第五章異步電機異步電機的基本工作原理異步電機的三種運行狀態(tài)異步電機的基本結(jié)構(gòu)異步電動機的額定值概述一、異步電機的基本工作原理

異步電機定子三相對稱繞組接在三相對稱交流電網(wǎng)上，轉(zhuǎn)子繞組對稱短路。定子繞組中流過三相對稱電流，在氣隙中產(chǎn)生基波旋轉(zhuǎn)磁場。氣隙旋轉(zhuǎn)磁場在短路的轉(zhuǎn)子繞組中感應電動勢并產(chǎn)生電流，該電流與氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)異步電機的運行。Y.Q.Xiong2005-52第5章異步電機一、異步電機的基本工作原理異步電機主要作電動機使用。主要優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、制造容易、價格低廉、堅固耐用，有較高的效率和相當好的工作特性。缺點：目前尚不能經(jīng)濟地在較大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，以及它必須從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率。分類：Y.Q.Xiong2005-53第5章異步電機二、異步電機的基本結(jié)構(gòu)異步電機外形圖異步電機結(jié)構(gòu)圖Y.Q.Xiong2005-54第5章異步電機二、異步電機的基本結(jié)構(gòu)1.定子

定子鐵心：電機主磁路的組成部分，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形狀相同的槽。Y.Q.Xiong2005-55第5章異步電機二、異步電機的基本結(jié)構(gòu)定子鐵心的槽形主要有三種：半閉口槽適用于小型異步電機，其繞組是用圓導線繞成的。半開口槽適用于低壓中型異步電機，其繞組是成型線圈。開口槽適用于高壓大中型異步電機，其繞組是用絕緣帶包扎并浸漆處理過的成型線圈。Y.Q.Xiong2005-56第5章異步電機二、異步電機的基本結(jié)構(gòu)2.定子定子繞組：構(gòu)成電路部分。其作用是感應電動勢、流過電流、實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。機座：固定和支撐定子鐵心。因此要求有足夠的機械強度。Y.Q.Xiong2005-57第5章異步電機二、異步電機的基本結(jié)構(gòu)2.轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子鐵心：電機主磁路的組成部分，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、輸入機械轉(zhuǎn)矩。Y.Q.Xiong2005-58第5章異步電機二、異步電機的基本結(jié)構(gòu)2.轉(zhuǎn)子籠型繞組：在轉(zhuǎn)子鐵心均勻分布的每個槽內(nèi)各放置一根導體，在鐵心兩端放置兩個端環(huán)，分別把所有的導體伸出槽外部分與端環(huán)聯(lián)接起來。這種籠型繞組一般為鋁澆鑄的，對中大型電機為減小損耗、提高效率，往往采用銅條焊接而成。Y.Q.Xiong2005-59第5章異步電機二、異步電機的基本結(jié)構(gòu)2.轉(zhuǎn)子繞線型繞組：與定子繞組相似、極數(shù)相同的三相對稱繞組。一般接成星形。將三相繞組的三個引出線分別接到轉(zhuǎn)軸上三個滑環(huán)上，再通過電刷與外電路接通。繞線型轉(zhuǎn)子的特點是可以通過滑環(huán)電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入附加電阻，以改善電動機的起動性能、調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。Y.Q.Xiong2005-510第5章異步電機二、異步電機的基本結(jié)構(gòu)

3.氣隙定、轉(zhuǎn)子之間的間隙，也是電機主磁路的組成部分。氣隙大小對異步電機的性能影響很大。為了減小電機主磁路的磁阻，降低電機的勵磁電流，提高電機的功率因數(shù)，氣隙應盡可能小。異步電機氣隙長度應為定、轉(zhuǎn)子在運行中不發(fā)生機械摩擦所允許的最小值。中、小型異步電機中，氣隙長度一般為0.2～1.5mm。Y.Q.Xiong2005-511第5章異步電機三、異步電動機的額定值額定功率PN：是轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率，單位為W或kW。額定電壓UN：施加在定子繞組上的線電壓，單位為V。額定電流IN：電動機在額定電壓、額定頻率下，軸端輸出額定功率時，定子繞組的線電流，單位為A。額定頻率fN：我國電網(wǎng)頻率fN=50Hz。額定轉(zhuǎn)速nN：電動機在額定電壓、額定頻率、軸端輸出額定功率時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。額定效率ηN。額定功率因數(shù)cosφN。三相異步電動機額定值之間的關系Y.Q.Xiong2005-512第5章異步電機5.2異步電機的三種運行狀態(tài)一、異步電機的轉(zhuǎn)差率同步轉(zhuǎn)速n1----定子繞組中流過頻率為f1的三相對稱電流，在氣隙中產(chǎn)生的基波旋轉(zhuǎn)磁場相對于定子繞組的轉(zhuǎn)速為n1。該轉(zhuǎn)速大小取決于電流的頻率f1和繞組的極對數(shù)p，轉(zhuǎn)向為從超前電流相繞組轉(zhuǎn)向滯后電流相繞組。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n----轉(zhuǎn)子的機械轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)差率s----同步轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差對同步轉(zhuǎn)速n1之比值異步電機的轉(zhuǎn)子可以是帶負載機，也可以是由原動機驅(qū)動，在不同的轉(zhuǎn)子外部條件下，異步電機將運行于不同的轉(zhuǎn)速和不同的轉(zhuǎn)差率，對應不同的運行狀態(tài)。根據(jù)轉(zhuǎn)差率的正負、大小，異步電機分別對應于電動機、發(fā)電機、電磁制動等三種不同運行狀態(tài)。二、異步電機的三種運行狀態(tài)0<n<n11>s>0：電動機狀態(tài)轉(zhuǎn)子側(cè)：Tem與n同轉(zhuǎn)向，Tem為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，TemΩ>0，發(fā)出機械功率定子側(cè)：E1與I1的有功電流I1a反方向，E1·I1a<0，吸收電功率此時，吸收電功率?發(fā)出機械功率：電動機Y.Q.Xiong2005-514第5章異步電機二、異步電機的三種運行狀態(tài)2.n>n1

s<0：發(fā)電機狀態(tài)轉(zhuǎn)子側(cè)：Tem與n反轉(zhuǎn)向，Tem為制動轉(zhuǎn)矩，TemΩ<0，吸收機械功率定子側(cè)：E1與I1的有功電流I1a同方向，E1·I1a>0，發(fā)出電功率此時，吸收機械功率?發(fā)出電功率：發(fā)電機3.n<0s>1：電磁制動狀態(tài)轉(zhuǎn)子側(cè)：Tem與n反轉(zhuǎn)向，Tem為制動轉(zhuǎn)矩，TemΩ<0，吸收機械功率定子側(cè)：E1與I1的有功電流I1a反方向，E1·I1a<0，吸收電功率此時，吸收電功率＋吸收機械功率?轉(zhuǎn)子電阻熱損耗：電磁制動狀態(tài)。。。。。Y.Q.Xiong2005-515第5章異步電機二、異步電機的三種運行狀態(tài)電磁制動狀態(tài)電動機狀態(tài)發(fā)電機狀態(tài)s>11>s>0s<0n<00<n<n1n>n1由上分析可見