chap9异步电机的理论分析与工作特性.ppt

异步电动机的特点 异步电机又称感应电机，主要作电动机运行。分为三相和单相异步电机。主要介绍三相异步电动机。转子转速n与磁场同步转速n1间存在一定差异。asynchronous 优点：结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠，效率较高，价格低廉，坚固耐用。 缺点： ①转速不易调节 ②鼠笼式异步电动机的起动性能较差 ③功率因数滞后，激磁电流由电网供给 异步电动机的结构 一、异步电动机的定子 定子铁心core——磁路部分，放置定子绕组。 一般采用导磁性能良好和比损耗小的厚0.5mm电工硅钢片叠成。 为了嵌放定子绕组，在定子铁心内圆冲出许多形状相同的槽——定子槽slot。 定子绕组stator winding——电路部分——感应电势。 机座——固定和支撑定子铁心。 2．定子槽形 3．定子绕组 定子绕组通常应用双层短距绕组，小型电机可应用单层绕组。 二、异步电动机的转子 转子铁心——磁路，一般由硅钢片叠成。在转子铁心上开有槽，以供放置或浇注转子绕组。 转子绕组——感应电势、流过电流和产生电磁转矩。 转轴shaft 1. 转子铁心 2．转子槽 槽形的选择主要决定于对运行性能和起动性能的要求。 3．转子绕组 鼠笼式转子squirrel-cage rotor：焊接，铸铝。 线绕转子wound rotor： 铁芯上绕有一对称绕组，和定子绕组有相同的极数，且制成相同的相数。 通常采用对称的三相绕组，连接成星形。 转子的一端装有三个集电环，各与转子绕组的三个起始端相连接。每个集电环上各有一电刷，通过电刷把转子绕组与外接变阻器相接。 (画一示意图） 安装变阻器的目的是改善起动特性(增加起动转短，减小起动电流)或用以调节电动机的转速。 线绕转子绕组采用波绕组或叠绕组。 设槽数Z＝24，极数2p＝4，相数m=3，则每极每相梢数q＝2，相距角a=30° 4. 转轴 shaft 三、异步电机的气隙air gap 特点——气隙很小，在中、小型电机中，气隙一般为0.2-2.0毫米。 气隙大小对电机性能有很大的影响 气隙大：磁阻大，励磁电流（空载电流）大，功率因数低；气隙磁场谐波含量（漏磁引起附加损耗）减少，改善启动性能。 气隙小：按加工可能及机械安全所限制。 四、异步电机的铭牌 异步电动机的额定值 额定功率PN，指电动机在额定方式下运行时，转轴上输出的机械功率（W或kW）。 额定电压UN，指电动机在额定方式运行时定子绕组应加的线电压（V或kV）。 额定电流IN，指电动机在额定电压和额定功率状态下运行时，流入定子绕组的额定线电流（A）。 额定频率f，我国工业频率为50HZ。 额定转速nN，指在额定状态下运行时的转子转速（r／min）。 对三相电动机，额定功率： 三相异步电动机的主要技术指标是指效率、功率因数、起动性能（堵转转矩、堵转电流和起动过程中的最小转矩）、最大转矩和噪声、振动。 第二节 异步电机的运行状态和磁场 一、异步电机的运行状态 三种运行方式①电动机运行②发电机运行③电磁制动 1、电动机运行 异步电动机工作原理如图 定子绕组加三相交流电源 有对称电流通过，产生旋转磁场，逆时针转动，转子绕组顺时针切割磁场感应电势，在自行回路的转子绕组产生电流，和磁场作用产生和旋转磁场同方向的电磁转矩，使电机以转速n转动，这样，电能转为机械能。电动机的电磁情况如下图 转差率fractional slip 结论： 异步电动机的转速常在同步转速以下。转子的转速在0≤n＜n1范围内，即在1≥s＞0范围内。 从定子角度，定子上的电流有功分量与定子电势方向相反，电功率为负值，说明定子从电网吸收电功率。 2、发电机运行 在转子上施加原动力矩拖动转子以大于同步转速顺着旋转磁场方向旋转。 n ＞ n1 ,0 ＞ s.电磁情况如下图。转子逆时针切割磁场感应电势e2 I2a 结论：异步电机作为发电机运行，转速需大于同步转速，即n＞n1，s＜0。 3、电磁制动 转子在外力拖动下使其旋转方向与旋转磁场的旋转方向相反，则旋转磁场切割转子导体的相对转速大于同步转速 。 电机的n应取负值，相对转速大于同步转速，即n＜0，s＞l 电磁情况如下图 电磁转矩和n反向，转子要克服电磁转矩得到机械功率。 定子电势和电流反方向，定子绕组从电网吸收电功率。这两部分功率都转为转子铜耗变为热量，电机温升很高。 小 结 重点掌握：异步电机的基本作用原理。 异步运行的基本条件：异步电机转子与基波旋转磁场之间存在有相对运动，在闭合的转子导体中将出现感应电势、电流，于是产生电磁转矩，其相对运动状况用转差率s来表示。 s是反映异步电机运行状态和负载情况的一个基本变量。 主磁通和漏磁通 一、主磁通mutual leakage φm 主磁通——