电机学 第2版 教学课件 作者 徐德淦 李祖明 chap03_异步电机.ppt

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1、异步电机的理论分析与运行特性Polyphaseinductionmachine异步电动机的特点异步电机，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定子stator：固定部分转子rotor：旋转部分气隙airgap：很小，0.2-1mm对电机性能影响很大一、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

2、性能良好和比损耗小的电工硅钢片叠成。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statorwinding——电路部分——感应电势。机座——固定和支撑定子铁心。1.定子铁心2．定子槽形散嵌绕组成型绕组效率和功率因数较高绕组嵌线工艺复杂小容量及中型低压电机可嵌放成型线圈大型低压电动机绝缘放置可靠、绕组下线方便高压电动机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

3、应电势、流过电流和产生电磁转矩。转轴shaft1.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-cagerotor：焊接，铸铝。斜槽形式线绕转子woundrotor：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。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

4、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airgap特点——气隙很小，在中、小型电机中，气隙一般为0.2-1.5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。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

5、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。异步电机的基本原理三种运行方式①电动机运行②发电机运行③电磁制动分析时，从作用于转子上的电磁力或电磁转矩Torque的方向，以及定子电势e和定子电流i有功分量所产

6、生的电功率的正负来判断电机的运行状态。电磁过程异步电动机定子上有三相对称的交流绕组；三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时，将在电机气隙空间产生旋转磁场；转子绕组的导体处于旋转磁场中；转子导体切割磁力线，并产生感应电势，判断感应电势方向。转子导体通过端环自成闭路，流过感应电流。感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力，判断电磁力的方向。电磁力作用在转子上将产生电磁转矩，并驱动转子旋转。根据以上电磁感应原理，异步电动机也叫感应电动机。一、电动机运行当一对称的三相电流通入异步电机的定子绕组时，在空气隙中便产生一旋转磁场以同步转速n1旋转

7、。转子导体切割磁力线，并产生感应电势——条件。转子导体中的感应电流与旋转磁场相互作用，使转子导体上受到一电磁力Fe，其方向与旋转磁场的旋转方向相同。在电磁力的作用下形成电磁转矩，拖动转子顺着旋转磁场方向旋转。电磁力Fe为原动力，相应的电磁转矩为驱动转矩，负载力F为阻力，相应的转矩为阻力矩。转子导体切割磁力线，产生感应电势转子必须与旋转磁场保持一定的速度差当一对称的三相电流通入异步电机的定子绕组时，在空气隙中便产生一旋转磁场以同步转速n1旋转。转子导体切割磁力线，并产生感应电势——条件。转子导体中的感应电流与旋转磁场相互作用，使转

8、子导体上受到一电磁力Fe，其方向与旋转磁场的旋转方向相同。在电磁力的作用下形成电磁转矩，拖动转子顺着旋转磁场方向旋转。转差率fractionalslip在电动机状态，n总小于同步转速n1，旋转磁场切割转子的相对转速为n1-n，称为转差速度slip。定义转差率sf