第五章異步電機(jī)結(jié)構(gòu)及三種運(yùn)行狀態(tài)-電機(jī)學(xué)

第五章異步電機(jī)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，實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)的運(yùn)行。Y.Q.Xiong2005-52第5章異步電機(jī)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)吸收滯后的無功功率。分類：Y.Q.Xiong2005-53第5章異步電機(jī)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Y.Q.Xiong2005-54第5章異步電機(jī)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。Y.Q.Xiong2005-55第5章異步電機(jī)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：半閉口槽適用于小型異步電機(jī)，其繞組是用圓導(dǎo)線繞成的。半開口槽適用于低壓中型異步電機(jī)，其繞組是成型線圈。開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的成型線圈。Y.Q.Xiong2005-56第5章異步電機(jī)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。Y.Q.Xiong2005-57第5章異步電機(jī)二、異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2.轉(zhuǎn)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。Y.Q.Xiong2005-58第5章異步電機(jī)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。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。Y.Q.Xiong2005-59第5章異步電機(jī)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，再通過電刷與外電路接通。繞線型轉(zhuǎn)子的特點(diǎn)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(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能、調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。Y.Q.Xiong2005-510第5章異步電機(jī)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0.2～1.5mm。Y.Q.Xiong2005-511第5章異步電機(jī)三、異步電動(dòng)機(jī)的額定值額定功率PN：是轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)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(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率下，軸端輸出額定功率時(shí)，定子繞組的線電流，單位為A。額定頻率fN：我國(guó)電網(wǎng)頻率fN=50Hz。額定轉(zhuǎn)速nN：電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率、軸端輸出額定功率時(shí)，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(dòng)機(jī)額定值之間的關(guān)系Y.Q.Xiong2005-512第5章異步電機(jī)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n1----定子繞組中流過頻率為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)0<n<n11>s>0：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，TemΩ>0，發(fā)出機(jī)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(shí)，吸收電功率?發(fā)出機(jī)械功率：電動(dòng)機(jī)Y.Q.Xiong2005-514第5章異步電機(jī)二、異步電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)2.n>n1

s<0：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，TemΩ<0，吸收機(jī)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(shí)，吸收機(jī)械功率?發(fā)出電功率：發(fā)電機(jī)3.n<0s>1：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，TemΩ<0，吸收機(jī)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(shí)，吸收電功率＋吸收機(jī)械功率?轉(zhuǎn)子電阻熱損耗：電磁制動(dòng)狀態(tài)。。。。。Y.Q.Xiong2005-515第5章異步電機(jī)二、異步電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)電磁制動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)發(fā)電機(jī)狀態(tài)s>11>s>0s<0n<00<n<n1n>n1由上分析可見