《交流異步機(jī)的復(fù)習(xí)》課件

交流異步機(jī)的復(fù)習(xí)交流異步電機(jī)是廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。本課件將回顧交流異步機(jī)的基本原理、工作特性和應(yīng)用。課程目標(biāo)了解交流異步機(jī)掌握交流異步機(jī)的基本概念、工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景掌握交流異步機(jī)的運(yùn)行方式理解啟動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速、制動(dòng)等常見運(yùn)行方式及其控制方法掌握交流異步機(jī)的參數(shù)分析熟悉參數(shù)測(cè)試方法，分析性能指標(biāo)，了解電機(jī)工作狀態(tài)了解交流異步機(jī)的故障診斷掌握常見故障現(xiàn)象分析，診斷方法，排除故障和安全操作什么是交流異步機(jī)交流異步機(jī)是一種常見的電機(jī)類型，它利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。在結(jié)構(gòu)上，它由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子繞組通入交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流，進(jìn)而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，兩者相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。交流異步機(jī)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單交流異步機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，易于制造和維護(hù)。運(yùn)行可靠交流異步機(jī)具有較高的可靠性，工作壽命較長(zhǎng)。功率范圍廣交流異步機(jī)可以制造各種功率的電機(jī)，滿足不同應(yīng)用需求。效率較高交流異步機(jī)的工作效率較高，能夠有效節(jié)約能源。交流異步機(jī)的組成部分定子定子是交流異步機(jī)的固定部分，由定子鐵芯和定子繞組組成。定子鐵芯由疊壓的硅鋼片制成，定子繞組安裝在定子鐵芯的槽內(nèi)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是交流異步機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，由轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組組成。轉(zhuǎn)子鐵芯通常為鼠籠式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子繞組是由鋁或銅制成的繞組，直接嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯的槽內(nèi)。轉(zhuǎn)子定子結(jié)構(gòu)的作用1定子定子是交流異步機(jī)的靜止部分，包含定子鐵芯和定子繞組。定子繞組通電后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，并切割轉(zhuǎn)子繞組，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。2轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是交流異步機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，包含轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組由感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，與定子磁場(chǎng)相互作用，最終驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。3相互作用定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的相互作用，是交流異步機(jī)工作的核心。定子磁場(chǎng)推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)又反作用于定子磁場(chǎng)，形成一個(gè)閉環(huán)的能量傳遞過(guò)程。轉(zhuǎn)子繞組的類型鼠籠型繞組由鋁或銅棒構(gòu)成，在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)形成閉合回路，類似于鼠籠，故名。是最常見的轉(zhuǎn)子繞組類型，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，耐用可靠。繞線型繞組轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組類似，由線圈繞制而成，并通過(guò)滑環(huán)和電刷連接到外部電源?？赏ㄟ^(guò)改變繞組連接方式來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。雙層繞組在每個(gè)轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，將線圈繞制成兩層，可以有效提高轉(zhuǎn)子的功率和效率。適用于高功率、高效率的交流異步電機(jī)。單層繞組在每個(gè)轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，線圈僅繞制一層，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但功率和效率相對(duì)較低。適用于低功率、低效率的交流異步電機(jī)。定子繞組的類型1單相繞組單相繞組廣泛應(yīng)用于小型交流電機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，但存在功率較小，效率較低的缺點(diǎn)。2三相繞組三相繞組是最常見的類型，能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，效率高，應(yīng)用范圍廣泛，例如工業(yè)生產(chǎn)中的各種電機(jī)。3多相繞組多相繞組一般用于特殊場(chǎng)合，例如高功率電機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是功率大，扭矩平穩(wěn)。4特殊繞組特殊繞組用于特殊用途的交流電機(jī)，例如伺服電機(jī)，其繞組設(shè)計(jì)需滿足特定性能要求。交流異步機(jī)的工作原理磁場(chǎng)產(chǎn)生定子繞組通入交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出電流。電流作用轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電流與定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電磁力矩。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)電磁力矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度接近旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度永遠(yuǎn)低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度，稱為“滑差”。能量轉(zhuǎn)換交流異步電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并通過(guò)轉(zhuǎn)軸輸出。轉(zhuǎn)子的滑差和轉(zhuǎn)速滑差是指轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速之間的差值，它反映了異步電機(jī)運(yùn)行時(shí)的負(fù)載情況。同步轉(zhuǎn)速是指電機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，由電源頻率和定子磁極對(duì)數(shù)決定。滑差用百分比表示，通常用字母s表示。0同步轉(zhuǎn)速無(wú)負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)子速度與同步轉(zhuǎn)速接近，滑差接近于零。1負(fù)載增加負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)子速度減慢，滑差增大。100%滑差最大滑差為100%，此時(shí)轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)。交流異步機(jī)的主要參數(shù)交流異步機(jī)的主要參數(shù)包括額定功率、額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速、效率、功率因數(shù)、絕緣等級(jí)和防護(hù)等級(jí)等。這些參數(shù)決定了交流異步機(jī)的性能和應(yīng)用范圍。交流異步機(jī)的勵(lì)磁方式電磁感應(yīng)勵(lì)磁交流異步電機(jī)依靠定子繞組中的電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出電流，實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁。外部勵(lì)磁對(duì)于一些特殊應(yīng)用，如需要精確控制轉(zhuǎn)速的電機(jī)，可以采用外部勵(lì)磁方式，通過(guò)獨(dú)立的勵(lì)磁電源來(lái)提供勵(lì)磁電流。永磁勵(lì)磁永磁交流異步電機(jī)使用永久磁鐵作為勵(lì)磁源，具有效率高、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于節(jié)能設(shè)備和小型電機(jī)。直接在線啟動(dòng)1電源接通啟動(dòng)時(shí)，直接將電源接入電機(jī)繞組2電流涌入電機(jī)啟動(dòng)電流很大，可能超過(guò)額定電流3轉(zhuǎn)速上升電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸升高至額定轉(zhuǎn)速4穩(wěn)定運(yùn)行電機(jī)達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)直接在線啟動(dòng)是最簡(jiǎn)單的啟動(dòng)方式，但啟動(dòng)電流較大，可能對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。適用于小功率電機(jī)或啟動(dòng)頻率較低的場(chǎng)合，例如小型家用電器。星-三角啟動(dòng)1啟動(dòng)階段電機(jī)繞組連接成星形，降低啟動(dòng)電流2運(yùn)行階段電機(jī)繞組連接成三角形，恢復(fù)正常運(yùn)行3切換過(guò)程使用定時(shí)器或電壓傳感器控制切換時(shí)間星-三角啟動(dòng)是一種常用的降低交流異步電機(jī)啟動(dòng)電流的方法。這種方法利用了電機(jī)繞組連接方式的改變，在啟動(dòng)階段降低電流，防止過(guò)載或燒毀電機(jī)。切換過(guò)程通常由定時(shí)器或電壓傳感器控制。軟啟動(dòng)器概述軟啟動(dòng)器是一種控制交流異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和停止的裝置，旨在平滑啟動(dòng)電流，減少啟動(dòng)沖擊。工作原理通過(guò)調(diào)節(jié)電壓和頻率，使電機(jī)以較小的電流緩慢加速，避免過(guò)大的啟動(dòng)電流沖擊。優(yōu)點(diǎn)降低啟動(dòng)電流減少啟動(dòng)沖擊延長(zhǎng)電機(jī)壽命提高生產(chǎn)效率應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備，如風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等，可有效降低啟動(dòng)電流，保護(hù)電機(jī)和電力系統(tǒng)。變頻器驅(qū)動(dòng)1速度控制精確調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速2扭矩控制根據(jù)負(fù)載需求調(diào)整扭矩3節(jié)能效率優(yōu)化電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，降低能耗4安全保護(hù)防止電機(jī)過(guò)載、過(guò)流等故障變頻器通過(guò)改變電機(jī)電源頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，并根據(jù)負(fù)載需求自動(dòng)調(diào)節(jié)扭矩。這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制，提高效率，并有效延長(zhǎng)電機(jī)壽命。交流異步機(jī)的損耗分析機(jī)械損耗機(jī)械損耗主要包括摩擦損耗和風(fēng)損。摩擦損耗是由于軸承、轉(zhuǎn)子與定子之間的摩擦產(chǎn)生的。風(fēng)損是由于電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，空氣阻力產(chǎn)生的。鐵損鐵損是指電機(jī)鐵心在交變磁場(chǎng)中產(chǎn)生的渦流損耗和磁滯損耗。鐵損的大小與磁場(chǎng)強(qiáng)度、頻率和鐵心材料的性質(zhì)有關(guān)。銅損銅損是指電機(jī)繞組中的電流產(chǎn)生的熱量損耗。銅損的大小與電流的平方、繞組電阻和運(yùn)行時(shí)間有關(guān)。附加損耗附加損耗是指除上述三種主要損耗之外的其他損耗，例如刷子損耗、換向器損耗等。機(jī)械損耗1摩擦力轉(zhuǎn)子軸承摩擦產(chǎn)生機(jī)械損耗，與軸承材料、潤(rùn)滑油品質(zhì)和轉(zhuǎn)速有關(guān)。2風(fēng)阻轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，空氣阻力會(huì)產(chǎn)生風(fēng)阻損耗，與轉(zhuǎn)子的尺寸和形狀有關(guān)。3磁滯損耗鐵芯磁化過(guò)程中，磁化方向的改變會(huì)產(chǎn)生磁滯損耗，與鐵芯材料和磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。鐵損磁場(chǎng)變化鐵損主要由交流磁場(chǎng)在鐵芯中產(chǎn)生的磁滯損耗和渦流損耗組成。磁場(chǎng)變化頻率越高，損耗越大。渦流渦流是指鐵芯中感應(yīng)出的電流，它會(huì)消耗能量，導(dǎo)致鐵芯發(fā)熱，是鐵損的主要來(lái)源之一。鐵芯材料鐵芯材料的導(dǎo)磁率、磁滯回線形狀以及飽和特性也會(huì)影響鐵損的大小。銅損電流的熱效應(yīng)當(dāng)電流流過(guò)定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱量，即銅損。電阻的影響繞組的電阻越大，銅損越大。散熱條件良好的散熱條件可以降低銅損的影響。附加損耗1風(fēng)損交流異步機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙會(huì)產(chǎn)生空氣摩擦，造成能量損耗。2渦流損耗電機(jī)運(yùn)行時(shí)，在金屬部件內(nèi)部產(chǎn)生的感應(yīng)電流會(huì)形成渦流，導(dǎo)致能量損耗。3齒槽效應(yīng)由于定子繞組分布不均勻，會(huì)在氣隙磁場(chǎng)中產(chǎn)生諧波，導(dǎo)致能量損耗。4其他損耗包括電機(jī)內(nèi)部的絕緣材料損耗、電刷摩擦損耗等。提高效率的方法選擇合適的電機(jī)根據(jù)負(fù)載需求選擇功率和尺寸合適的電機(jī)，避免過(guò)載或欠載運(yùn)行。降低鐵損和銅損使用高品質(zhì)的磁性材料和導(dǎo)體材料，減小鐵損和銅損。合理配置負(fù)載盡量避免電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)行，合理分配負(fù)載，提高運(yùn)行效率。維護(hù)保養(yǎng)定期清潔電機(jī)，檢查軸承和絕緣，確保電機(jī)處于良好狀態(tài)。選用合適的電機(jī)功率選擇電機(jī)功率時(shí)要考慮負(fù)載需求，避免電機(jī)過(guò)載或功率不足。轉(zhuǎn)速電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)與負(fù)載需求相匹配，選擇合適轉(zhuǎn)速的電機(jī)可以提高效率。電壓選擇與電源電壓匹配的電機(jī)，保證電機(jī)正常運(yùn)行。結(jié)構(gòu)類型根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的電機(jī)結(jié)構(gòu)，例如三相異步電機(jī)、同步電機(jī)等。降低鐵損和銅損降低鐵損使用優(yōu)質(zhì)的磁性材料，例如硅鋼片，可以有效降低鐵損。選擇合適的電機(jī)尺寸，避免過(guò)大或過(guò)小，以減少空載損耗。合理設(shè)計(jì)電機(jī)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化磁路，減少磁阻，降低磁場(chǎng)強(qiáng)度，也能有效降低鐵損。降低銅損采用低電阻率的銅線，可以有效減少銅損。優(yōu)化電機(jī)繞組的設(shè)計(jì)，減少導(dǎo)線的長(zhǎng)度和截面積，也能降低銅損。選擇合適的電機(jī)運(yùn)行電流，避免過(guò)載，降低電流的平方值，從而降低銅損。合理配置負(fù)載負(fù)載匹配電機(jī)功率應(yīng)與負(fù)載需求匹配，避免過(guò)載或欠載。避免沖擊負(fù)載啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)應(yīng)控制負(fù)載變化，防止電機(jī)過(guò)載或損壞。均衡負(fù)載多臺(tái)電機(jī)負(fù)載分配應(yīng)均衡，避免單臺(tái)電機(jī)過(guò)載。正確進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)定期清潔電機(jī)表面，避免灰塵和污垢積累影響散熱。清潔時(shí)使用干燥的布料，避免使用水或其他液體。檢查電機(jī)軸承的磨損情況，及時(shí)更換磨損的軸承。檢查電機(jī)繞組的絕緣情況，確保絕緣良好。如有破損或老化，及時(shí)更換絕緣材料。檢查電機(jī)接線是否牢固，避免松動(dòng)或接觸不良導(dǎo)致故障。常見故障及處理11.繞組故障繞組短路、斷路或匝間短路。檢查繞組絕緣，更換損壞的繞組或進(jìn)行修復(fù)。22.軸承故障軸承磨損、損壞或潤(rùn)滑不良。更換損壞的軸承，添加潤(rùn)滑油。33.振動(dòng)與噪聲問(wèn)題電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)異常振動(dòng)和噪音。檢查電機(jī)平衡性，緊固松動(dòng)的部件，檢查軸承磨損。44.過(guò)載或堵轉(zhuǎn)故障電機(jī)過(guò)載運(yùn)行或被卡住，導(dǎo)致電機(jī)溫度過(guò)高，甚至燒毀。降低負(fù)載，及時(shí)排除堵轉(zhuǎn)原因。繞組故障繞組斷路常見于電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中突然斷電或過(guò)載情況，導(dǎo)致繞組內(nèi)部導(dǎo)線斷裂，無(wú)法正常通電。繞組短路由于絕緣老化或受潮等原因，繞組之間或繞組與機(jī)殼之間發(fā)生短路，導(dǎo)致電流過(guò)大，甚至燒毀繞組。繞組接地繞組絕緣損壞，與機(jī)殼或其他金屬部件發(fā)生接觸，導(dǎo)致電流泄漏到大地，造成電機(jī)無(wú)法正常工作。軸承故障磨損軸承內(nèi)部滾珠或滾柱磨損，造成運(yùn)行不平穩(wěn)，發(fā)出異響。損壞軸承內(nèi)部零件斷裂或變形，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子無(wú)法正常旋轉(zhuǎn)。潤(rùn)滑不足軸承缺少潤(rùn)滑油脂，造成摩擦力增大，發(fā)熱嚴(yán)重。振動(dòng)與噪聲問(wèn)題不平衡轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子不平衡會(huì)導(dǎo)致電機(jī)振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生噪聲。軸承磨損軸承磨損會(huì)使電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。安裝不當(dāng)電機(jī)安裝不牢固或位置不當(dāng)也會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)和噪聲。過(guò)載運(yùn)行電機(jī)過(guò)載運(yùn)行會(huì)增加電機(jī)內(nèi)部摩擦，導(dǎo)致振動(dòng)和噪聲增加。過(guò)載或堵轉(zhuǎn)故障過(guò)載負(fù)載超過(guò)電機(jī)額定功率，電流過(guò)大，電機(jī)溫度升高。檢查負(fù)載大小，降低負(fù)載或更換