第十八章三相異步電機的結(jié)構(gòu)和基本原理

1、第第十十八八章章異異步步電電機機的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)和和基基本本工工作作原原理理直流電動機直流電動機+-N+-S+-+AXBCZY異步電動機異步電動機 一、一、 作用原理作用原理 1. 轉(zhuǎn)子靜止轉(zhuǎn)子靜止 2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后l 二、二、三相三相異步電機的優(yōu)缺點異步電機的優(yōu)缺點l 三、三、三相三相異步電機運行狀態(tài)異步電機運行狀態(tài) 1. 電動機狀態(tài)電動機狀態(tài) 2 . 發(fā)電機運行狀態(tài)發(fā)電機運行狀態(tài) 3 . 電磁制動的運行狀態(tài)電磁制動的運行狀態(tài)一、一、 異步電機工作原理異步電機工作原理ln 為轉(zhuǎn)子速度為轉(zhuǎn)子速度ln切切 為為 轉(zhuǎn)子繞組切割磁場的速度。轉(zhuǎn)子繞組切割磁場的速度。n1轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場

2、 n切切n1. 轉(zhuǎn)子靜止轉(zhuǎn)子靜止Tln 1 為定子旋轉(zhuǎn)磁場速度。為定子旋轉(zhuǎn)磁場速度。一、一、 異步電機工作原理異步電機工作原理q 轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流 I2 、E2 存在的條件是轉(zhuǎn)存在的條件是轉(zhuǎn)子與定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場有相對運動子與定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場有相對運動 ，即轉(zhuǎn)子與旋即轉(zhuǎn)子與旋 轉(zhuǎn)磁場有相對運動，使轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁場有相對運動，使轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線。子導(dǎo)體切割磁力線。 n1轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場 n切切nq q 若若 n 與與 n1 相等，相等，n切切= 0，旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子，旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體間無相對運動，電磁力為零，無法維持電導(dǎo)體間無相對運動，電磁力為零，無法維持電機旋轉(zhuǎn)。機旋轉(zhuǎn)。q 所以所以 n 1

3、與與 n 之間存在轉(zhuǎn)差之間存在轉(zhuǎn)差n= n1-nq轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)差 n 對同步轉(zhuǎn)速對同步轉(zhuǎn)速 n1 的比值稱為的比值稱為 轉(zhuǎn)差率。轉(zhuǎn)差率。q 11nnnSq轉(zhuǎn)差率是異步電機運行時的一個重要變量。轉(zhuǎn)差率是異步電機運行時的一個重要變量。11nnnS啟動時：啟動時：S堵轉(zhuǎn)時：堵轉(zhuǎn)時：Smin/1450rnNSpfn11601)1 (nsn11150014501500033. 0空載時：空載時：S0 1、結(jié)構(gòu)簡單（無換向器和電刷），制造容、結(jié)構(gòu)簡單（無換向器和電刷），制造容易，價格低，運行可靠（無換向火花），易，價格低，運行可靠（無換向火花），效率較高。效率較高。pfn601l 2、結(jié)合變流技術(shù)，實現(xiàn)變頻調(diào)速

4、。、結(jié)合變流技術(shù)，實現(xiàn)變頻調(diào)速。優(yōu)點：優(yōu)點：q 缺點：運行時必須從電網(wǎng)吸取滯后性無功功缺點：運行時必須從電網(wǎng)吸取滯后性無功功 率，率， 使電網(wǎng)功率因數(shù)降低。使電網(wǎng)功率因數(shù)降低。 增加了輸電線路損耗，影增加了輸電線路損耗，影 響交流發(fā)電響交流發(fā)電機有功功率的輸出。機有功功率的輸出。P = m UI coscosI I2 R l 按照轉(zhuǎn)差率按照轉(zhuǎn)差率 S 的不同（的不同（ n 的大小，轉(zhuǎn)向變的大小，轉(zhuǎn)向變化）異步電機分為化）異步電機分為 ：電磁制動電磁制動 發(fā)電機發(fā)電機電動機電動機l三種狀態(tài)三種狀態(tài)lT T 與與 n n 方向相同，是電動機狀態(tài)方向相同，是電動機狀態(tài) M MT Tn n1 1n n

5、切切n nl可見，可見，n 接近接近 n1 電機由電網(wǎng)吸取電功率轉(zhuǎn)換成電機由電網(wǎng)吸取電功率轉(zhuǎn)換成機械功率。機械功率。11nnnSl空載運行時的轉(zhuǎn)差率空載運行時的轉(zhuǎn)差率 0.5% l滿載運行時的轉(zhuǎn)差率滿載運行時的轉(zhuǎn)差率 5%例如：例如： nN = 1400 r / min， p =？ M MT Tn n1 1n n切切n np = 2p = 2pfn601min/15001rn M MT Tn n1 1n n切切n n M MT Tn n1 1n n切切n n11nnnSl 感應(yīng)發(fā)電機運行狀態(tài)，電磁轉(zhuǎn)矩方向感應(yīng)發(fā)電機運行狀態(tài)，電磁轉(zhuǎn)矩方向改變，轉(zhuǎn)子由原動機拖動，驅(qū)動轉(zhuǎn)矩改變，轉(zhuǎn)子由原動機拖動，驅(qū)

6、動轉(zhuǎn)矩 T1 方方向與向與 n 相同。相同。l n1 與與 n 方向和電動機狀態(tài)時一樣方向和電動機狀態(tài)時一樣 ，電，電磁轉(zhuǎn)距磁轉(zhuǎn)距 T 與與 n 方向相反，為制動性質(zhì)，電方向相反，為制動性質(zhì)，電機由轉(zhuǎn)子傳動軸輸入機械功率，從定子輸出機由轉(zhuǎn)子傳動軸輸入機械功率，從定子輸出電功率。電功率。 M MT Tn n1 1n n切切n n M MT Tn n1 1n n切切n n M MT Tn n1 1n n切切n n電電動動機機發(fā)發(fā)電電機機電磁制動電磁制動11nnnS1Sl 用其他機械驅(qū)動轉(zhuǎn)子，用其他機械驅(qū)動轉(zhuǎn)子，n 方方 向與向與 n1 相相反，反， T 與與 n 方向相反，電磁轉(zhuǎn)矩為制動性質(zhì)。方向

7、相反，電磁轉(zhuǎn)矩為制動性質(zhì)。l 電機內(nèi)部損耗電機內(nèi)部損耗 轉(zhuǎn)化為熱能消耗轉(zhuǎn)化為熱能消耗定子吸收電網(wǎng)電功率定子吸收電網(wǎng)電功率驅(qū)動轉(zhuǎn)矩輸入機械功率驅(qū)動轉(zhuǎn)矩輸入機械功率電磁制動電磁制動 發(fā)電機發(fā)電機電動機電動機11nnnS01 S1S0S1S電動機啟動電動機啟動l一、一、 異步電機的定子異步電機的定子l二、二、 異步電機的轉(zhuǎn)子異步電機的轉(zhuǎn)子 (一一) 籠形轉(zhuǎn)子籠形轉(zhuǎn)子 （二）繞線型轉(zhuǎn)子（二）繞線型轉(zhuǎn)子 l外徑大于外徑大于1m 時時, 用扇用扇l 形沖片拼成圓形形沖片拼成圓形l 用沖槽用沖槽 0.5mm 厚的硅鋼片疊成，以減厚的硅鋼片疊成，以減少鐵芯中由交場少鐵芯中由交場( 旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場 )引起的渦

8、流和磁引起的渦流和磁滯損耗滯損耗 。 l機座固定和支撐定子鐵芯機座固定和支撐定子鐵芯,l機座的底腳將電機安裝固定。機座的底腳將電機安裝固定。l 異步電機的轉(zhuǎn)子由軸、轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子異步電機的轉(zhuǎn)子由軸、轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組組成。轉(zhuǎn)子鐵芯材料也用繞組組成。轉(zhuǎn)子鐵芯材料也用 0.5mm 厚硅鋼片厚硅鋼片疊成疊成 。l (一一) 籠形轉(zhuǎn)子籠形轉(zhuǎn)子端環(huán)端環(huán)槽內(nèi)導(dǎo)條槽內(nèi)導(dǎo)條l 轉(zhuǎn)子構(gòu)成多相對稱閉合繞組，不能外接電阻，轉(zhuǎn)子構(gòu)成多相對稱閉合繞組，不能外接電阻，自成一體。自成一體。l 繞線型轉(zhuǎn)子可以在轉(zhuǎn)子回路串入附加電阻改繞線型轉(zhuǎn)子可以在轉(zhuǎn)子回路串入附加電阻改善異步電機的起動和調(diào)速性能。善異步電機的起動和調(diào)速性能。轉(zhuǎn)子繞組，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子繞組，旋轉(zhuǎn)附加電阻附加電阻（靜止）（靜止）CABl集電環(huán)，旋轉(zhuǎn)集電環(huán)，旋轉(zhuǎn)l 用于要求起動轉(zhuǎn)矩大，起動電流小和用于要求起動轉(zhuǎn)矩大，起動電流小和調(diào)速的場合。調(diào)速的場合。AB附加電阻附加電阻集電滑環(huán)集電滑環(huán)電刷電刷轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子HF0I無功勵磁電流cos主磁回路中含兩段氣隙，希主磁回路中含兩段氣隙，希望小些，一般為望小些，一般為 0.22mm NNNNNIUPcos3 額定功率額定功率 PN，指電動機額定運行時，指電動機額定運行時，軸端輸出的機械功率軸