《异步电动机课件ppt.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《异步电动机课件ppt.（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、异步电动机的应用 异步电动机又称为感应电动机，电厂中的绝大部分 电动机是异步电动机，用它来拖动锅炉和汽轮机附属设 备的旋转机械，如：水泵、风机等。 优点：结构简单、运行可靠、维护方便、效率较高等。 在一些要求调速范围较宽的场合，就采用调速特性 较好的直流电动机，而在单机容量较大，需要保持恒定 速度的场合，常采用功率因数可调节的同步电动机。 缺点：不能在较广的范围内经济、平滑地调速，使所接 电网的功率因数降低。 异步电动机的基本工作原理和结构 1-1 异步电动机的基本工作原理 定子上对称装有三相绕组定子上对称装有三相绕组, , 空间位置互差空间位置互差120120 转子绕组为多相短路绕组转子绕组
2、为多相短路绕组 一、基本工作原理一、基本工作原理 异步电动机的基本工作原理和结构 （1 1）定子绕组通入对称三相电流，产生以同步速）定子绕组通入对称三相电流，产生以同步速 n n 1 1 旋转 旋转 的的气隙旋转磁场气隙旋转磁场； （2 2）转子导体切割气隙旋转磁场，在自行闭合的转子绕组）转子导体切割气隙旋转磁场，在自行闭合的转子绕组 中中产生产生感应电动势感应电动势和和感应电流感应电流； （3 3）转子电流的有功分量与气隙磁场相互作用，使转子导）转子电流的有功分量与气隙磁场相互作用，使转子导 体受到体受到电磁力电磁力，并形成并形成电磁转矩电磁转矩，带动转子，带动转子顺旋转磁场的方顺旋转磁场的
3、方 向转动向转动起来。起来。 若转轴上带有负载，电动机将输出机械功率，从而完成若转轴上带有负载，电动机将输出机械功率，从而完成 电能向机械能的转换。电能向机械能的转换。 异步电动机的基本工作原理和结构 讨论：讨论： 异步电动机转速异步电动机转速 （同步速）（同步速）异步的由来异步的由来 （2 2）旋转过程中，若）旋转过程中，若转子达到同步速，则与定子旋转磁转子达到同步速，则与定子旋转磁 场之间相对静止，转子不会切割定子磁场而产生感应电势场之间相对静止，转子不会切割定子磁场而产生感应电势 和感应电流，转子就不会受到定子磁场的电磁转矩作用，和感应电流，转子就不会受到定子磁场的电磁转矩作用， 转子将
4、减速。转子将减速。 （1 1）启动时，转子静止，定子旋转磁场为同步速，转子）启动时，转子静止，定子旋转磁场为同步速，转子 切割定子磁场而产生感应电势，并在短路绕组中产生感应切割定子磁场而产生感应电势，并在短路绕组中产生感应 电流，转子电流在定子磁场中受到电磁转矩作用而产生转电流，转子电流在定子磁场中受到电磁转矩作用而产生转 动。动。 异步电动机的基本工作原理和结构 二、转差率（滑差）二、转差率（滑差） 转子转速与同步转速的差值对同步转速的比值 转差率反映了转子转速和定子旋转磁场转速的相对运 动速度。它与电动机的转速、电流和力矩等有着密切关系 。决定了转子电动势及其频率。 静止时，转差率s =1
5、； 异步运行时,0 s 1; 额定负荷运行时，其转差率在001006范围内 异步电动机的基本工作原理和结构 三、异步电动机的三种运行状态三、异步电动机的三种运行状态 （1）电动机运行状态 异步电机转子拖动所带机械设备转动，异步电机转 子转速小于定子旋转磁场，且方向相同 转子导体中的电流与旋转磁场相互作用，总会产生 一个与旋转磁场转向相同的驱动性质的电磁力矩 电动机运行状态的转差率范围：0s1 异步电动机的基本工作原理和结构 （2）发电机运行状态 异步电机所带机械设备拖动转子转动，使异步电机 的转速超过同步速 转子导体切割旋转磁场的方向与电动机运行状态相 反，因此感应电动势和电流的方向也发生变化
6、，产生的 电磁力形成的电磁力矩的方向与转子的转动方向相反。 即电磁力矩变为制动力矩。此时，机械设备由负荷变成 了原动机，其输入的机械能通过异步电机转化为电能。 发电机运行状态的转差率范围：-s 0 异步电动机的基本工作原理和结构 异步电机在某种外力的作用下，其转子逆着旋转磁场的 方向旋转，如起重机放下重物时 转子导体将以高于同步速度的速度切割旋转磁场，切割 方向电动机运行状态时相同，因此，转子导体中的电动势、 电流以及电磁力矩的方向都与电动机运行状态时相同，但这 时的电磁力矩方向与转子的转向不同，电磁力矩对外力起制 动作用 （3）电磁制动运行状态 电磁制动运行状态的转差率范围：1 s + 异步
7、电动机的基本工作原理和结构 1-2 异步电动机的基本结构 （1）定子 （2）转子 定子和转子之间有一很小的间隙，称为定子和转子之间有一很小的间隙，称为气隙气隙。 异步电动机的基本工作原理和结构 1 1、定子定子 包括包括定子铁心、定子绕组、机座定子铁心、定子绕组、机座等。等。 （1 1）定子铁心定子铁心：作用是放置定子绕组和构成主磁路。：作用是放置定子绕组和构成主磁路。 由由0.5mm0.5mm厚的金国绝缘处理的硅钢片叠压而成。厚的金国绝缘处理的硅钢片叠压而成。 （2 2）定子绕组定子绕组：是定子部分的电路。：是定子部分的电路。 由许多高强度漆包铜线或铝线按一定规律连接绕制由许多高强度漆包铜线
8、或铝线按一定规律连接绕制 而成。而成。 （3 3）机座机座：固定和支撑定子铁心。：固定和支撑定子铁心。 异步电动机的基本工作原理和结构 绕线型绕线型：由嵌入转子槽中的：由嵌入转子槽中的对称三相绕组对称三相绕组组成，接成星形组成，接成星形 ，并接到转轴上的三个集电环上，再通过电刷与外，并接到转轴上的三个集电环上，再通过电刷与外 电路接通。电路接通。 2 2、转子转子：包括：包括转轴、转子铁心、转子绕组转轴、转子铁心、转子绕组等。等。 （2 2）转子铁心）转子铁心：构成主磁路，外圆槽内放置转子绕组。：构成主磁路，外圆槽内放置转子绕组。 由由0.5mm0.5mm厚的硅钢片叠压而成，套在转轴上。厚的硅
9、钢片叠压而成，套在转轴上。 （3 3）转子绕组：）转子绕组：分为分为笼型笼型和和绕线型绕线型两种两种。 笼型笼型：由插入转子槽中的导条和两端端环组成，是自行闭：由插入转子槽中的导条和两端端环组成，是自行闭 合的合的对称多相绕组对称多相绕组。小型采用。小型采用铸铝转子铸铝转子，中、大型，中、大型 采用采用铜条转子铜条转子。 （1 1）转轴：）转轴：中碳钢，支撑、固定转子铁心，传递转矩。中碳钢，支撑、固定转子铁心，传递转矩。 异步电动机的基本工作原理和结构 笼型绕组 绕线绕组及其示意图 异步电动机的基本工作原理和结构 1-3 异步电动机的铭牌参数 1. 额定功率 额定运行时转轴输出的机械功率，千瓦
10、(kW)。 2. 额定电压 额定运行时三相定子绕组的线电压，伏（V）或千伏（kV ） 3. 额定电流 额定运行时三相定子绕组的线电流，安（A）或千安（kA ） 4. 额定频率：我国额定工频为50Hz。赫兹（Hz） 5. 额定功率因数 额定运行时，定子相电流与相电压之间的相位差。 6. 额定效率：额定运行时，输出机械功率与输入有功功率之比 。 异步电动机的基本工作原理和结构 7. 接线组别 额定运行时，三相定子绕组应采用的连接方式。有些电动 机铭牌上有两个电压数值220/380V，接线组别也有两种：三角 形和星形，这表示电网电压为220V时定子绕组应接成三角形 ，电压为380V时，定子绕组应接成
11、星形。 8. 额定转速 额定运行时的转速，r/min。 9. 运行方式（定额） 电动机运行的持续时间。分“连续”、“短时”、“断续”3种 10.绝缘等级 电动机定子所用绝缘材料的等级，它决定了电动机的允许 温升，有些电动机铭牌上只标允许温升。 异步电动机的基本工作原理和结构 铭牌 中小型异步电动机型号大型异步电动机型号 异步电动机的运行原理和工作特性 2-1 异步电动机负载时的磁动势和电动势 一、转子不动时一、转子不动时 定子磁势所产生的磁通可分为两部分： （1）主磁通：由定子产生的在气隙中以同步速旋转的基波 磁通，同时环链定子和转子绕组。路径：定子齿气隙 转子铁芯气隙定子齿定子铁轭。异步电动
12、机 依赖这部分磁通实现定子、转子之间传递能量。 （2）漏磁通：仅与定子绕组环链。由三部分组成，定子绕 组槽部漏磁通、定子绕组端部漏磁通、高次谐波磁通。 转子绕组通过电流后，也将建立转子磁势。这时气隙中 的气隙磁通应由定子和转子磁势合成，转子磁势还产生仅与 转子绕组环链的转子漏磁通。 异步电动机的运行原理和工作特性 气隙中磁场（主磁通m ）由定、转子磁势F1、F2共同 建立，分别在定、转子绕组中感应电势E1、E2。定、转子漏 磁通分别为l1、l2，感应漏电势El1、El2。定子电路中，外 加电源电压U1与E1、El1和I1 r1相平衡；转子电路中，E2与El2 和I2 r2平衡。 异步电动机的运
13、行原理和工作特性 电磁方程式 磁势方程式 定、转子磁场在空间上以同方向、同频率旋转，相对 静止，定、转子感应电势的频率f1 = f2 异步电动机的运行原理和工作特性 二、转子旋转时二、转子旋转时 旋转磁场（主磁通m ）仍以n1旋转，在定子绕组中感应 出E1，而转子以转速n 旋转，即转子绕组以相对速度 n2=n1-n 切割旋转磁场。 转子绕组中感应电势的频率 转子绕组感应电动势的数值 异步电动机的运行原理和工作特性 转子绕组中感应电流 转子绕组漏抗 转子绕组功率因数 转子绕组电动势平衡方程 异步电动机的运行原理和工作特性 转子绕组磁动势平衡方程 转子电磁转矩（驱动转矩） 气隙合成旋转磁场的每极磁
14、通 KM、K与电动机结构有关的常数 cos2转子每相电路的功率因数 异步电动机的运行原理和工作特性 2-2 异步电动机的等值电路 异步电动机的运行原理和工作特性 异步电动机的运行原理和工作特性 异步电动机的简化等值电路 异步电动机的运行原理和工作特性 2-3 异步电动机的电磁转矩和机械特性 一、功率平衡关系 异步电动机的运行原理和工作特性 输入电功率 定子传到转子 的电磁功率 驱动转子的 机械功率 附加损耗 机械损耗 转轴最终输 出机械功率 异步电动机的运行原理和工作特性 二、电磁转矩与磁通和转子电流的关系 电磁转矩与气隙磁 通、转子电流、转 子功率因数有关。 异步电动机的运行原理和工作特性
15、三、电磁转矩与转差率 电磁转矩与电压、频率、参数、转差率有关。 异步电动机的运行原理和工作特性 （1）机械特性曲线 临界转差率 s=1时 启动转矩 最大转矩 额定转矩 稳定运行区：0sm 或 nmn1 异步电动机的运行原理和工作特性 （2）最大电磁转矩 忽略 r1 忽略 r1 （1）最大转矩与外加电压的平方成正比，临界转差率与 电压无关。 （2）最大转矩与转子电阻无关，临界转差率与转子电阻 成正比。 异步电动机的运行原理和工作特性 （3）启动转矩 1）启动转矩与外加电压的平方成正比。 2）转子回路串电阻，可以增加启动转矩。 异步电动机的运行原理和工作特性 最大转矩、启动转矩与转子电阻的关系 异步电动机的运行原理和工作特性 （4）额定转矩 额定负载时的输出机械转矩 异步电动机的运行原理和工作特性 （5）过载能力，启动转矩倍数 过载能力 通常在22.2范围内 启动转矩倍数 通常在1.72.2范围内 异步电动机的运行原理和工
