福州大学_电机学_07异步电机的基本结构和工作原理.pptVIP

电机学多媒体课件系列 第三篇 异 步 电 机 第十章 异步电机的基本结构和工作原理 电气工程与自动化学院 主讲 黄灿水 2016.3 配套教材：《电机学》，林荣文（福州大学），中国电力出版社，2014.1 目 录 第十章 异步电机的基本结构和工作原理 §10.1 异步电机的用途与分类 §10.2 异步电机的基本结构 §10.3 异步电机铭牌和额定值 §10.4 异步电机的工作原理 第一节 异步电机的用途和分类 优点：结构简单，制造、使用和维护方便。 运行可靠，价格低廉，坚固耐用。 缺点：①转速不易调节 ②鼠笼式异步电动机的起动性能较差 ③励磁电流由电网供给，功率因数滞后 用途：主要用于电动机（90%电气原动机为异步电动机） 异步发电机（一般用于风力发电） 概述 异步电动机的结构 定子Stator：固定部分 转子Rotor：旋转部分 气隙Air Gap：很小，0.2-2.0mm 对电机性能影响很大 异步电机结构视频 笼型异步电机 绕线型异步电机 异步电机的分类： 异步电机 定子绕组 定子铁心 转子 机座(风罩、风扇等）、电刷 鼠笼型 转子铁心 转轴（含轴承）、换向片 转子绕组 绕线型 定子 气隙 第二节 异步电机的基本结构 一、异步电机的定子 1、定子铁心——磁路部分，放置定子绕组 一般采用导磁性能良好和磁损耗小的电工硅钢片叠成 内圆周均匀开槽的圆筒型 2．定子槽形 散嵌绕组 成型绕组 效率和功率因数较高，绕组嵌线工艺复杂，小容量及中型低压电机 可嵌放成型线圈 大型低压电动机 绝缘放置可靠、 绕组下线方便 高压电动机 3．定子绕组——电路部分，产生感应电势和电磁转矩 定子绕组通常应用双层短距绕组，小型电机可应用单层绕组。 二、异步电动机的转子 1、转子铁心——磁路部分、支撑转子绕组 一般由硅钢片叠成。在转子铁心上开有槽，以供放置或浇注转子绕组。 2．转子槽 槽形的选择主要决定于对运行性能和起动性能的要求。 3．转子绕组 鼠笼式转子：铸铝、焊接 斜槽形式 转子绕组——感应电势、流过电流和产生电磁转矩 与定子绕组有相同的极数，相同相数的对称绕组 通常采用对称的三相绕组，连接成星形，常用波绕组 转子的一端装有三个集电环 绕线转子可外串变阻器，改变异步机的起动性能 线绕转子： R R R R 绕线转子实物图 4. 转轴 三、异步电机的气隙 特点：气隙很小，在中、小型电机中一般为0.2～2.0mm 气隙大：磁阻大，励磁电流大，功率因数低 气隙磁场谐波含量减少，改善启动性能 气隙小： 受加工工艺及机械安全所限制 异步电机结构视频 第三节 异步机铭牌和额定值 异步电动机的额定值 额定功率PN: 指额定运行时，转轴上输出机械功率（W或kW） 额定电压UN: 指额定运行时定子绕组外加线电压（V或kV）额定电流IN: 指在额定电压和额定功率状态下运行时，流入定子绕组的线电流（A） 额定频率f: 我国工业频率为50Hz 额定转速nN: 指在额定状态下运行时的转子转速（r／min） 第四节 异步电机的工作原理 异步电机的三种运行方式 ①电动机运行 ②发电机运行 ③电磁制动 运行方式判断依据 根据作用于转子上的电磁转矩的方向，以及定子电势e和定子电流i有功分量所产生的电功率的正负来判断 电磁过程（以电动机为例） 定子三相对称绕组→加三相对称电流I1→在气隙产生旋转磁场n1→切割转子绕组→在转子绕组感应电势E2→转子绕组是闭合绕组→产生转子电流I2→转子带电绕组在气隙磁场中受到电磁力的作用→产生电磁转矩→带动转子转动n (nn1) “异步”电机命名的由来 异步电机也称为感应电机 转差率 异步电机的转子速度总是略低于或略高于同步速度，它们的差n1-n，称为转差速度 定义: 转差率s —— 转差速度与同步转速的比值 一、异步电机的运行状态 定子加电→旋转磁场（转速为 n1） 转子导体感应电动势E2，产生电流I2和电磁转矩Te 电磁转矩Te拖动转子顺着旋转磁场方向旋转 1、电动机运行状态 B x n1 n F Fe 电动机运行方式结论： 异步电机转子的转速0≤n≤n1，即1≥s≥0 n与n1同向，电磁转矩Te与n同向，Te为驱动力矩 从定子输入电功率，转为转子机械功率输出 B x n1 n F Fe 2、发电机运行 定子加电流→产生旋转磁场（n1） 在转子上施加原动力矩拖动转子n(nn1 且同向） 电磁转矩Te与n反向，起阻力矩作用。（原动力矩克服电磁转矩作功） B x n1 n F Fe 发电机运行方式结论： 异步电机转子的转速nn1，即s0 n与n1同向，电磁转矩Te与n反向，Te为阻力矩 转子输入机械功率，定子输出电功