異步交流電機課程大綱緒論交流電機的分類異步電機的特點異步電機的應用異步電機的工作原理旋轉(zhuǎn)磁場電磁感應與轉(zhuǎn)矩電機的轉(zhuǎn)子電流與滑差異步電機的主要參數(shù)功率轉(zhuǎn)速電流與轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩與最大轉(zhuǎn)矩異步電機的起動特性直接啟動降壓啟動液阻啟動電阻啟動一、緒論本節(jié)課介紹異步交流電機的基本概念和分類，并探討其特點和應用領(lǐng)域。1.交流電機的分類同步電機轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)異步電機轉(zhuǎn)子異步旋轉(zhuǎn)直流電機使用直流電異步電機的特點結(jié)構(gòu)簡單與直流電機相比，異步電機結(jié)構(gòu)簡單，維護方便。運行可靠異步電機結(jié)構(gòu)簡單，不易損壞，運行可靠性高。成本低廉異步電機制造工藝成熟，成本相對較低。3.異步電機的應用工業(yè)自動化廣泛應用于生產(chǎn)線、機械臂、物料搬運等領(lǐng)域，提供可靠的動力源。家用電器空調(diào)、冰箱、洗衣機等電器中使用異步電機，驅(qū)動壓縮機、風機等部件。交通運輸新能源汽車、電動自行車等交通工具采用異步電機，實現(xiàn)高效節(jié)能。二、異步電機的工作原理異步電機的工作原理基于旋轉(zhuǎn)磁場和電磁感應。旋轉(zhuǎn)磁場是由定子繞組通入交流電產(chǎn)生的，磁場旋轉(zhuǎn)的速度稱為同步速度。轉(zhuǎn)子繞組感應了旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生感應電流，該電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)磁場1多相繞組異步電機定子繞組通常由三相繞組組成，每個繞組與交流電源相連。2磁場變化當交流電源通電時，每個繞組產(chǎn)生的磁場隨時間按正弦規(guī)律變化。3合成磁場三個繞組產(chǎn)生的磁場合成一個旋轉(zhuǎn)的磁場，其方向和大小隨時間變化。2.電磁感應與轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)磁場定子繞組通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，切割轉(zhuǎn)子導體。感應電流轉(zhuǎn)子導體中感應出電流，該電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩方向轉(zhuǎn)矩方向由楞次定律決定，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。電機的轉(zhuǎn)子電流與滑差轉(zhuǎn)子電流旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導體，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應電動勢，從而形成轉(zhuǎn)子電流?；钷D(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速的差值稱為滑差，滑差決定轉(zhuǎn)子電流的大小。三、異步電機的主要參數(shù)異步電機的主要參數(shù)包括功率、轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)矩、起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩等。這些參數(shù)是衡量異步電機性能的重要指標，也是選擇和使用異步電機時需要考慮的關(guān)鍵因素。1.功率額定功率是指電機在額定工作條件下所能輸出的最大功率。輸出功率指電機實際輸出的功率，與負載大小有關(guān)。功率因數(shù)反映電機運行效率，功率因數(shù)越高，電機效率越高。轉(zhuǎn)速1同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速由電機電源頻率和極對數(shù)決定，反映了旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。2實際轉(zhuǎn)速異步電機的實際轉(zhuǎn)速略低于同步轉(zhuǎn)速，取決于負載的大小和電機參數(shù)。3滑差滑差是同步轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速之差，表示電機轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間的相對速度。3.電流與轉(zhuǎn)矩電流電流與轉(zhuǎn)矩之間存在著直接關(guān)系。當電機負載增加時，轉(zhuǎn)矩需求也會增加。為了滿足更大的轉(zhuǎn)矩需求，電機需要更大的電流。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩是電機產(chǎn)生的扭矩，是電機驅(qū)動負載的能力。轉(zhuǎn)矩的大小取決于電流的大小和磁場強度。4.起動轉(zhuǎn)矩與最大轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩電機啟動時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，決定電機能否帶動負載啟動。最大轉(zhuǎn)矩電機在特定滑差下產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩，反映了電機負載能力。四、異步電機的起動特性起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩是電機在起動時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，它決定了電機能否克服負載阻力而起動。起動電流起動電流是指電機在起動時的電流，它通常比額定電流大很多。直接啟動簡單直接直接將電機接入電源，啟動過程簡便快捷。啟動電流大啟動時電流遠大于額定電流，可能造成電源電壓波動和設(shè)備損壞。沖擊負荷對電機和電源系統(tǒng)造成沖擊負荷，影響設(shè)備壽命。降壓啟動降低電壓降低電機定子繞組的電壓，減少起動電流。起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩也隨之降低，但起動電流減小。3.液阻啟動液阻啟動液阻啟動使用液阻來控制啟動電流。液阻通過改變電極在液體中的深度來調(diào)整電阻值，從而控制電機電流。工作原理啟動時，液阻電阻最大，啟動電流較小；隨著電機轉(zhuǎn)速升高，液阻逐漸減小，啟動電流也逐漸增加，直至達到額定電流。4.電阻啟動1增加啟動阻抗在啟動過程中，通過在定子回路中串聯(lián)電阻器，提高啟動時的阻抗，降低啟動電流。2降低啟動電流電阻啟動降低了啟動電流，減輕了電網(wǎng)的負擔，并保護了電機本身。3降低啟動轉(zhuǎn)矩電阻啟動通常會降低啟動轉(zhuǎn)矩，因此不適用于要求高啟動轉(zhuǎn)矩的場合。五、異步電機的控制方式異步電機控制方式是指通過改變電機運行參數(shù)來控制電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等性能的方法。常用的控制方式包括頻率調(diào)速、電壓調(diào)速、串聯(lián)電抗調(diào)速等。頻率調(diào)速通過改變電機電源頻率來控制電機轉(zhuǎn)速。頻率越高，轉(zhuǎn)速越快，反之亦然。電壓調(diào)速通過改變電機電源電壓來控制電機轉(zhuǎn)速。電壓越高，轉(zhuǎn)速越快，反之亦然。頻率調(diào)速調(diào)速原理通過改變電機電源頻率來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，從而改變異步電動機的轉(zhuǎn)速。變頻器變頻器是一種電子設(shè)備，可以將固定頻率的交流電源轉(zhuǎn)換為可變頻率的交流電源。電壓調(diào)速原理通過改變異步電機定子繞組的電壓來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。特點結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，但調(diào)速范圍有限，且效率較低。應用適用于對轉(zhuǎn)速要求不高，且對成本較為敏感的場合。串聯(lián)電抗調(diào)速串聯(lián)電抗在電機定子電路中串聯(lián)一個電抗器，通過改變電抗器的阻抗來調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電抗器阻抗增加，電機電流減小，轉(zhuǎn)速降低。反之，電抗器阻抗減小，電機電流增加，轉(zhuǎn)速升高。應用適用于低速大轉(zhuǎn)矩的場合，例如起重機、礦井提升機等。六、異步電機的損耗與效率銅損銅損是由于電流在電機繞組中的電阻上產(chǎn)生的熱量損失。鐵損鐵損是由于電機鐵芯中的磁滯損耗和渦流損耗造成的能量損失。銅損電流熱效應電機繞組中的電流會產(chǎn)生熱量，這會導致繞組的溫度升高，并導致銅損。電阻的影響繞組的電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量就越多，銅損就越大。2.鐵損鐵損主要發(fā)生在電機定子、轉(zhuǎn)子的鐵芯中，是由于交變磁場引起的鐵芯磁化過程中的能量損耗。鐵損會導致電機溫度升高，影響電機性能和壽命，降低效率。機械損耗軸承摩擦軸承的摩擦力會造成機械損耗。風扇阻力風扇旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的空氣阻力也會造成損耗。齒輪摩擦齒輪之間的摩擦力也會產(chǎn)生機械損耗。效率計算電機效率異步電機的效率是輸出功率與輸入功率之比，通常以百分比表示。計算公式效率=輸出功率/輸入功率*100%。效率因素影響電機效率的因素包括銅損、鐵損、機械損耗等。七、異步電機的檢修與維護異步電機是工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的動力設(shè)備，為了確保其長期可靠運行，需要定期檢修與維護。定期檢查1外觀檢查定期檢查電機外殼是否有裂紋、變形、腐蝕等現(xiàn)象。2連接檢查檢查電源線、控制線是否接線牢固，并確認接地線完好。3冷卻風扇檢查冷卻風扇是否正常運轉(zhuǎn)，并確保散熱通暢。4噪音振動檢查電機運行時是否有異常噪音和振動，及時排除故障。2.絕緣性能檢測使用兆歐表測量電機繞組與外殼之間的絕緣電阻。檢