異步電機(jī)結(jié)構(gòu)和基本工作原理課件

1、電機(jī)學(xué)Electric Machinery第十八章異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理電機(jī)學(xué)Electric Machinery第十八章第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 異步電機(jī)的基本工作原理異步電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài) 異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 異步電動(dòng)機(jī)的額定值概述第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 異步電機(jī)2022年10月6日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理3一、異步電機(jī)的基本工作原理 異步電機(jī)定子三相對(duì)稱繞組接在三相對(duì)稱交流電網(wǎng)上，轉(zhuǎn)子繞組對(duì)稱短路。 定子繞組中流過(guò)三相對(duì)稱電流，在氣隙中產(chǎn)生基波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在短路的轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生電流，該電流與氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩

2、，實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)的運(yùn)行。2022年10月2日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理32022年10月6日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理4一、異步電機(jī)的基本工作原理異步電機(jī)主要作電動(dòng)機(jī)使用。主要優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、制造容易、價(jià)格低廉、堅(jiān)固耐用，有較高的效率和相當(dāng)好的工作特性。缺點(diǎn)：目前尚不能經(jīng)濟(jì)地在較大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，以及它必須從電網(wǎng)吸收滯后的無(wú)功功率。 分類：2022年10月2日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理42022年10月6日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理5 繞線型異步電動(dòng)機(jī) 鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分2022年10月2日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理

3、52022年10月6日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理6二、異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)異步電機(jī)外形圖 異步電機(jī)結(jié)構(gòu)圖2022年10月2日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理62022年10月6日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理7二、異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1. 定子 定子鐵心：電機(jī)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(gè)形狀相同的槽。2022年10月2日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理72022年10月6日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理8二、異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 定子鐵心的槽形主要有三種：半閉口槽適用

4、于小型異步電機(jī)，其繞組是用圓導(dǎo)線繞成的。半開(kāi)口槽適用于低壓中型異步電機(jī)，其繞組是成型線圈。開(kāi)口槽適用于高壓大中型異步電機(jī)，其繞組是用絕緣帶包扎并浸漆處理過(guò)的成型線圈。 2022年10月2日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理82022年10月6日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理9二、異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2. 定子 定子繞組：構(gòu)成電路部分。其作用是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、流過(guò)電流、實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。 機(jī)座：固定和支撐定子鐵心。因此要求有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。2022年10月2日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理92022年10月6日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理10二、異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2. 轉(zhuǎn)

5、子 轉(zhuǎn)子鐵心：電機(jī)主磁路的組成部分，并放置轉(zhuǎn)子繞組。由厚度為0.5mm的硅鋼片疊裝而成，在轉(zhuǎn)子外圓周上沖制均勻分布的形狀相同的槽。 轉(zhuǎn)子繞組：構(gòu)成電路部分。有兩種結(jié)構(gòu)型式：籠型繞組和繞線型繞組。 轉(zhuǎn)軸：支撐轉(zhuǎn)子鐵心和輸出、輸入機(jī)械轉(zhuǎn)矩。 2022年10月2日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理12022年10月6日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理11二、異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2. 轉(zhuǎn)子 籠型繞組：在轉(zhuǎn)子鐵心均勻分布的每個(gè)槽內(nèi)各放置一根導(dǎo)體，在鐵心兩端放置兩個(gè)端環(huán)，分別把所有的導(dǎo)體伸出槽外部分與端環(huán)聯(lián)接起來(lái)。這種籠型繞組一般為鋁澆鑄的，對(duì)中大型電機(jī)為減小損耗、提高效率，往往采用銅條焊接而成。

6、2022年10月2日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理12022年10月6日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理12二、異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2. 轉(zhuǎn)子 繞線型繞組：與定子繞組相似、極數(shù)相同的三相對(duì)稱繞組。一般接成星形。將三相繞組的三個(gè)引出線分別接到轉(zhuǎn)軸上三個(gè)滑環(huán)上，再通過(guò)電刷與外電路接通。繞線型轉(zhuǎn)子的特點(diǎn)是可以通過(guò)滑環(huán)電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入附加電阻，以改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能、調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。 2022年10月2日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理12022年10月6日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理13特點(diǎn)：可以在轉(zhuǎn)子繞組中串入附加電阻，來(lái)改善電機(jī)的起動(dòng)性能或作轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)用。 下圖是三相繞

7、線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。繞組的三個(gè)出線端子接到固定在轉(zhuǎn)軸上的三銅環(huán)上，通過(guò)電刷引出。2022年10月2日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理12022年10月6日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理14二、異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 3. 氣隙 定、轉(zhuǎn)子之間的間隙，也是電機(jī)主磁路的組成部分。 氣隙大小對(duì)異步電機(jī)的性能影響很大。 為了減小電機(jī)主磁路的磁阻，降低電機(jī)的勵(lì)磁電流，提高電機(jī)的功率因數(shù)，氣隙應(yīng)盡可能小。異步電機(jī)氣隙長(zhǎng)度應(yīng)為定、轉(zhuǎn)子在運(yùn)行中不發(fā)生機(jī)械摩擦所允許的最小值。 中、小型異步電機(jī)中，氣隙長(zhǎng)度一般為0.21.5mm。2022年10月2日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理12022年10月6日第

8、十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理155）額定功率因數(shù) 指電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)定子側(cè)的功率因數(shù)；1）額定功率 （kW）指額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)軸上的輸出機(jī)械功率；2）額定電壓 （V）指加在繞組上的線電壓；3）額定電流 （A）指定子繞組中的線電流；4）額定頻率 （Hz）我國(guó)工業(yè)用頻率為50Hz；三、異步電動(dòng)機(jī)的額定值2022年10月2日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理12022年10月6日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理166）額定轉(zhuǎn)速 （r/min）指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速；（N m）7）電動(dòng)機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩計(jì)算式為.思考：如果轉(zhuǎn)矩單位為kg m，該如何計(jì)算？.提示：1、 對(duì)于高壓電動(dòng)機(jī)，

9、定子繞組只有三根出線，只要電源電壓符合電動(dòng)機(jī)銘牌電壓值便可使用。2022年10月2日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理12022年10月6日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理172）如銘牌上標(biāo)有“380V、D聯(lián)結(jié)”時(shí)，表示電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)只能采用“D”聯(lián)結(jié)，但是在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中可接380V電源，繞組采用“Y”聯(lián)結(jié)，起動(dòng)完畢，恢復(fù)“D”聯(lián)結(jié)。1）如銘牌上標(biāo)有“380/220V、Y/D聯(lián)結(jié)”時(shí)，表示電源電壓為380V時(shí)，電機(jī)繞組采用“Y”聯(lián)結(jié)；電源電壓為220V時(shí)，采用“D”聯(lián)結(jié)。2、對(duì)于中低壓電動(dòng)機(jī)：三、異步電動(dòng)機(jī)的額定值2022年10月2日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理15.2

10、 異步電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)一、異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率同步轉(zhuǎn)速n1-定子繞組中流過(guò)頻率為f1的三相對(duì)稱電流，在氣隙中產(chǎn)生的基波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)于定子繞組的轉(zhuǎn)速為n1。該轉(zhuǎn)速大小取決于電流的頻率f1和繞組的極對(duì)數(shù)p，轉(zhuǎn)向?yàn)閺某半娏飨嗬@組轉(zhuǎn)向滯后電流相繞組。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n-轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)差率s-同步轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差對(duì)同步轉(zhuǎn)速n1之比值5.2 異步電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)一、異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率同步轉(zhuǎn)速2022年10月6日第十八章 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理19 異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子可以是帶負(fù)載機(jī)，也可以是由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，在不同的轉(zhuǎn)子外部條件下，異步電機(jī)將運(yùn)行于不同的轉(zhuǎn)速和不同的轉(zhuǎn)差率，對(duì)應(yīng)不同的運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)轉(zhuǎn)差率的

11、正負(fù)、大小，異步電機(jī)分別對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電磁制動(dòng)等三種不同運(yùn)行狀態(tài)。二、異步電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)0ns0：電動(dòng)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)子側(cè)：Tem與n同轉(zhuǎn)向，Tem為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，Tem0，發(fā)出機(jī)械功率定子側(cè)：E1與I1的有功電流I1a反方向 ，E1I1an1 s0：發(fā)電機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)子側(cè)：Tem與n反轉(zhuǎn)向，Tem為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，Tem0，發(fā)出電功率此時(shí)，吸收機(jī)械功率發(fā)出電功率：發(fā)電機(jī)3. n1：電磁制動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)子側(cè)：Tem與n反轉(zhuǎn)向，Tem為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，Tem0，吸收機(jī)械功率定子側(cè)：E1與I1的有功電流I1a反方向，E1I1a11s0s0n00nn1 由上分析可見(jiàn)，異步電機(jī)只有定子側(cè)是外加電源的，轉(zhuǎn)子側(cè)的電動(dòng)勢(shì)和電流，均是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)產(chǎn)生的，因此稱作為“感應(yīng)電機(jī)”，而這一感應(yīng)作用，只有在轉(zhuǎn)子與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)不同步，即“異步”轉(zhuǎn)差率s不等于0的情況下，才可以產(chǎn)生，因此“感應(yīng)電機(jī)”又稱作“異步電機(jī)”。2022年10月2日第十八章 異步電