《交流异步机的复习》课件

交流异步机的复习交流异步电机是广泛应用于各种工业领域的旋转电机。本课件将回顾交流异步机的基本原理、工作特性和应用。课程目标了解交流异步机掌握交流异步机的基本概念、工作原理、结构特点和应用场景掌握交流异步机的运行方式理解启动、运行、调速、制动等常见运行方式及其控制方法掌握交流异步机的参数分析熟悉参数测试方法，分析性能指标，了解电机工作状态了解交流异步机的故障诊断掌握常见故障现象分析，诊断方法，排除故障和安全操作什么是交流异步机交流异步机是一种常见的电机类型，它利用电磁感应原理实现转动。在结构上，它由定子和转子组成，定子绕组通入交流电产生旋转磁场，转子绕组感应电流，进而产生旋转磁场，两者相互作用产生转矩驱动转子转动。交流异步机的特点结构简单交流异步机结构相对简单，易于制造和维护。运行可靠交流异步机具有较高的可靠性，工作寿命较长。功率范围广交流异步机可以制造各种功率的电机，满足不同应用需求。效率较高交流异步机的工作效率较高，能够有效节约能源。交流异步机的组成部分定子定子是交流异步机的固定部分，由定子铁芯和定子绕组组成。定子铁芯由叠压的硅钢片制成，定子绕组安装在定子铁芯的槽内。转子转子是交流异步机的旋转部分，由转子铁芯和转子绕组组成。转子铁芯通常为鼠笼式结构，转子绕组是由铝或铜制成的绕组，直接嵌入转子铁芯的槽内。转子定子结构的作用1定子定子是交流异步机的静止部分，包含定子铁芯和定子绕组。定子绕组通电后产生旋转磁场，并切割转子绕组，从而产生感应电流。2转子转子是交流异步机的旋转部分，包含转子铁芯和转子绕组。转子绕组由感应电流产生磁场，与定子磁场相互作用，最终驱动转子旋转。3相互作用定子磁场和转子磁场的相互作用，是交流异步机工作的核心。定子磁场推动转子旋转，而转子磁场又反作用于定子磁场，形成一个闭环的能量传递过程。转子绕组的类型鼠笼型绕组由铝或铜棒构成，在转子槽内形成闭合回路，类似于鼠笼，故名。是最常见的转子绕组类型，结构简单，成本低廉，耐用可靠。绕线型绕组转子绕组与定子绕组类似，由线圈绕制而成，并通过滑环和电刷连接到外部电源。可通过改变绕组连接方式来实现调速，但结构复杂，成本较高。双层绕组在每个转子槽内，将线圈绕制成两层，可以有效提高转子的功率和效率。适用于高功率、高效率的交流异步电机。单层绕组在每个转子槽内，线圈仅绕制一层，结构简单，但功率和效率相对较低。适用于低功率、低效率的交流异步电机。定子绕组的类型1单相绕组单相绕组广泛应用于小型交流电机，结构简单，成本较低，但存在功率较小，效率较低的缺点。2三相绕组三相绕组是最常见的类型，能产生旋转磁场，效率高，应用范围广泛，例如工业生产中的各种电机。3多相绕组多相绕组一般用于特殊场合，例如高功率电机，其优点是功率大，扭矩平稳。4特殊绕组特殊绕组用于特殊用途的交流电机，例如伺服电机，其绕组设计需满足特定性能要求。交流异步机的工作原理磁场产生定子绕组通入交流电，产生旋转磁场。旋转磁场在转子绕组中感应出电流。电流作用转子绕组中的感应电流与定子产生的旋转磁场相互作用，产生电磁力矩。转子旋转电磁力矩驱动转子旋转，转子旋转速度接近旋转磁场速度。转子旋转速度永远低于旋转磁场速度，称为“滑差”。能量转换交流异步电机将电能转换为机械能，并通过转轴输出。转子的滑差和转速滑差是指转子转速与同步转速之间的差值，它反映了异步电机运行时的负载情况。同步转速是指电机定子旋转磁场的转速，由电源频率和定子磁极对数决定。滑差用百分比表示，通常用字母s表示。0同步转速无负载时，转子速度与同步转速接近，滑差接近于零。1负载增加负载增加时，转子速度减慢，滑差增大。100%滑差最大滑差为100%，此时转子停止转动。交流异步机的主要参数交流异步机的主要参数包括额定功率、额定电压、额定电流、额定转速、效率、功率因数、绝缘等级和防护等级等。这些参数决定了交流异步机的性能和应用范围。交流异步机的励磁方式电磁感应励磁交流异步电机依靠定子绕组中的电流产生旋转磁场，从而在转子中感应出电流，实现励磁。外部励磁对于一些特殊应用，如需要精确控制转速的电机，可以采用外部励磁方式，通过独立的励磁电源来提供励磁电流。永磁励磁永磁交流异步电机使用永久磁铁作为励磁源，具有效率高、体积小、重量轻等优点，广泛应用于节能设备和小型电机。直接在线启动1电源接通启动时，直接将电源接入电机绕组2电流涌入电机启动电流很大，可能超过额定电流3转速上升电机转速逐渐升高至额定转速4稳定运行电机达到稳定运行状态直接在线启动是最简单的启动方式，但启动电流较大，可能对电网造成冲击。适用于小功率电机或启动频率较低的场合，例如小型家用电器。星-三角启动1启动阶段电机绕组连接成星形，降低启动电流2运行阶段电机绕组连接成三角形，恢复正常运行3切换过程使用定时器或电压传感器控制切换时间星-三角启动是一种常用的降低交流异步电机启动电流的方法。这种方法利用了电机绕组连接方式的改变，在启动阶段降低电流，防止过载或烧毁电机。切换过程通常由定时器或电压传感器控制。软启动器概述软启动器是一种控制交流异步电动机启动和停止的装置，旨在平滑启动电流，减少启动冲击。工作原理通过调节电压和频率，使电机以较小的电流缓慢加速，避免过大的启动电流冲击。优点降低启动电流减少启动冲击延长电机寿命提高生产效率应用领域广泛应用于各种机械设备，如风机、水泵、压缩机等，可有效降低启动电流，保护电机和电力系统。变频器驱动1速度控制精确调节电机转速2扭矩控制根据负载需求调整扭矩3节能效率优化电机运行状态，降低能耗4安全保护防止电机过载、过流等故障变频器通过改变电机电源频率来控制电机转速，并根据负载需求自动调节扭矩。这种方式能够实现精确控制，提高效率，并有效延长电机寿命。交流异步机的损耗分析机械损耗机械损耗主要包括摩擦损耗和风损。摩擦损耗是由于轴承、转子与定子之间的摩擦产生的。风损是由于电机旋转时，空气阻力产生的。铁损铁损是指电机铁心在交变磁场中产生的涡流损耗和磁滞损耗。铁损的大小与磁场强度、频率和铁心材料的性质有关。铜损铜损是指电机绕组中的电流产生的热量损耗。铜损的大小与电流的平方、绕组电阻和运行时间有关。附加损耗附加损耗是指除上述三种主要损耗之外的其他损耗，例如刷子损耗、换向器损耗等。机械损耗1摩擦力转子轴承摩擦产生机械损耗，与轴承材料、润滑油品质和转速有关。2风阻转子旋转时，空气阻力会产生风阻损耗，与转子的尺寸和形状有关。3磁滞损耗铁芯磁化过程中，磁化方向的改变会产生磁滞损耗，与铁芯材料和磁场强度有关。铁损磁场变化铁损主要由交流磁场在铁芯中产生的磁滞损耗和涡流损耗组成。磁场变化频率越高，损耗越大。涡流涡流是指铁芯中感应出的电流，它会消耗能量，导致铁芯发热，是铁损的主要来源之一。铁芯材料铁芯材料的导磁率、磁滞回线形状以及饱和特性也会影响铁损的大小。铜损电流的热效应当电流流过定子绕组和转子绕组时，会产生热量，即铜损。电阻的影响绕组的电阻越大，铜损越大。散热条件良好的散热条件可以降低铜损的影响。附加损耗1风损交流异步机旋转时，转子与定子之间的气隙会产生空气摩擦，造成能量损耗。2涡流损耗电机运行时，在金属部件内部产生的感应电流会形成涡流，导致能量损耗。3齿槽效应由于定子绕组分布不均匀，会在气隙磁场中产生谐波，导致能量损耗。4其他损耗包括电机内部的绝缘材料损耗、电刷摩擦损耗等。提高效率的方法选择合适的电机根据负载需求选择功率和尺寸合适的电机，避免过载或欠载运行。降低铁损和铜损使用高品质的磁性材料和导体材料，减小铁损和铜损。合理配置负载尽量避免电机长时间满负荷运行，合理分配负载，提高运行效率。维护保养定期清洁电机，检查轴承和绝缘，确保电机处于良好状态。选用合适的电机功率选择电机功率时要考虑负载需求，避免电机过载或功率不足。转速电机转速应与负载需求相匹配，选择合适转速的电机可以提高效率。电压选择与电源电压匹配的电机，保证电机正常运行。结构类型根据应用场景选择合适的电机结构，例如三相异步电机、同步电机等。降低铁损和铜损降低铁损使用优质的磁性材料，例如硅钢片，可以有效降低铁损。选择合适的电机尺寸，避免过大或过小，以减少空载损耗。合理设计电机结构，优化磁路，减少磁阻，降低磁场强度，也能有效降低铁损。降低铜损采用低电阻率的铜线，可以有效减少铜损。优化电机绕组的设计，减少导线的长度和截面积，也能降低铜损。选择合适的电机运行电流，避免过载，降低电流的平方值，从而降低铜损。合理配置负载负载匹配电机功率应与负载需求匹配，避免过载或欠载。避免冲击负载启动或制动时应控制负载变化，防止电机过载或损坏。均衡负载多台电机负载分配应均衡，避免单台电机过载。正确进行维护保养定期清洁电机表面，避免灰尘和污垢积累影响散热。清洁时使用干燥的布料，避免使用水或其他液体。检查电机轴承的磨损情况，及时更换磨损的轴承。检查电机绕组的绝缘情况，确保绝缘良好。如有破损或老化，及时更换绝缘材料。检查电机接线是否牢固，避免松动或接触不良导致故障。常见故障及处理11.绕组故障绕组短路、断路或匝间短路。检查绕组绝缘，更换损坏的绕组或进行修复。22.轴承故障轴承磨损、损坏或润滑不良。更换损坏的轴承，添加润滑油。33.振动与噪声问题电机运行过程中出现异常振动和噪音。检查电机平衡性，紧固松动的部件，检查轴承磨损。44.过载或堵转故障电机过载运行或被卡住，导致电机温度过高，甚至烧毁。降低负载，及时排除堵转原因。绕组故障绕组断路常见于电机运行过程中突然断电或过载情况，导致绕组内部导线断裂，无法正常通电。绕组短路由于绝缘老化或受潮等原因，绕组之间或绕组与机壳之间发生短路，导致电流过大，甚至烧毁绕组。绕组接地绕组绝缘损坏，与机壳或其他金属部件发生接触，导致电流泄漏到大地，造成电机无法正常工作。轴承故障磨损轴承内部滚珠或滚柱磨损，造成运行不平稳，发出异响。损坏轴承内部零件断裂或变形，导致转子无法正常旋转。润滑不足轴承缺少润滑油脂，造成摩擦力增大，发热严重。振动与噪声问题不平衡转动转子不平衡会导致电机振动，进而产生噪声。轴承磨损轴承磨损会使电机运行时产生振动和噪声。安装不当电机安装不牢固或位置不当也会导致振动和噪声。过载运行电机过载运行会增加电机内部摩擦，导致振动和噪声增加。过载或堵转故障过载负载超过电机额定功率，电流过大，电机温度升高。检查负载大小，降低负载或更换