《交流电机基础》课件

交流电机基础交流电机是现代工业中不可或缺的动力源泉，在各种机械设备中发挥着重要作用。一、绪论本章将带领大家了解交流电机基础，包括交流电机的应用、分类以及其工作原理。1.交流电机的应用电力系统发电、输电和配电工业生产机械加工、冶金、化工日常生活中家用电器、交通工具2.交流电机的分类同步电机转子旋转速度与电源频率同步。异步电机转子旋转速度略低于电源频率。直流电机通过电刷和换向器实现转子电流方向变化。特殊类型包括单相异步电机、无刷直流电机和永磁同步电机等。二、同步电机同步电机工作原理同步电机转子绕组通入直流电流，产生稳定的磁场，称为励磁磁场。定子绕组通入交流电流，产生旋转磁场，与转子磁场同步旋转。转子磁场被定子磁场拖动，同步电机就能够稳定地旋转。同步电机的结构同步电机主要由定子、转子、励磁绕组、定子绕组组成。同步电机的工作原理1磁场同步转子磁场与定子磁场同步旋转2电磁转矩转子磁场与定子磁场相互作用产生转矩3同步运行转子转速与电源频率同步同步电机的结构同步电机主要由定子、转子和励磁系统组成。定子是静止部分，包含定子铁芯、定子绕组和定子外壳。转子是旋转部分，包括转子铁芯、转子绕组、转子轴和转子外壳。励磁系统用于产生磁场，可以是直流励磁或交流励磁。同步电机可分为凸极式和隐极式两种结构。凸极式同步电机结构简单，成本较低，但转速较低，功率较小。隐极式同步电机结构复杂，成本较高，但转速较高，功率较大。同步发电机的并网运行1并网条件频率、电压、相位一致2并网步骤闭合断路器，使发电机与电网同步3并网运行发电机与电网并联运行，共同供电同步电动机的起动方式1异步起动利用异步电动机起动，然后同步化2直流起动通过励磁绕组通入直流电流，形成磁场3静止同步起动利用电力电子器件控制起动过程三、异步电机异步电机是交流电机中应用最广泛的一种类型，广泛用于各种工业设备、家用电器和交通工具。异步电机的工作原理定子绕组定子绕组通入三相交流电，产生旋转磁场。转子绕组转子绕组切割定子磁场，感应电动势，产生电流。转子转动转子电流与定子磁场相互作用，产生电磁力，驱动转子转动。2.异步电机的结构异步电机主要由定子和转子两部分组成。定子由定子铁芯、定子绕组和定子外壳组成。定子铁芯由叠压的硅钢片构成，定子绕组绕在定子铁芯上，定子外壳起保护和固定作用。转子由转子铁芯、转子绕组和转子轴组成。转子铁芯也由叠压的硅钢片构成，转子绕组可以是鼠笼式或绕线式。3.异步电机的特性转速与负载的关系:异步电机转速随负载增加而降低,但始终低于同步转速.效率与负载的关系:异步电机效率在额定负载附近最高,负载过轻或过重都会降低效率.温度特性:异步电机发热主要来源于铜损和铁损,温度过高会导致电机绝缘老化和性能下降.异步电机的起动方式1直接起动简单直接，但起动电流大2降压起动降低起动电流，保护电网3星形-三角形起动起动电流更低，适用于中小型电机4变频起动平滑起动，可实现软启动异步电机的调速方法转子电阻调速通过改变转子回路的电阻，改变转子电流的大小，从而改变电机的转速。变频调速通过改变电源频率，改变电机的同步转速，从而改变电机的实际转速。滑差极调速通过改变定子绕组的极数，改变电机的同步转速，从而改变电机的实际转速。四、特殊型式的交流电机除了传统的同步电机和异步电机外，还有一些特殊型式的交流电机，它们拥有独特的结构和性能，适用于特定的应用场景。单相异步电机结构简单单相异步电机通常具有更简单的结构，与三相异步电机相比，它们只有一个绕组。应用广泛这类电机在日常生活中广泛应用于家用电器、小型工具和各种其他设备。起动特性由于只有一个绕组，单相异步电机需要额外的起动机制来启动，例如起动电容或起动绕组。无刷直流电机结构简单无刷直流电机没有传统的机械换向器，结构更加紧凑，可靠性更高。效率高无刷直流电机由于没有机械摩擦，效率更高，能量损耗更小。控制灵活无刷直流电机可以方便地进行速度和转矩控制，适用于各种应用场景。3.永磁同步电机采用永磁体作为转子磁场源，无需励磁绕组效率高、体积小、重量轻转速范围宽、动态响应快五、交流电机的驱动系统交流电机的驱动系统是实现交流电机控制的关键，它将电能转化为机械能，并通过控制实现电机的速度、转矩和位置等特性。变频器驱动调节速度变频器通过改变电机电源频率来控制电机转速，实现无级调速。提高效率变频器驱动系统可以优化电机运行，降低能耗，提高系统效率。保护电机变频器提供过载、过流、过压等保护功能，延长电机使用寿命。伺服系统高精度控制伺服系统能够精确控制电机转速、位置和力矩，适用于需要精确控制的应用场景。闭环反馈伺服系统通过传感器实时监测电机状态，并根据反馈信号进行调整，以实现精确控制。广泛应用伺服系统广泛应用于工业自动化、机器人、航空航天等领域，在提高生产效率和产品质量方面发挥重要作用。矢量控制1精确控制矢量控制是通过对电机电流矢量进行精确控制，实现对电机转矩和转速的精确控制。2高性能矢量控制可以实现快速响应，高精度，高效率的电机控制，提高电机性能。3广泛应用矢量控制广泛应用于伺服系统，机器人，机床等需要高精度控制的场合。无传感器控制成本降低减少传感器成本，简化系统设计。可靠性提升消除传感器故障点，提高系统稳定性。应用范围扩大适用于传感器难以安装或成本过高的场合。六、交流电机的维护和保护定期维护和保护对确保交流电机可靠运行至关重要，可以延长其使用寿命，减少故障发生率。交流电机的常见故障绕组故障短路、断路、匝间短路等都会导致电机性能下降或无法正常工作。轴承故障轴承磨损、润滑不足、异物进入等都会造成电机振动、噪音增大，甚至卡死。冷却系统故障冷却风扇损坏、冷却液不足、散热器堵塞等都会导致电机过热，影响使用寿命。交流电机的绝缘状态检查1绝缘电阻测试使用兆欧表测量电机绕组与机壳之间的绝缘电阻，确保其符合标准要求。2耐压试验对电机绕组进行高压测试，以检验绝缘的耐受能力，确保其能够承受运行电压。3绝缘等级判断根据测试结果判断电机绝缘等级是否符