異步電機(jī)原理講解

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1、第五章異步電機(jī)5.1異步電機(jī)概述5.2異步電動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與作用原理5.3三相異步電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場5.4異步電動(dòng)機(jī)的電壓方程和等效電路5.5異步電動(dòng)機(jī)的功率平衡與轉(zhuǎn)矩平衡5.6異步電動(dòng)機(jī)的工作特性與機(jī)械特性5.7異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)測定5.8異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速5.1異步電機(jī)概述異步電機(jī)（也叫感應(yīng)電機(jī)）是一種交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)。異步電機(jī)運(yùn)行時(shí)，在氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，依靠電磁感應(yīng)作用使轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電流，產(chǎn)生感應(yīng)電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換。由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速之間總是存在差異，所以稱為異步電

2、機(jī)。一.特點(diǎn)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速除與電網(wǎng)頻率有關(guān)外，還隨負(fù)載而變。二.優(yōu)缺點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、運(yùn)行可靠、效率較高、價(jià)格低廉、堅(jiān)固耐用等。2.缺點(diǎn)：（1）異步電機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須從電網(wǎng)吸取滯后性無功功率，使電網(wǎng)功率因數(shù)降低，增加了輸電線路損耗。（2）起動(dòng)和調(diào)速性能較差。（3）用途：主要作電動(dòng)機(jī)使用，如：機(jī)床、水泵、家用電器、軋鋼設(shè)備等。在電網(wǎng)的總負(fù)荷中，異步電動(dòng)機(jī)用電量約占60％以上。5.2異步電動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與作用原理一.異步電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)1.定子：定子鐵心：由050.5mm厚硅鋼片疊壓而成,構(gòu)成磁路和安放三相繞組。定子繞組

3、：電磁線制而成,構(gòu)成電路。機(jī)座：鑄鐵或鋼板焊接而成。2.轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)軸:支撐轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子鐵心：由0.5mm硅鋼片疊壓而成,構(gòu)成磁路的一部分。轉(zhuǎn)子繞組：鼠籠型繞組、鑄鋁或打銅條繞線式繞組：由電磁線繞制而成三相繞組，在內(nèi)部接成Y接，另外三個(gè)出線端由滑環(huán)引出，可外接電阻。3.氣隙：磁路的一部分，δ↓→Im↓，但易發(fā)生掃膛現(xiàn)象。二.異步電機(jī)的作用原理三相對(duì)稱電流流入三相對(duì)稱的定子繞組，在空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電勢(shì)，并在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生電流，該轉(zhuǎn)子電流與定子的旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。1.轉(zhuǎn)

4、子的轉(zhuǎn)向與定子磁場的轉(zhuǎn)向相同。2.轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速略低于定子磁場的轉(zhuǎn)速。3.轉(zhuǎn)差率的概念旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速之差稱為轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)速△n=n–1n。?nn?n1轉(zhuǎn)差率S??Sn?n?nn?n?Sn?(1?S)nnn1111111當(dāng)0n時(shí),即0>S時(shí),電機(jī)為發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)(機(jī)械能→電能)。1當(dāng)n<0時(shí),即S>0時(shí),電機(jī)為電磁制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)(機(jī)械能和電能→熱能)。當(dāng)n＝0時(shí),即S＝1時(shí),電機(jī)為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)狀態(tài)。n≈n時(shí),即S≈0時(shí),電機(jī)為電動(dòng)機(jī)的空載狀態(tài)。1三.額定值1.額

5、定功率P:電動(dòng)機(jī)在額定情況下運(yùn)行，由軸端輸出的機(jī)n械功率，單位為W，kW。2.額定電壓U:電動(dòng)機(jī)在額定情況下運(yùn)行,施加在定子繞組n上的線電壓，單位為V。3.額定頻率f：50Hz。n4.額定電流I：電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率下軸端輸出額n定功率時(shí)，定子繞組的線電流，單位為A。5.額定轉(zhuǎn)速n：電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率、軸端輸出額n定功率時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。5.3三相異步電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場一.空載運(yùn)行時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場1.主磁通Φ：0（1）作用：傳遞能量的媒介作用；（2）路徑：定子氣隙轉(zhuǎn)子氣隙定子。2.漏磁通Φ：σ（

6、1）不起傳遞能量的媒介作用，只起電抗壓降的作用；（2）包括：槽部漏磁通、端部漏磁通和高次諧波。二.負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場1.轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的頻率：f?Sf212.轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):E?4.44fNk??SE2S22w223.轉(zhuǎn)子繞組的電阻和漏抗：忽略集膚效應(yīng)，認(rèn)為R不變；2x?2?fL?2?SfL?Sx2S221224.轉(zhuǎn)子繞組的電流：正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子端電壓U=0=0，所以2E?SE?SEI??2S?2I?22，其有效值2R?jxR?jSxRS22?()x22S2222結(jié)論：轉(zhuǎn)子電流I隨S的增加而增加。2R25.轉(zhuǎn)子繞組的功

7、率因數(shù)：cos??222R?(Sx)22結(jié)論：轉(zhuǎn)子功率因數(shù)隨S的增加而減小。60f60?Sf216.轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速：n???Sn21ppn?n?Sn?n?n211相對(duì)轉(zhuǎn)子速度：F1相對(duì)定子速度：F2三.磁動(dòng)勢(shì)平衡方程1.磁動(dòng)勢(shì)形式：F?F?F1202.電流形式：I??I??I?101L5.4異步電動(dòng)機(jī)的電壓方程和等效電路一、電動(dòng)勢(shì)平衡方程U???E??I?(R?jx)111110?E??I?(R?jx)2S222SE???I?(R?jx)??I?Z10mm0m二.等效電路1.折算（1）折算原則：①保持F不變，只要使等效前后轉(zhuǎn)

8、子電流的大小和相位相等2即可；②等效前后轉(zhuǎn)子電路的功率和損耗相等。（2）折算方法：E?SE?E?E?2S222I?????2R2?jx2SR2?jSx2R2?jxR?jx?1?SR2222SS'm2N2kw2I①電流折算：2I?I?22m1N1kw1ki'N1kw1②電動(dòng)勢(shì)折