《相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)》課件

相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)歡迎來到相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)課程。本課程將深入探討異步電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理和性能特征。讓我們一起揭開這種廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的電機(jī)的神秘面紗。課程大綱1基礎(chǔ)知識(shí)我們將從異步電動(dòng)機(jī)的概述和基本結(jié)構(gòu)開始，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。2核心部件深入探討轉(zhuǎn)子和定子的結(jié)構(gòu)、繞組設(shè)計(jì)及制造工藝。3工作原理分析異步電動(dòng)機(jī)的電磁過程、參數(shù)和特性。4應(yīng)用與類型介紹常見的異步電動(dòng)機(jī)類型及其特殊應(yīng)用。緒論歷史背景異步電動(dòng)機(jī)的發(fā)明可追溯到19世紀(jì)末，由特斯拉首次提出。它徹底改變了工業(yè)生產(chǎn)方式。重要性作為最常用的電動(dòng)機(jī)類型，異步電動(dòng)機(jī)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活中扮演著不可或缺的角色。學(xué)習(xí)目標(biāo)通過本課程，學(xué)生將掌握異步電動(dòng)機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能分析方法。異步電動(dòng)機(jī)概述定義異步電動(dòng)機(jī)是一種交流電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度不同步。工作原理基于電磁感應(yīng)原理，定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，誘導(dǎo)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電流和轉(zhuǎn)矩。優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、可靠性高、維護(hù)方便。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)線、泵類設(shè)備、風(fēng)機(jī)和家用電器等。異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)定子固定部分，包含定子鐵芯、繞組和外殼。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)部分，包括轉(zhuǎn)子鐵芯、繞組或?qū)l和軸。軸承支撐轉(zhuǎn)子，減少摩擦。風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)，幫助散熱。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)1轉(zhuǎn)子鐵芯由硅鋼片疊壓而成，具有良好的磁導(dǎo)性。2轉(zhuǎn)子繞組分為鼠籠式和繞線式兩種類型。3軸支撐轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，傳遞機(jī)械能。4散熱片增加散熱面積，提高冷卻效果。轉(zhuǎn)子繞組鼠籠式由鋁條或銅條組成，簡(jiǎn)單耐用。繞線式三相繞組，可通過外部電阻調(diào)節(jié)性能。深槽型特殊設(shè)計(jì)，提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。雙鼠籠兼具高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和高效率。轉(zhuǎn)子?xùn)艞l式繞組1導(dǎo)條鋁或銅制成，嵌入轉(zhuǎn)子槽中。2端環(huán)連接所有導(dǎo)條，形成閉合回路。3散熱片增加散熱面積，提高冷卻效果。4軸支撐整個(gè)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。柵條式繞組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，適用于大多數(shù)小型異步電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)子相互聯(lián)接繞組1繞組三相繞組，通常為Y型連接。2滑環(huán)與繞組相連，用于外部連接。3電刷與滑環(huán)接觸，引出轉(zhuǎn)子電流。4外部電阻可調(diào)節(jié)，用于改變電機(jī)特性。相互聯(lián)接繞組允許通過外部電阻調(diào)節(jié)電機(jī)性能，適用于需要高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合。轉(zhuǎn)子的制造工藝1鐵芯制作沖壓硅鋼片，疊壓成型。2繞組安裝鼠籠式注鋁或插入銅條，繞線式繞制線圈。3平衡處理動(dòng)平衡測(cè)試，確保穩(wěn)定運(yùn)行。4質(zhì)量檢測(cè)電氣和機(jī)械性能測(cè)試。定子結(jié)構(gòu)定子鐵芯由硅鋼片疊壓而成，內(nèi)部有槽用于放置繞組。提供磁路，減少渦流損耗。定子繞組通常為三相繞組，嵌入定子槽中。產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，是電機(jī)工作的關(guān)鍵。機(jī)座支撐定子鐵芯，提供保護(hù)和散熱。通常采用鑄鐵或鋁合金制造。定子繞組分布繞組線圈分布在多個(gè)槽中，減少諧波，提高效率。集中繞組每相繞組集中在相鄰槽中，適用于小功率電機(jī)。單層繞組每個(gè)槽中只有一個(gè)相的繞組，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。雙層繞組每個(gè)槽中有兩個(gè)相的繞組，利用率高。定子繞組的設(shè)計(jì)1槽數(shù)選擇影響磁場(chǎng)分布和諧波含量。2極對(duì)數(shù)確定決定電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。3線圈匝數(shù)計(jì)算影響電機(jī)的電壓和電流。4繞組連接方式Y(jié)型或Δ型，影響電機(jī)特性。定子鐵芯材料采用硅鋼片，減少鐵損。槽形半閉口槽，減少氣隙磁阻。絕緣片間絕緣，減少渦流損耗。通風(fēng)槽改善散熱性能。定子外殼材料選擇通常采用鑄鐵或鋁合金，兼顧強(qiáng)度和散熱性能。散熱設(shè)計(jì)外部肋片增加散熱面積，內(nèi)部風(fēng)道促進(jìn)空氣流通。防護(hù)等級(jí)根據(jù)使用環(huán)境選擇適當(dāng)?shù)腎P防護(hù)等級(jí)。安裝方式提供多種安裝方式，如腳裝、法蘭裝等。異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)電氣參數(shù)額定電壓、電流、功率因數(shù)、效率等。這些參數(shù)決定了電機(jī)的工作特性。機(jī)械參數(shù)額定轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率、慣量等。影響電機(jī)的負(fù)載能力和動(dòng)態(tài)性能。熱參數(shù)絕緣等級(jí)、溫升限值等。關(guān)系到電機(jī)的壽命和可靠性。異步電動(dòng)機(jī)電磁過程定子磁場(chǎng)產(chǎn)生三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，產(chǎn)生感應(yīng)電流。電磁轉(zhuǎn)矩形成轉(zhuǎn)子電流與磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。機(jī)械能輸出轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，輸出機(jī)械能。電磁力和轉(zhuǎn)矩電磁力產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流與磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電磁力。轉(zhuǎn)矩計(jì)算轉(zhuǎn)矩等于電磁力與轉(zhuǎn)子半徑的乘積。轉(zhuǎn)矩特性曲線描述轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，反映電機(jī)性能。最大轉(zhuǎn)矩臨界轉(zhuǎn)差率下達(dá)到最大值，決定電機(jī)過載能力。轉(zhuǎn)子電流和電壓轉(zhuǎn)子電流頻率與轉(zhuǎn)差成正比。幅值隨負(fù)載變化，影響輸出轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子電壓感應(yīng)電壓與定子磁場(chǎng)強(qiáng)度和轉(zhuǎn)差有關(guān)。決定轉(zhuǎn)子電流大小。阻抗包括電阻和電抗。影響轉(zhuǎn)子電流和功率因數(shù)。轉(zhuǎn)子電流頻率0Hz同步速度轉(zhuǎn)子電流頻率為零。sf1正常工作頻率為滑差與電源頻率乘積。f1靜止?fàn)顟B(tài)頻率等于電源頻率。2f1反向旋轉(zhuǎn)頻率可能超過電源頻率?；?定義同步速度與實(shí)際轉(zhuǎn)速之差與同步速度之比。2計(jì)算s=(n1-n)/n1，其中n1為同步速度，n為實(shí)際轉(zhuǎn)速。3影響因素負(fù)載、轉(zhuǎn)子電阻、電源電壓等。4意義反映電機(jī)工作狀態(tài)，影響效率和性能。異步電動(dòng)機(jī)損耗與效率銅損定子和轉(zhuǎn)子繞組的焦耳熱損耗。鐵損鐵芯中的渦流損耗和磁滯損耗。機(jī)械損耗摩擦和風(fēng)損。雜散損耗其他難以計(jì)算的附加損耗。負(fù)載特性空載轉(zhuǎn)速接近同步速度，電流小。輕載轉(zhuǎn)速略低于同步速度，效率較高。額定負(fù)載達(dá)到最佳工作狀態(tài)，效率最高。過載轉(zhuǎn)速下降，電流增大，溫升升高。起動(dòng)特性1直接起動(dòng)起動(dòng)電流大，沖擊大，適用于小功率電機(jī)。2降壓起動(dòng)降低起動(dòng)電流，減小沖擊，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也減小。3星-三角起動(dòng)先星形后三角形連接，平衡電流和轉(zhuǎn)矩。4變頻起動(dòng)通過調(diào)節(jié)頻率和電壓實(shí)現(xiàn)平滑起動(dòng)，性能最佳。制動(dòng)特性能耗制動(dòng)將電機(jī)切換為發(fā)電機(jī)狀態(tài)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能耗散。反接制動(dòng)改變相序，產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩，快速停車。直流制動(dòng)向定子繞組通入直流電，產(chǎn)生靜止磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)使用制動(dòng)器或摩擦盤，適用于需要精確定位的場(chǎng)合。調(diào)速特性1極數(shù)變換改變定子繞組極數(shù)，實(shí)現(xiàn)階梯式調(diào)速。2轉(zhuǎn)子變阻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子回路電阻，適用于繞線式電機(jī)。3電壓調(diào)節(jié)改變定子電壓，適用于小范圍調(diào)速。4變頻調(diào)速改變電源頻率，實(shí)現(xiàn)寬范圍、高效率調(diào)速。常見異步電動(dòng)機(jī)類型籠型電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用廣泛。繞線型電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能好，可調(diào)節(jié)。多速電動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)多檔轉(zhuǎn)速。特種電動(dòng)機(jī)適應(yīng)特殊工作環(huán)境。籠型電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)轉(zhuǎn)子采用鼠籠式繞組，由鋁條或銅條組成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用。優(yōu)點(diǎn)維護(hù)簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高。適用于恒速或小范圍調(diào)速場(chǎng)合。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)、傳送帶等工業(yè)設(shè)備。繞線型電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)轉(zhuǎn)子采用三相繞組，通過滑環(huán)引出。優(yōu)點(diǎn)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電阻實(shí)現(xiàn)調(diào)速。缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)成本高，效率略低。應(yīng)用場(chǎng)合適用于需要大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩或調(diào)速的場(chǎng)合，如起重機(jī)、軋鋼機(jī)等。多速異步電