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异步电机主要用途和特点 异步电机主要用作电动机，拖动各类生产机械。例如：在工业方面，用于拖动中小型轧钢设备、各种金属切削机床、轻工机械、矿山机械等；在农业方面，用于拖动风机、水泵、脱粒机、粉碎机以及其他农副产品的加工机械等；在农用电器方面的电扇、洗衣机、电冰箱、空调机等也都是用异步电机拖地的。异步电机的优点是结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高且实用性强，缺点是功率因数较差。异步电机运行时，必须从电网里吸收滞后性的无功功率，它的功率因数总是小于1。三相交流异步电机的结构和工作原理 三相交流异步电机主要由定子和转子两部分组成的，定、转子中间是空气隙。此外，还有端盖、轴承、机座、风扇等部件。具体简述如下。异步电动机的定子异步电动机的定子由机座、定子铁心和定子绕组三个部分组成。定子铁心是电动机磁路的一部分，装在机座里。为了降低定子铁心里的铁心损坏，定子铁心用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，在硅钢片的两面还应涂上绝缘漆。在定子铁心内圆上开有槽，槽内放置定子绕组。高压大、中型容量异步电动机定子绕组常采用Y接，只有三根引出线。对中、小容量低压异步电动机，通常把定子三相绕组的六根出线头都引出来，根据需要可接成 形或Y形。机座的作用主要是固定与支撑定子铁心。气隙异步电动机的气隙比同容量直流电动机的气隙小得多，在中、小型异步电动机中，气隙一般为0.2~1.5mm。异步电动机的励磁电流是由定子电源供给的。气隙大时，要求的励磁电流也大，从而影响电动机的功率因数。为了提高功率因数，因尽量让气隙小些，但也不能太小，否则定子和转子有可能发生摩擦或碰撞。异步电动机的转子异步电动机的转子由转轴、转子铁心和转子绕组三个部分组成。定子铁心是电动机磁路的一部分，它用0.5mm厚的硅钢片叠压而成。整个转子铁心固定在转轴上，或固定在转子支架上，转子支架再套在转轴上。转子绕组切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电机旋转。其他部件端盖起支撑作用，轴承起连接转动部分与不动部分，风扇起冷冻电动机的作用。异步电动机的工作原理 在交流电动机的定子铁心中，沿空间分布均匀分布三个绕组，每个绕组轴相互错开120度。交流异步电机的转子有两种结构形式即绕线转子和笼型转子。绕线转子中的三相绕组如同定子一样， 布置在转子铁心上，并与外部相联接，笼型转子不与电源联接，转子绕组自行闭合，所以结构简单，运行可靠。当三相异步电机定子接三相电源后，电机内便形成圆形旋转磁通势，圆形旋转磁密，设其方向为逆时针转，如图所示。若转子不转，转子鼠笼导条与旋转磁密有相对运动，导条中有感应电动势e，方向由右手定则确定。由于转子导条彼此在端部短路，于是导条中有电流i，不考虑电动势与电流的相位差时，电流方向同电动势方向。这样，导条就在磁场中受力f，由左手定则确定受力方向，如图中所示。转子受力，产生转矩T，便为电磁转矩，方向与旋转磁通势同方向，转子便在该方向上旋转起来。转子旋转后，转速为n，只要nn1（n1为旋转磁通势同步转速），转子导条与磁场有相对运动，产生与转子不转时相同方向的电动势、电流及受力，电磁转矩T为逆时针方向，转子继续旋转，稳定运行在T=TL情况下。nn1TfeiSNF图1 异步电动机工作原理异步电动机直接转矩控制系统1985年德国学者M.Depenbrock首次提出了直接转矩控制理论，他发现直接去控制异步电动机的电磁转矩和电机定子磁链，而删去电流闭环有更好的动态性能。和矢量控制不同，直接转矩控制摈弃了解耦的思想，取消了旋转坐标变换，简单地通过检测电动机定子电压和电流，借助瞬时空间矢量理论计算电动机的磁链和转矩，并根据与给定值比较所得差值，实现磁链和转矩的直接控制。直接转矩控制有以下几个特点：直接转矩控制是直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机与直流电动机进行比较、等效、转化；即不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型，它省掉了矢量旋转变换等复杂的变化与计算。因而，它所需要的信号处理工作比较简单。直接转矩控制的磁场定向采用的是定子磁链轴，只要知道定子电阻就可以把它观测出来。而矢量控制的磁场定向所用的转子磁链轴，观测转子磁链需要知道电动机转子电阻和电感。因此，直接转矩控制大大减少了矢量控制技术中控制性能易受参数变化影响的问题。直接转矩控制采用空间矢量的概念来分析三相交流电动机的数学模型和控制各物理量，使问题变得简单明了。与矢量控制方法不同，它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩，而是直接把转矩作为被控量，直接控制转矩。因此它并非极力获得理想的正弦波形，也不追求磁链完全理想的圆形轨迹。相反，从控制转矩的角度出发，它强调的是转矩的直接控制效果，因而它采用离散的电压状态和六边形磁链轨迹