(diǎn)異步電機(jī)的應(yīng)用異步電機(jī)的工作原理旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電磁感應(yīng)與轉(zhuǎn)矩電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流與滑差異步電機(jī)的主要參數(shù)功率轉(zhuǎn)速電流與轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與最大轉(zhuǎn)矩異步電機(jī)的起動(dòng)特性直接啟動(dòng)降壓?jiǎn)?dòng)液阻啟動(dòng)電阻啟動(dòng)一、緒論本節(jié)課介紹異步交流電機(jī)的基本概念和分類(lèi)，并探討其特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。1.交流電機(jī)的分類(lèi)同步電機(jī)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)異步電機(jī)轉(zhuǎn)子異步旋轉(zhuǎn)直流電機(jī)使用直流電異步電機(jī)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單與直流電機(jī)相比，異步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。運(yùn)行可靠異步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易損壞，運(yùn)行可靠性高。成本低廉異步電機(jī)制造工藝成熟，成本相對(duì)較低。3.異步電機(jī)的應(yīng)用工業(yè)自動(dòng)化廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)線、機(jī)械臂、物料搬運(yùn)等領(lǐng)域，提供可靠的動(dòng)力源。家用電器空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)等電器中使用異步電機(jī)，驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等部件。交通運(yùn)輸新能源汽車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)等交通工具采用異步電機(jī)，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能。二、異步電機(jī)的工作原理異步電機(jī)的工作原理基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和電磁感應(yīng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是由定子繞組通入交流電產(chǎn)生的，磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的速度稱為同步速度。轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)1多相繞組異步電機(jī)定子繞組通常由三相繞組組成，每個(gè)繞組與交流電源相連。2磁場(chǎng)變化當(dāng)交流電源通電時(shí)，每個(gè)繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化。3合成磁場(chǎng)三個(gè)繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)合成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，其方向和大小隨時(shí)間變化。2.電磁感應(yīng)與轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)定子繞組通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體。感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)出電流，該電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩方向轉(zhuǎn)矩方向由楞次定律決定，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同。電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流與滑差轉(zhuǎn)子電流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而形成轉(zhuǎn)子電流。滑差轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速的差值稱為滑差，滑差決定轉(zhuǎn)子電流的大小。三、異步電機(jī)的主要參數(shù)異步電機(jī)的主要參數(shù)包括功率、轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩等。這些參數(shù)是衡量異步電機(jī)性能的重要指標(biāo)，也是選擇和使用異步電機(jī)時(shí)需要考慮的關(guān)鍵因素。1.功率額定功率是指電機(jī)在額定工作條件下所能輸出的最大功率。輸出功率指電機(jī)實(shí)際輸出的功率，與負(fù)載大小有關(guān)。功率因數(shù)反映電機(jī)運(yùn)行效率，功率因數(shù)越高，電機(jī)效率越高。轉(zhuǎn)速1同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速由電機(jī)電源頻率和極對(duì)數(shù)決定，反映了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速。2實(shí)際轉(zhuǎn)速異步電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速略低于同步轉(zhuǎn)速，取決于負(fù)載的大小和電機(jī)參數(shù)。3滑差滑差是同步轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速之差，表示電機(jī)轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間的相對(duì)速度。3.電流與轉(zhuǎn)矩電流電流與轉(zhuǎn)矩之間存在著直接關(guān)系。當(dāng)電機(jī)負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)矩需求也會(huì)增加。為了滿足更大的轉(zhuǎn)矩需求，電機(jī)需要更大的電流。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩是電機(jī)產(chǎn)生的扭矩，是電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力。轉(zhuǎn)矩的大小取決于電流的大小和磁場(chǎng)強(qiáng)度。4.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與最大轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩電機(jī)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，決定電機(jī)能否帶動(dòng)負(fù)載啟動(dòng)。最大轉(zhuǎn)矩電機(jī)在特定滑差下產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩，反映了電機(jī)負(fù)載能力。四、異步電機(jī)的起動(dòng)特性起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是電機(jī)在起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，它決定了電機(jī)能否克服負(fù)載阻力而起動(dòng)。起動(dòng)電流起動(dòng)電流是指電機(jī)在起動(dòng)時(shí)的電流，它通常比額定電流大很多。直接啟動(dòng)簡(jiǎn)單直接直接將電機(jī)接入電源，啟動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)便快捷。啟動(dòng)電流大啟動(dòng)時(shí)電流遠(yuǎn)大于額定電流，可能造成電源電壓波動(dòng)和設(shè)備損壞。沖擊負(fù)荷對(duì)電機(jī)和電源系統(tǒng)造成沖擊負(fù)荷，影響設(shè)備壽命。降壓?jiǎn)?dòng)降低電壓降低電機(jī)定子繞組的電壓，減少起動(dòng)電流。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也隨之降低，但起動(dòng)電流減小。3.液阻啟動(dòng)液阻啟動(dòng)液阻啟動(dòng)使用液阻來(lái)控制啟動(dòng)電流。液阻通過(guò)改變電極在液體中的深度來(lái)調(diào)整電阻值，從而控制電機(jī)電流。工作原理啟動(dòng)時(shí)，液阻電阻最大，啟動(dòng)電流較小；隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速升高，液阻逐漸減小，啟動(dòng)電流也逐漸增加，直至達(dá)到額定電流。4.電阻啟動(dòng)1增加啟動(dòng)阻抗在啟動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)在定子回路中串聯(lián)電阻器，提高啟動(dòng)時(shí)的阻抗，降低啟動(dòng)電流。2降低啟動(dòng)電流電阻啟動(dòng)降低了啟動(dòng)電流，減輕了電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，并保護(hù)了電機(jī)本身。3降低啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩電阻啟動(dòng)通常會(huì)降低啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此不適用于要求高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合。五、異步電機(jī)的控制方式異步電機(jī)控制方式是指通過(guò)改變電機(jī)運(yùn)行參數(shù)來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等性能的方法。常用的控制方式包括頻率調(diào)速、電壓調(diào)速、串聯(lián)電抗調(diào)速等。頻率調(diào)速通過(guò)改變電機(jī)電源頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。頻率越高，轉(zhuǎn)速越快，反之亦然。電壓調(diào)速通過(guò)改變電機(jī)電源電壓來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。電壓越高，轉(zhuǎn)速越快，反之亦然。頻率調(diào)速調(diào)速原理通過(guò)改變電機(jī)電源頻率來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，從而改變異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。變頻器變頻器是一種電子設(shè)備，可以將固定頻率的交流電源轉(zhuǎn)換為可變頻率的交流電源。電壓調(diào)速原理通過(guò)改變異步電機(jī)定子繞組的電壓來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，但調(diào)速范圍有限，且效率較低。應(yīng)用適用于對(duì)轉(zhuǎn)速要求不高，且對(duì)成本較為敏感的場(chǎng)合。串聯(lián)電抗調(diào)速串聯(lián)電抗在電機(jī)定子電路中串聯(lián)一個(gè)電抗器，通過(guò)改變電抗器的阻抗來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電抗器阻抗增加，電機(jī)電流減小，轉(zhuǎn)速降低。反之，電抗器阻抗減小，電機(jī)電流增加，轉(zhuǎn)速升高。應(yīng)用適用于低速大轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合，例如起重機(jī)、礦井提升機(jī)等。六、異步電機(jī)的損耗與效率銅損銅損是由于電流在電機(jī)繞組中的電阻上產(chǎn)生的熱量損失。鐵損鐵損是由于電機(jī)鐵芯中的磁滯損耗和渦流損耗造成的能量損失。銅損電流熱效應(yīng)電機(jī)繞組中的電流會(huì)產(chǎn)生熱量，這會(huì)導(dǎo)致繞組的溫度升高，并導(dǎo)致銅損。電阻的影響繞組的電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量就越多，銅損就越大。2.鐵損鐵損主要發(fā)生在電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子的鐵芯中，是由于交變磁場(chǎng)引起的鐵芯磁化過(guò)程中的能量損耗。鐵損會(huì)導(dǎo)致電機(jī)溫度升高，影響電機(jī)性能和壽命，降低效率。機(jī)械損耗軸承摩擦軸承的摩擦力會(huì)造成機(jī)械損耗。風(fēng)扇阻力風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的空氣阻力也會(huì)造成損耗。齒輪摩擦齒輪之間的摩擦力也會(huì)產(chǎn)生機(jī)械損耗。效率計(jì)算電機(jī)效率異步電機(jī)的效率是輸出功率與輸入功率之比，通常以百分比表示。計(jì)算公式效率=輸出功率/輸入功率*100%。效率因素影響電機(jī)效率的因素包括銅損、鐵損、機(jī)械損耗等。七、異步電機(jī)的檢修與維護(hù)異步電機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的動(dòng)力設(shè)備，為了確保其長(zhǎng)期可靠運(yùn)行，需要定期檢修與維護(hù)。定期檢查1外觀檢查定期檢查電機(jī)外殼是否有裂紋、變形、腐蝕等現(xiàn)象。2連接檢查檢查電源線、控制線是否接線牢固，并確認(rèn)接地線完好。3冷卻風(fēng)扇檢查冷卻風(fēng)扇是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并確保散熱通暢。4噪音振動(dòng)檢查電機(jī)運(yùn)行時(shí)是否有異常噪音和振動(dòng)，及時(shí)排除故障。2.絕緣性能檢測(cè)使用兆歐表測(cè)量電機(jī)繞組與外殼之間的絕緣電阻。檢