【正文】 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 本章要求 ? 目的要求： 理解異步電機工作原理，理解異步電機的磁路系統(tǒng)，理解轉(zhuǎn)子靜止時異步電機的運行，掌握轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時異步電機的運行，掌握異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系，掌握異步電動機電磁轉(zhuǎn)矩的計算 ? 重點難點： 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時異步電機的運行，異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系，異步電動機電磁轉(zhuǎn)矩的計算 ? 考核點： 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時異步電機的運行，異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系，異步電動機電磁轉(zhuǎn)矩的計算 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 用途： ? 工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活 ? 容量：幾瓦～幾千千瓦 ? 主要用作電動機， 90％動力來源 167。 異步電機的結(jié)構(gòu)及額定值 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 拖動各種生產(chǎn)機械 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 日常生活中 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 特征 ? 轉(zhuǎn)速與同步速不等 ? 定轉(zhuǎn)子沒有電的聯(lián)系 ? 感應(yīng)電機：能量通過電磁感應(yīng)傳遞 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 分類 ? 相數(shù)：三相和單相 ? 單相異步機可用于家用電器 ? 轉(zhuǎn)子：鼠籠式和繞線式 ? 鼠籠式：結(jié)構(gòu)簡單、牢固 ? 繞線式：可用于改善啟動性能和調(diào)速 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 優(yōu)點： ? 結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護方便 ? 運行可靠，效率高，價格低廉 ? 異步電動機系列，品種，規(guī)格繁多 ? 應(yīng)用最廣、需求最大 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 缺點： ? 轉(zhuǎn)速不易調(diào)節(jié) ? 鼠籠式電機的起動性能差 ? 異步電機的激磁須由電網(wǎng)供給，功率因素滯后，增加系統(tǒng)無功負擔 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 下面是它主要部件的拆分圖。 右圖是一臺三相鼠籠型異步電動機的外形圖。 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 定子 ? 定子鐵芯 ? 硅鋼片迭成，各片間絕緣 ? 定子齒、槽 ? 定子繞組 ? 通常用雙層三相對稱短距繞組 ? 小型電機可用單層繞組 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 轉(zhuǎn)子 ? 轉(zhuǎn)子鐵芯 ? 硅鋼片迭成，各片間絕緣 ? 轉(zhuǎn)子齒、槽 ? 轉(zhuǎn)子繞組 ? 鼠籠式 ? 焊接鼠籠和鑄鋁鼠籠 ? 線繞式 ? 對稱繞組，相數(shù)可以不為三相 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 氣隙 ? 定、轉(zhuǎn)子之間的間隙，一般用 δ表示。異步電機的氣隙很小，中、小型異步電機 δ=～ 。 ? 為減小激磁電流，氣隙應(yīng)盡可能地小 ? 氣隙應(yīng)為機械條件所容許的最小值 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 定子槽形 ? 半閉口槽 ? 槽口寬度小于槽寬的一半，適用于散嵌繞組 ? 應(yīng)用于小型電動機 ? 優(yōu)點：可減小主磁路的磁阻以減小激磁電流 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 半開口槽 ? 槽口的寬度略大于槽寬的一半，簡化嵌線 ? 適用于 500V以下的中型電動機 ? 優(yōu)點：也可減小主磁路磁阻以減小激磁電流 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 開口槽 ? 槽口的寬度等于槽寬 ? 適用于 500V以上的大中型電動機 ? 優(yōu)點： 易于嵌成形繞組。繞組預(yù)制成形，絕緣處理后，整體放入 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 鼠籠轉(zhuǎn)子槽形 ? 通常采用半閉口槽 ? 槽形取決于對起動和運行性能的要求 ? 小功率電機采用平行齒 ? 槽面積大，轉(zhuǎn)子電阻小，運行性能好 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ?功率較大電機采用平行槽 ?槽面積相對減小，轉(zhuǎn)子電阻增大，起動性能好 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ?凸形 槽、刀形槽可進一步提高起動轉(zhuǎn)矩 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ?閉口 槽可減小雜散損耗，但漏磁較大，功率因素低 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 鼠籠轉(zhuǎn)子的制造 ? 焊接 ? 用銅條焊接成鼠籠狀 ? 鑄鋁 ? 用鋁代替銅 ? 可采用澆鑄法或壓鑄法，將熔化的鋁注入轉(zhuǎn)子槽中 ? 風扇與轉(zhuǎn)子做成一個整體 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 鼠籠轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)圖 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 鼠籠轉(zhuǎn)子的裝配圖 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 線繞轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)特點 ? 與定子有相同極數(shù)的對稱繞組 ? 相數(shù)可以與定子不同，通常采用三相星形連接 ? 轉(zhuǎn)子上有集電環(huán)，與轉(zhuǎn)子繞組相連 ? 集電環(huán)上有一電刷，與外接變阻器相連 ? 改善起動性能 ? 起動完畢切除外接變阻器 ? 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 線繞轉(zhuǎn)子的裝配圖 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 異步電動機的銘牌和額定值 ? 額定功率 ? 額定方式下運行時，軸上輸出的機械功率 ? 額定電壓 ? 額定方式下運行時，定子繞組應(yīng)加的線電壓 )kW,W(:P N)kV,V(:U N第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 額定電流 ? 額定電壓和額定功率運行時，流入定子繞組的額定線電流 ? 額定頻率 ? 工業(yè)頻率為 ? 額定轉(zhuǎn)速 ? 額定狀態(tài)運行時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 )A(:I NHz50第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 其他 ? 電機的功率因數(shù)，相數(shù)，接線法 ? 外殼防護等級及絕緣等級 ? 線繞式異步電機：還標明定子外施額定電壓時轉(zhuǎn)子開路電壓及轉(zhuǎn)子額定電流 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 國產(chǎn)電動機簡介 ? J， JO系列 ? 1953年：中小型三相鼠籠式異步電機 ? J2， JO2， JO3， JO4系列 ? 60年代： E級絕緣，減輕質(zhì)量和體積 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? Y系列 ? 80年代： B級絕緣，性能優(yōu)良，運行可靠 ? Y2系列 ? 90年代： CAD技術(shù)，體積更小，效率更高 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 派生系列和專用系列 ? YR… 線繞式轉(zhuǎn)子電動機 ? YX… 高效率電動機 ? YA、 YB、 YF … 防爆類異步電動機 ? YZ … 起重及冶金用異步電動機 ? YD … 變極多速異步電動機 ? YCT … 電磁調(diào)速異步電動機 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? YLJ … 力矩異步電動機 ? YQ … 高起動轉(zhuǎn)矩異步電動機 ? YH … 高轉(zhuǎn)差率異步電動機 ? YDF … 電動閥門異步電動機 ? YTD … 電梯異步電動機 ? YEZ … 錐形轉(zhuǎn)子制動異步電動機 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 新型單相異步機的發(fā)展 ? 單相電阻起動 ? 單相電容起動 ? 單相電容運轉(zhuǎn) ? 單相罩極 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 167。 三種運行狀態(tài) 三相異步電機原理 異步電機定子繞組接在三相對稱交流電網(wǎng)上 ， 轉(zhuǎn)子繞組對稱短路 。 定子繞組中流過三相對稱電流 ， 在氣隙中將建立基波旋轉(zhuǎn)磁場 。這個基波旋轉(zhuǎn)磁場在短路的轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動勢并產(chǎn)生相應(yīng)的電流 ， 該電流與氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 。 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 相 繞組磁勢及其基波 (見 04旋轉(zhuǎn)磁勢 ) 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 三相合成 磁勢及其基波 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 轉(zhuǎn)差 率 ? s =(n1n)／ n1 ? 同步轉(zhuǎn)速 n1 n1=60f1／ p ? 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 轉(zhuǎn)子的機械轉(zhuǎn)速 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 三種運行方式 當異步電機的負載發(fā)生變化時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率隨之變化，使得轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的電勢、電流和電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)生相應(yīng)的變化，因此異步電機轉(zhuǎn)速隨負載的變化而變動。 ? 電動機運行 ? 發(fā)電機運行 ? 電磁制動 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 電動機運行 ? ? 異步電動機轉(zhuǎn)速通常在同步轉(zhuǎn)速以下， ? 電磁力 Fe克服外力 F作功 n n1 ? Fe F x o b )( 1s0 ???11 nnns /)( ??1nn ?Delta n ? 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)差率 0sl。設(shè)定子三相電流所產(chǎn)生的氣隙旋轉(zhuǎn)磁場為逆時針轉(zhuǎn)向，按右手定則即可確定轉(zhuǎn)子導(dǎo)體 “ 切割 ” 氣隙磁場后感應(yīng)電動勢的方向。由于轉(zhuǎn)子繞組是短路的，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中便有電流流過。轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與氣隙磁場相互作用，將產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩；按左手定則，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同，即電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩。此時電機從電網(wǎng)輸入功率，通過電磁感應(yīng)，由轉(zhuǎn)子輸出機械功率，電機處于 電動機 狀態(tài) — 感應(yīng)電動機 。 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 發(fā)電機運行 ? ? 輸入機械功率，輸出電功率 ? 異步電機作為發(fā)電機運行，轉(zhuǎn)速大于同步速 b n1 Fe F n x o 0s,nn 1 ??Delta n ? 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 若電機用原動機驅(qū)動，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速 (n n1)，則轉(zhuǎn)差率 s0。此時轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢以及電流的有功分量將與電動機狀態(tài)時相反，因此電磁轉(zhuǎn)矩的方向?qū)⑴c旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向兩者相反，即電磁轉(zhuǎn)矩為制動性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩。為使轉(zhuǎn)子持續(xù)地以高于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。原動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩必須克服制動的電磁轉(zhuǎn)矩；此時轉(zhuǎn)子從原動機輸入機械功率，通過電磁感應(yīng)由定于輸出電功率，電機處于 發(fā)電機 狀態(tài)。 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 ? 電磁制動 ? ? 電磁轉(zhuǎn)矩制止轉(zhuǎn)子的加速 b n1 ? Fe F n x o 1s,0n ??Delta n ? 第 9章 異步電機的理論分析與運行特性 若由機械或其他外因使轉(zhuǎn)子逆著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn) (n0)，則轉(zhuǎn)差率 s1。此時轉(zhuǎn)子導(dǎo)體 “ 切割 ”氣