《异步交流电机》课件

异步交流电机课程大纲绪论交流电机的分类异步电机的特点异步电机的应用异步电机的工作原理旋转磁场电磁感应与转矩电机的转子电流与滑差异步电机的主要参数功率转速电流与转矩起动转矩与最大转矩异步电机的起动特性直接启动降压启动液阻启动电阻启动一、绪论本节课介绍异步交流电机的基本概念和分类，并探讨其特点和应用领域。1.交流电机的分类同步电机转子同步旋转异步电机转子异步旋转直流电机使用直流电异步电机的特点结构简单与直流电机相比，异步电机结构简单，维护方便。运行可靠异步电机结构简单，不易损坏，运行可靠性高。成本低廉异步电机制造工艺成熟，成本相对较低。3.异步电机的应用工业自动化广泛应用于生产线、机械臂、物料搬运等领域，提供可靠的动力源。家用电器空调、冰箱、洗衣机等电器中使用异步电机，驱动压缩机、风机等部件。交通运输新能源汽车、电动自行车等交通工具采用异步电机，实现高效节能。二、异步电机的工作原理异步电机的工作原理基于旋转磁场和电磁感应。旋转磁场是由定子绕组通入交流电产生的，磁场旋转的速度称为同步速度。转子绕组感应了旋转磁场，产生感应电流，该电流与旋转磁场相互作用，产生电磁转矩，驱动转子旋转。旋转磁场1多相绕组异步电机定子绕组通常由三相绕组组成，每个绕组与交流电源相连。2磁场变化当交流电源通电时，每个绕组产生的磁场随时间按正弦规律变化。3合成磁场三个绕组产生的磁场合成一个旋转的磁场，其方向和大小随时间变化。2.电磁感应与转矩旋转磁场定子绕组通入三相交流电，产生旋转磁场，切割转子导体。感应电流转子导体中感应出电流，该电流与旋转磁场相互作用，产生电磁转矩。转矩方向转矩方向由楞次定律决定，使转子转动方向与旋转磁场方向相同。电机的转子电流与滑差转子电流旋转磁场切割转子导体，在转子中产生感应电动势，从而形成转子电流。滑差转子转速与同步转速的差值称为滑差，滑差决定转子电流的大小。三、异步电机的主要参数异步电机的主要参数包括功率、转速、电流、转矩、起动转矩和最大转矩等。这些参数是衡量异步电机性能的重要指标，也是选择和使用异步电机时需要考虑的关键因素。1.功率额定功率是指电机在额定工作条件下所能输出的最大功率。输出功率指电机实际输出的功率，与负载大小有关。功率因数反映电机运行效率，功率因数越高，电机效率越高。转速1同步转速同步转速由电机电源频率和极对数决定，反映了旋转磁场的转速。2实际转速异步电机的实际转速略低于同步转速，取决于负载的大小和电机参数。3滑差滑差是同步转速与实际转速之差，表示电机转子与旋转磁场之间的相对速度。3.电流与转矩电流电流与转矩之间存在着直接关系。当电机负载增加时，转矩需求也会增加。为了满足更大的转矩需求，电机需要更大的电流。转矩转矩是电机产生的扭矩，是电机驱动负载的能力。转矩的大小取决于电流的大小和磁场强度。4.起动转矩与最大转矩起动转矩电机启动时产生的转矩，决定电机能否带动负载启动。最大转矩电机在特定滑差下产生的最大转矩，反映了电机负载能力。四、异步电机的起动特性起动转矩起动转矩是电机在起动时产生的转矩，它决定了电机能否克服负载阻力而起动。起动电流起动电流是指电机在起动时的电流，它通常比额定电流大很多。直接启动简单直接直接将电机接入电源，启动过程简便快捷。启动电流大启动时电流远大于额定电流，可能造成电源电压波动和设备损坏。冲击负荷对电机和电源系统造成冲击负荷，影响设备寿命。降压启动降低电压降低电机定子绕组的电压，减少起动电流。起动转矩起动转矩也随之降低，但起动电流减小。3.液阻启动液阻启动液阻启动使用液阻来控制启动电流。液阻通过改变电极在液体中的深度来调整电阻值，从而控制电机电流。工作原理启动时，液阻电阻最大，启动电流较小；随着电机转速升高，液阻逐渐减小，启动电流也逐渐增加，直至达到额定电流。4.电阻启动1增加启动阻抗在启动过程中，通过在定子回路中串联电阻器，提高启动时的阻抗，降低启动电流。2降低启动电流电阻启动降低了启动电流，减轻了电网的负担，并保护了电机本身。3降低启动转矩电阻启动通常会降低启动转矩，因此不适用于要求高启动转矩的场合。五、异步电机的控制方式异步电机控制方式是指通过改变电机运行参数来控制电机转速、转矩等性能的方法。常用的控制方式包括频率调速、电压调速、串联电抗调速等。频率调速通过改变电机电源频率来控制电机转速。频率越高，转速越快，反之亦然。电压调速通过改变电机电源电压来控制电机转速。电压越高，转速越快，反之亦然。频率调速调速原理通过改变电机电源频率来调节转速，从而改变异步电动机的转速。变频器变频器是一种电子设备，可以将固定频率的交流电源转换为可变频率的交流电源。电压调速原理通过改变异步电机定子绕组的电压来调节转速。特点结构简单，成本低廉，但调速范围有限，且效率较低。应用适用于对转速要求不高，且对成本较为敏感的场合。串联电抗调速串联电抗在电机定子电路中串联一个电抗器，通过改变电抗器的阻抗来调节电机转速。转速调节电抗器阻抗增加，电机电流减小，转速降低。反之，电抗器阻抗减小，电机电流增加，转速升高。应用适用于低速大转矩的场合，例如起重机、矿井提升机等。六、异步电机的损耗与效率铜损铜损是由于电流在电机绕组中的电阻上产生的热量损失。铁损铁损是由于电机铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗造成的能量损失。铜损电流热效应电机绕组中的电流会产生热量，这会导致绕组的温度升高，并导致铜损。电阻的影响绕组的电阻越大，电流产生的热量就越多，铜损就越大。2.铁损铁损主要发生在电机定子、转子的铁芯中，是由于交变磁场引起的铁芯磁化过程中的能量损耗。铁损会导致电机温度升高，影响电机性能和寿命，降低效率。机械损耗轴承摩擦轴承的摩擦力会造成机械损耗。风扇阻力风扇旋转产生的空气阻力也会造成损耗。齿轮摩擦齿轮之间的摩擦力也会产生机械损耗。效率计算电机效率异步电机的效率是输出功率与输入功率之比，通常以百分比表示。计算公式效率=输出功率/输入功率*100%。效率因素影响电机效率的因素包括铜损、铁损、机械损耗等。七、异步电机的检修与维护异步电机是工业生产中不可或缺的动力设备，为了确保其长期可靠运行，需要定期检修与维护。定期检查1外观检查定期检查电机外壳是否有裂纹、变形、腐蚀等现象。2连接检查检查电源线、控制线是否接线牢固，并确认接地线完好。3冷却风扇检查冷却风扇是否正常运转，并确保散热通畅。4噪音振动检查电机运行时是否有异常噪音和振动，及时排除故障。2.绝缘性能检测使用兆欧表测量电机绕组与外壳之间的绝缘电阻。检