异步电动机基本结构工作原理和额定值

5章 异 步 电 机 5.1 概 述 5章 异 步 电 机 异 步 电 机 的 额 定 值异 步 电 机 的 分 类异 步 电 机 的 基 本 结 构转 差 率异 步 电 机 的 分 类 和 基 本 结 构异 步 电 机 的 基 本 工 作 原 理 异 步 电 机 的 三 种 运 行 状 态 5.1 概 述教 学 目 的 了 解 异 步 电 机 的 基 本 结 构 由 哪 几 部 分 构 成 了 解 异 步 电 机 的 分 类 掌 握 异 步 电 机 的 额 定 值 有 那 些 ， 他 们 之 间 的 相 互 关 系如 何 了 解 异 步 电 机 的 基 本 工 作 原 理 掌 握 同 步 转 速 、 转 差 率 的 定 义 掌 握 异 步 电 机 的 三 种 运 行 状 态 及 其 判 别 方 法 学 时 ： 2学 时 作 业 ： 第 1、 3题 5.1.1 异 步 电 机 的 分 类 和 基 本 结 构1. 异 步 电 机 的 分 类 异 步 电 机 也 叫 感 应 电 机 ， 主 要 作 电 动 机 使 用 。 主 要 优 点 ： 结 构 简 单 、 运 行 可 靠 、 制 造 容 易 、 价 格 低廉 、 坚 固 耐 用 ， 有 较 高 的 效 率 和 相 当 好 的 工 作 特 性 。 缺 点 ： 目 前 尚 不 能 经 济 地 在 较 大 范 围 内 平 滑 调 速 以 及它 必 须 从 电 网 吸 收 滞 后 的 无 功 功 率 。 分 类 ： 5.1.1 异 步 电 机 的 分 类 和 基 本 结 构2. 异 步 电 机 的 基 本 结 构异 步 电 机 外 形 图 异 步 电 机 结 构 图 5.1.1 异 步 电 机 的 分 类 和 基 本 结 构感 应 电 机 定 子 绕 组定 子 铁 心转 子 机 座 笼 型 ， 结 构转 子 铁 心转 轴转 子 绕 组 绕 线 型 ， 结 构定 子 5.1.1 异 步 电 机 的 分 类 和 基 本 结 构右 图 是 一 台 三 相 鼠 笼 型 异 步 电 动 机的 外 形 图 。 下 面 是 它 主 要 部 件 的 拆 分 图 。 定子绕组转子定子轴承端盖转子绕组定子绕组出线盒集电环 5.1.1 异 步 电 机 的 分 类 和 基 本 结 构2. 异 步 电 机 的 基 本 结 构 定 子 铁 心 ： 由 厚 度 为 0.5mm的 低 硅 钢 片 叠 装 而 成 ， 构 成磁 路 ， 嵌 放 定 子 绕 组 。 为 了 嵌 放 定 子 绕 组 ， 在 定 子冲 片 中 均 匀 地 冲 制 若 干 个 形 状 相 同 的 槽 。 5.1.1 异 步 电 机 的 分 类 和 基 本 结 构 2. 异 步 电 机 的 基 本 结 构 槽 形 有 三 种 ， 半 闭 口 槽 适 用 于 小 型 异 步 电 机 ， 其 绕 组 是 用圆 导 线 绕 成 的 。 半 开 口 槽 适 用 于 低 压 中 型 异 步 电 机 ， 其 绕组 是 成 型 线 圈 。 开 口 槽 适 用 于 高 压 大 中 型 异 步 电 机 ， 其 绕 组 是 用 绝 缘 带 包 扎 并 浸 漆 处 理 过 的 成 型 线 圈 。 5.1.1 异 步 电 机 的 分 类 和 基 本 结 构 2. 异 步 电 机 的 基 本 结 构 定 子 绕 组 ： 构 成 电 路 部 分。 其 作 用 是 感 应 电 动势 、 流 过 电 流 、 实 现机 电 能 量 转 换 。 5.1.1 异 步 电 机 的 分 类 和 基 本 结 构 机 座 ： 固 定 和 支撑 定 子 铁 心 。 因此 要 求 有 足 够 的机 械 强 度 。 5.1.1 异 步 电 机 的 分 类 和 基 本 结 构 2. 异 步 电 机 的 基 本 结 构 转 子 铁 心 ： 由 厚 度 为 0.5mm的 低 硅 钢 片 叠 装 而 成 ， 构 成 磁 路 。 转 轴 ： 支 撑 转 子 铁 心 和 输 出 输 入 机 械 转 矩 。 绕 组 ： 构 成 电 路 部 分 。 分 为 ： 笼 形 绕 组 和 绕 线 式 绕 组 。 5.1.1 异 步 电 机 的 分 类 和 基 本 结 构 2. 异 步 电 机 的 基 本 结 构 转 子 u 笼 型 绕 组 。 在 转 子 的 每 个 槽 内 各 放 置 一 根 导 体 ， 在 铁 心 两端 放 置 两 个 端 环 ， 分 别 把 所 有 的 导 体 伸 出 槽 外 部 分 与 端 环联 接 起 来 。 如 果 去 掉 铁 心 ， 则 剩 下 来 的 绕 组 的 形 状 就 像 一个 松 鼠 笼 子 。 这 种 笼 型 绕 组 可 以 用 铜 条 焊 接 而 成 ， 也 可 以用 铝 浇 铸 而 成 。 5.1.1 异 步 电 机 的 分 类 和 基 本 结 构 2. 异 步 电 机 的 基 本 结 构 转 子 u 绕 线 式 绕 组 ： 与 定 子 绕 组 相 似 的 对 称 三 相 绕 组 。 一 般 接 成星 形 。 将 三 个 出 线 端 分 别 接 到 转 轴 上 三 个 滑 环 上 ， 再 通 过电 刷 引 出 电 流 。 绕 线 式 转 子 的 特 点 是 可 以 通 过 滑 环 电 刷 在转 子 回 路 中 接 入 附 加 电 阻 ， 以 改 善 电 动 机 的 起 动 性 能 、 调节 其 转 速 。 5.1.1 异 步 电 机 的 分 类 和 基 本 结 构 2. 异 步 电 机 的 基 本 结 构 气 隙 ： 定 、 转 子 之 间 的 间 隙。 气 隙 很 小 ， 中 、 小 型 异 步电 机 为 0.2 1.5mm。 气 隙大 小 对 异 步 电 机 的 性 能 影 响很 大 。 为 了 降 低 电 机 的 空 载电 流 和 提 高 电 机 的 功 率 ， 气隙 应 尽 可 能 小 ， 但 气 隙 太 小又 可 能 造 成 定 、 转 子 在 运 行中 发 生 摩 擦 ， 因 此 异 步 电 机气 隙 长 度 应 为 定 、 转 子 在 运行 中 不 发 生 机 械 摩 擦 所 允 许的 最 小 值 。 5.1.2 异 步 电 动 机 的 额 定 值 NNNNN cos3 IUP 额 定 功 率 PN： 是 转 轴 上 输 出 的 机 械 功 率 ， 单 位 为 W或 kW。 额 定 电 压 UN： 施 加 在 定 子 绕 组 上 的 线 电 压 ， 单 位 为 V。 额 定 电 流 IN： 电 动 机 在 额 定 电 压 、 额 定 频 率 下 轴 端 输 出 额 定功 率 时 ， 定 子 绕 组 的 线 电 流 ， 单 位 为 A。 额 定 频 率 f： 我 国 电 网 频 率 f=50H z。 额 定 转 速 nN： 电 动 机 在 额 定 电 压 、 额 定 频 率 、 轴 端 输 出 额定 功 率 时 ， 转 子 的 转 速 ， 单 位 为 r/min。 额 定 效 率 N。 额 定 功 率 因 数 cos N。 三 相 异 步 电 动 机 额 定 值 之 间 的 关 系 5.1.3 异 步 电 机 的 基 本 工 作 原 理 异 步 电 机 定 子 绕 组 接 在 三 相 对 称 交 流 电 网 上 ， 转 子 绕 组对 称 短 路 。 定 子 绕 组 中 流 过 三 相 对 称 电 流 ， 在 气 隙 中 将 建 立基 波 旋 转 磁 场 。 这 个 基 波 旋 转 磁 场 在 短 路 的 转 子 绕 组 中 感 应电 动 势 并 产 生 相 应 的 电 流 ， 该 电 流 与 气 隙 中 的 旋 转 磁 场 相 互作 用 而 产 生 电 磁 转 矩 。 1. 转 差 率 同 步 转 速 n1-定 子 绕 组 中 流 过 三 相 对 称 电 流 ， 在 气 隙 中 将 建立 基 波 旋 转 磁 场 的 转 速 。 该 转 速 取 决 于 电 流 的 频 率 f 1和 绕 组的 极 对 数 p。 转 子 转 速 n-转 子 的 机 械 转 速 。 异 步 电 机 的 特 点 是 转 子 转 速与 同 步 转 速 始 终 不 相 等 。 pfn 11 60 1nn 两 极 异 步 电 动 机 示 意 图 （ 图 中 气 隙 磁 场 形 象 地 用 N、 S来 表 示 ）1n 1n nNS 两 极 发 电 机 示 意 图 两 极 电 机 制 动 运 行 图思考： n能 否 等 于 n1 ？ 何 谓 异 步 ？ 电 机 的 转 向 由 谁 决 定 ？SN1n 1n n NS1n n 转 差 率 s-同 步 转 速 n1与 转 子 转 速 n之 差 对 同 步 转 速 之 比 值2. 异 步 电 机 的 三 种 运 行 状 态 当 异 步 电 机 的 负 载 发 生 变 化 时 ， 转 子 的 转 差 率 随 之 变 化 ，使 得 转 子 导 体 的 电 势 、 电 流 和 电 磁 转 矩 发 生 相 应 的 变 化 ，因 此 异 步 电 机 转 速 随 负 载 的 变 化 而 变 动 。 按 转 差 率 的 正 负、 大 小 ， 异 步 电 机 可 分 为 电 动 机 、 发 电 机 、 电 磁 制 动 三 种运 行 状 态5.1.3 异 步 电 机 的 基 本 工 作 原 理11n nns 电 磁 制 动 状 态 电 动 机 状 态 发 电 机 状 态s1 1s0 s0n0 0nn1 状 态 电 动 机 发 电 机 电 磁 制 动n与 s关 系 nn10sn1s0 n与 n1反 向 ，n1E1的性 质 反 电 动 势 电 源 电 动 势 反 电 动 势T的性 质 驱 动 制 动 制 动能 量转 换 电 能 机械 能 原 动 机 机 械 能 电 能 电 能 +机 械 能 内部 损 耗 （ 短 路 ）