异步电机的基本结构与运行状态.ppt

1,第八章 异步电机的基本结构 与运行状态,2,第一节 异步电机的用途和分类第二节 三相异步电动机的结构*第三节 笼型转子的极数和相数第四节 三相异步电动机的运行状态第五节 三相异步电动机的型号及额定值,本章主要内容,3,交流电机可分为感应电机和同步电机两大类。,异步电机主要分为：鼠笼式异步电动机绕线式异步电动机各种控制用电动机(录象1，录像2),第一节 异步电机的用途和分类,4,异步电机定义：转速和所接交流电源频率之间没有严格不变关系的电机。异步电机主要作电动机运行。异步电动机的优点：结构简单、运行可靠、效率较高、成本较低及维护方便，得到广泛运用。缺点：功率因数低、调速性能差。,第一节 异步电机的用途和分类,5,异步电动机存在功率因数较低和调速性能较差的缺点，在一些生产机械中，不得不采用其它形式的电机（如直流电机）来拖动。对于异步电动机引起的功率因数低问题，可采用一些其它措施来提高电网功率因数；异步电动机调速性能差的方面，可采用异步电动机与电力电子装置结合，从而构成优良的调速系统。,第一节 异步电机的用途和分类,6,按定子绕组供电电源相数,按转子绕组的结构,结构简单，坚固，成本低，运行性能不如绕线式,通过外串电阻改善电机的起动，调速等性能,第一节 异步电机的用途和分类,7,异步电动机运行时，将定子绕组接到交流电源上，转子绕组直接短路（鼠笼式电机）或起动时接到一可变电阻（绕线式电机）上。异步电机的转子电流由接到电源上的定子建立的基波旋转磁场感应产生。转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩，从而实现机电能量转换。所以，异步电机又称作感应电机。,第一节 异步电机的用途和分类,8,定子绕组（三相）,转子：在旋转磁场作用下，产 生感应电动势或电流。,三相定子绕组：产生旋转磁场。,第二节 三相异步电动机的结构,9,第二节 三相异步电动机的结构,静止的定子旋转的转子定子与转子之间存在气隙还有端盖、轴承、机座、风扇等部件。录像,10,第二节 三相异步电动机的结构,图8-1 异步电机结构图,1定子2转子3.5轴承4轴承盖6冷却风扇7外壳,11,1.定子组成：定子铁心、定子绕组和机座。,第二节 三相异步电动机的结构,机座：支撑定子铁心，小型机用铸铁作成，大型机多采用钢板焊成。,12,1.定子 定子铁心是电机磁路的一部分，为减小铁耗，定子铁心采用导磁性能好、铁耗小、厚度为0.5mm的硅钢片叠压而成，叠片间经绝缘处理。为了嵌放定子绕组，每个硅钢片上都冲制出一些沿圆周均匀分布、尺寸相同的槽。,第二节 三相异步电动机的结构,13,定子铁心冲片,第二节 三相异步电动机的结构,14,定子绕组是定子的电路部分，由若干线圈按照一定规律嵌放在定子铁心槽中并联接起来构成。大中型三相异步电机定子绕组为三相双层绕组，小型电机为单层绕组。小型异步电动机定子绕组用高强度漆包圆铜线或铝线绕制而成；大型异步电动机的导线截面较大，采用矩形截面的铜线或铝线制成线圈，再放置在定子槽内。,第二节 三相异步电动机的结构,1.定子,15,第二节 三相异步电动机的结构,16,高压大功率三相异步电动机定子绕组采用星形联结，只有三根线引出；中、小功率低压三相异步电动机在运行时，定子绕组通常采用三角形联结，但是一般把三相绕组的6个端子都引出，接到固定在机座上的接线盒中，这样便于使用者根据实际需要将三相绕组接成星形或三角形联结。,图8-4 定子绕组接线端子,第二节 三相异步电动机的结构,17,异步电动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。转轴用于固定和支撑转子铁心，并输出机械功率。转轴一般用中碳钢做材料，起支撑和固定转子铁心及传递转矩的作用。,2.转子,图8-5 笼型转子铁心及冲片,第二节 三相异步电动机的结构,18,转子绕组分为笼型绕组和绕线型绕组两种。,第二节 三相异步电动机的结构,19,导条：转子铁心每个槽中放置一根导体，称为导条，每根导条的轴向长度比铁心略长。短路环（也称为端环）：在导条两端把所有导条伸出铁心的部分联结起来，形成的一个闭合回路。整个绕组的外形象一个鼠笼，因此得名。制造时，把叠好的转子铁心放在铸铝的模具内，把鼠笼和端部的内风扇一次铸成。,第二节 三相异步电动机的结构,20,鼠笼式转子,21,绕线式转子上放三相交流绕组，极数与定子相同，一般用双层绕组，连接成Y形，三相出线端子引到三个滑环，再利用电刷将电动势引出到外电路，可利用外电路串附加电阻改善电动机的起动性能或调节转速，这是绕线式异步电动机的特点。,第二节 三相异步电动机的结构,22,图87 绕线式异步电动机接线图,第二节 三相异步电动机的结构,23,3.气隙气隙的大小对异步电机运行性能有重要影响。气隙磁场由励磁电流产生，气隙小，励磁电流小，功率因数高；气隙过小装配困难，且电机运行时定、转子之间可能发生摩擦；气隙小，磁场的高次谐波幅值和附加损耗增大，因此最小气隙由制造工艺、运行可靠性、运行性能等多种因素决定。异步电机气隙较同容量同步电机要小得多。中小型异步电机的气隙一般为0.2mm2mm；功率越大，转速越高，气隙长度越大。,第二节 三相异步电动机的结构,24,任何电机定子和转子极数都应该相同，否则，电磁转矩等于零，电机无法工作。绕线型转子的极数，在设计时通过转子绕组的适当联结，使其与定子极数一致。笼型转子的绕组由导条加端环构成，与绕线型转子结构不同，其极数和相数也有自己的特点。,*第三节 笼型转子的极数和相数,25,笼型转子导条在两端被端环短路，整个结构对称，是一个对称的多相绕组。每根导条在气隙磁场中位置不同，感应电动势和电流相位不同，每根导条就构成独立的一相。,1.笼型转子的相数,26,2.笼型转子的极数,每个导条内电流的空间分布取决于气隙主磁场分布，笼型转子的磁动势极数与产生它的气隙磁场的极数恒相等，即笼型转子极数与定子绕组极数相等，与转子导条数无关。定子、转子磁动势的旋转速度始终为同步转速。,27,第四节 三相异步电动机的运行状态,1.三相异步电动机的基本工作原理,定子绕组接入三相交流电流建立定子三相合成旋转磁势定子旋转磁场，以同步转速旋转转子导体切割磁场感应电动势该电动势在闭合转子回路产生电流载流的转子绕组在旋转磁场中受电磁力以转速小于同步转速运动转轴带动机械负载。电能机械能（动画）,28,定子铁心上有三相对称绕组AX，BY，CZ。并且通入三相对称电流圆形旋转磁场，方向ABC为顺时针，速度为：n60fp,1.三相异步电动机的基本工作原理,29,转子铁心中有闭合绕组，当它与定子旋转磁场间有相对速度则切割定子磁场转子导体中有感应电势载流导体在磁场中受力转动。转子转速总是小于同步转速n1。如果转子转速为n1，与旋转磁场没有相对运动，不切割定子磁场 无感应电流无感应电势，也无转矩电机n故为异步电机。,1.三相异步电动机的基本工作原理,30,异步电动机转子的正常运行转速不等于旋转磁场产生的同步转速，这是异步电机的主要特点。,1.三相异步电动机的基本工作原理,31,异步电动机运行的必要条件：转子转速和定子旋转磁场转速之间存在差异。,异步电动机转子转速：随着负载变化而变化。,1.三相异步电动机的基本工作原理,32,2.转差率s,定义：转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：,异步电机转子转速n与定子旋转磁场转速n1之间有转速差，此转速差正是定子旋转磁场切割转子导体的速度。,转差率的大小决定着转子电动势及频率的大小，直接影响异步电机的工作状态。,33,转子静止：n=0，则 s=1；转速 n=n1时，则 s=0。异步电动机运行时，s 的取值范围在0 s1。异步电动机在额定负载条件下运行时，一般额定转差率 sN=0.010.06。,2.转差率s,34,根据转差率s为正（或负）的大小，三相异步电动机可分为电动机、发电机和电磁制动三种运行状态。,3.三相异步电动机的三种运行状态,35,（1）电动机运行状态 0 s 1,3.三相异步电动机的三种运行状态,定子圆形旋转磁场转子中感应电流转子受力转动，可见0nn1 0s1。另：T与n同向，电磁转矩为驱动性质，电机此时吸入电能，输出机械能 电动机。,T,T,N,n,n1,s,0s1 0nn1 电动机,36,（2）发电机运行状态 s 0,3.三相异步电动机的三种运行状态,以另外的原动机拖动转子，使n与n1同向且nn1导条中有电流转子受力。nn1,s0T 与n反向，起制动作用。吸收机械能，输出电能发电机。,T,T,N,n,n1,s,sn1 发电机,37,（3）电磁制动状态 1 s+,3.三相异步电动机的三种运行状态,定子磁场未变，以外力使转子速度n与n1反向。n1 T与n反向，制动作用。电机同时吸收电能及机械能，消耗于内部转子电阻上。,T,T,N,n,n1,s,s1n0电磁制动,38,3.三相异步电动机的三种运行状态,39,第四节 三相异步电动机的型号及额定值,1.三相异步电动机的型号,电机产品的型号一般采用大写印刷体的汉语拼音字母和阿拉伯数字组成，它是表示电机主要技术条件、名称和规格的一种产品代号。如中小型三相异步电动机表示如下：,40,大型异步电动机表示为：,我国生产的异步电动机种类很多，Y系列是小型鼠笼全封闭自冷式三相异步电动机，还有如JQ2、JS、JR等系列，可参阅电机产品目录。,1.三相异步电动机的型号,41,额定功率 PN：指电机在铭牌规定的额定条件下，转轴上输出的机械功率，单位为瓦（W）或千瓦(kW)。,2.三相异步电动机的额定值,额定功率不等于从电源吸收的功率，关系为：,其中,42,定子额定电压 UN：额定工况下运行时，加在定子绕组出线端的线电压，单位为伏（V）或千伏（kV）。,2.三相异步电动机的额定值,说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的 5,例：380/220 Y/是指：线电压为380V时采用Y接法；当线电压为220V时采用接法。,43,额定电流 IN：指电机定子绕组上所加电压为额定电压，转轴上输出功率为额定功率时定子绕组的线电流，单位为安（A）。,2.三相异步电动机的额定值,如：,表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电流为6.48A；星形接法时线、相电流均为6.48A,44,额定频率 fN：指加在定子边的电源频率，我国规定标准工频为50Hz。额定转速 nN：指电机在定子绕组加额定电压，转轴输出额定功率时的转速，单位为r/min。,2.三相异步电动机的额定值,转差率,如：n=1440 转/分,45,额定功率因数：是电机在额定运行条件下定子侧的功率因数。,2.三相异步电动机的额定值,额定负载时一般为0.7-0.9，空载时功率因数很低约为0.2-0.3。额定负载时，功率因数最大。,注意：实用中应选择合适容量的电机，防止“大马”拉“小车”的现象。,P2,PN,cos1,46,此外，铭牌上还标出了相数、绕组联结方式、绝缘等级、额定温升等。对三相绕线式异步电机，还标有转子绕组的联结方式及转子的额定电压和电流。,2.三相异步电动机的额定值,额定效率：是电机在额定运行条件下，转轴输出的机械功率（即额定功率）与定子侧输入的电功率（即额定输入功率）的比值。,47,例 题,解：同步转速,额定转速,当 n700r/min时，转差率,当n800r/min时，转差率,当电动机起动时，n0，转差率,48,本章内容结束 THANKS,