异步电动机课件ppt

（3）启动转矩
1）启动转矩与外加电压的平方成正比。 2）转子回路串电阻，可以增加启动转矩。
异步电动机的运行原理和工作特性
最大转矩、启动转矩与转子电阻的关系
异步电动机的运行原理和工作特性
（4）额定转矩 ——额定负载时的输出机械转矩
异步电动机的运行原理和工作特性
（5）过载能力，启动转矩倍数
过载能力
转子绕组通过电流后，也将建立转子磁势。这时气隙 中的气隙磁通应由定子和转子磁势合成，转子磁势还产生 仅与转子绕组环链的转子漏磁通。
异步电动机的运行原理和工作特性
气隙中磁场（主磁通Φm ）由定、转子磁势F1、F2共同 建立，分别在定、转子绕组中感应电势E1、E2。定、转子漏 磁通分别为Φl1、Φl2，感应漏电势El1、El2。定子电路中，外 加电源电压U1与E1、El1和I1 r1相平衡；转子电路中，E2与El2 和I2 r2平衡。
异步电动机的启动和调速
§3-3 绕线式异步电动机的启动
工作原理：
异步电动机的启动和调速
一、转子串电阻启动
随转速提高，操作开关，减小转子回路所接入的电阻。
异步电动机的启动和调速
二、转子串频敏电阻启动
频敏电阻的阻值随转速提高而自动减小。
异步电动机的启动和调速
§3-4 深槽式和双鼠笼式异步电动机
一、深槽式异步电动机 转子导条窄而深，可看成若干
电磁制动运行状态的转差率范围：1 s +∞
异步电动机的基本工作原理和结构
§1-2 异步电动机的基本结构
（1）定子 （2）转子 定子和转子之间有一很小的间隙，称为气隙。
异步电动机的基本工作原理和结构
1、定子 包括定子铁心、定子绕组、机座等。
（1）定子铁心：作用是放置定子绕组和构成主磁路。 由0.5mm厚的金国绝缘处理的硅钢片叠压而成。
二、降压启动 工作原理：
电压降为1/k， 启动电流因而减小， 但转矩也相应减小。
异步电动机的启动和调速
（1）定子回路串电抗启动 启动时在定子回路中串入电抗器，起分压作用，以
降低电压，减小启动电流；启动完毕，切除电抗器。
电压降为1/k， 启动电流也降为1/k， 启动转矩降为1/k2。
异步电动机的启动和调速
异步电动机的运行原理和工作特性
§2-2 异步电动机的等值电路
异步电动机的运行原理和工作特性
异步电动机的运行原理和工作特性
异步电动机的简化等值电路
异步电动机的运行原理和工作特性
§2-3 异步电动机的电磁转矩和机械特性
一、功率平衡关系
异步电动机的运行原理和工作特性
输入电功率
定子传到转子 的电磁功率
（2）旋转过程中，若转子达到同步速，则与定子旋转磁 场之间相对静止，转子不会切割定子磁场而产生感应电势 和感应电流，转子就不会受到定子磁场的电磁转矩作用， 转子将减速。
异步电动机的基本工作原理和结构
二、转差率（滑差） 转子转速与同步转速的差值对同步转速的比值
转差率反映了转子转速和定子旋转磁场转速的相对运 动速度。它与电动机的转速、电流和力矩等有着密切关系。 决定了转子电动势及其频率。 静止时，转差率s =1； 异步运行时,0 < s < 1; 额定负荷运行时，其转差率在001006范围内
发电机运行状态的转差率范围：-∞s 0
异步电动机的基本工作原理和结构
（3）电磁制动运行状态 异步电机在某种外力的作用下，其转子逆着旋转磁场
的方向旋转，如起重机放下重物时
转子导体将以高于同步速度的速度切割旋转磁场，切 割方向电动机运行状态时相同，因此，转子导体中的电动 势、电流以及电磁力矩的方向都与电动机运行状态时相同， 但这时的电磁力矩方向与转子的转向不同，电磁力矩对外 力起制动作用
个导体的并联。流过电流时，槽 底导体所交链的漏磁通远大于槽 口，漏抗也远大于槽口。
启动时，转差率大，转子电流 频率高，漏抗远大于电阻，转子电 流分布决定于漏抗；电流集中于槽 底，产生集肤效应，使转子电阻增 大，启动电流减小。
启动完毕，电流分布均匀。
异步电动机的启动和调速
二、双鼠笼式异步电动机 转子有两套绕组：外笼和内笼，采
异步电动机的应用
异步电动机又称为感应电动机，电厂中的绝大部分 电动机是异步电动机，用它来拖动锅炉和汽轮机附属设 备的旋转机械，如：水泵、风机等。
优点：结构简单、运行可靠、维护方便、效率较高等。
缺点：不能在较广的范围内经济、平滑地调速，使所接 电网的功率因数降低。
在一些要求调速范围较宽的场合，就采用调速特性 较好的直流电动机，而在单机容量较大，需要保持恒定 速度的场合，常采用功率因数可调节的同步电动机。
一、启动性能 （1）启动电流倍数 Ist/IN （2）启动转矩倍数 Mst/MN （3）启动时间 （4）启动设备的简易性和可靠性
要求：足够大的启动转矩，但启动电路不要太大， 往往这两个要求相互矛盾。
异步电动机的启动和调速
二、启动问题 对于鼠笼式电动机，启动电流倍数为4~7，而启动
转矩倍数只有0.9~1.3，启动性能不好。 造成的不良影响： （1）使电网电压降低而影响其他电气设备 （2）使电动机过热而加速绝缘老化 （3）过大的电磁力冲击使电动机定子绕组端部变形 减小启动电流的方法： （1）降低电源电压 （2）增加定、转子阻抗
8. 额定转速 额定运行时的转速，r/min。
9. 运行方式（定额） 电动机运行的持续时间。分“连续”、“短时”、“断
续”3种 10.绝缘等级
电动机定子所用绝缘材料的等级，它决定了电动机的允许 温升，有些电动机铭牌上只标允许温升。
异步电动机的基本工作原理和结构
铭牌
中小型异步电动机型号
大型异步电动机型号
异步电动机的基本工作原理和结构
三、异步电动机的三种运行状态 （1）电动机运行状态
异步电机转子拖动所带机械设备转动，异步电机转 子转速小于定子旋转磁场，且方向相同
转子导体中的电流与旋转磁场相互作用，总会产生 一个与旋转磁场转向相同的驱动性质的电磁力矩
电动机运行状态的转差率范围：0s1
异步电动机的基本工作原理和结构
用公共端环。外笼截面积小，导条电阻 率大，内笼截面积大，导条电阻率小。 流过电流时，内笼所交链的漏磁通远大 于外笼，漏抗也远大于外笼。
异步电动机的运行原理和工作特性
§2-1 异步电动机负载时的磁动势和电动势
一、转子不动时
定子磁势所产生的磁通可分为两部分： （1）主磁通：由定子产生的在气隙中以同步速旋转的基波 磁通，同时环链定子和转子绕组。路径：定子齿——气 隙——转子铁芯——气隙——定子齿——定子铁轭。异步 电动机依赖这部分磁通实现定子、转子之间传递能量。 （2）漏磁通：仅与定子绕组环链。由三部分组成，定子绕 组槽部漏磁通、定子绕组端部漏磁通、高次谐波磁通。
（3）转子绕组：分为笼型和绕线型两种。 笼型：由插入转子槽中的导条和两端端环组成，是自行闭
合的对称多相绕组。小型采用铸铝转子，中、大型 采用铜条转子。 绕线型：由嵌入转子槽中的对称三相绕组组成，接成星形 ，并接到转轴上的三个集电环上，再通过电刷与外 电路接通。
异步电动机的基本工作原理和结构
笼型绕组 绕线绕组及其示意图
通常在2~2.2范围内
启动转矩倍数
通常在1.7~2.2范围内
异步电动机的运行原理和工作特性
四、异步电动机的运行特性
转速特性 n = f(P2)
效率特性 = f(P2)
功率因数特性 cosφ= f(P2) 转矩特性 M2 = f(P2) 定子电流特性 I1 = f(P2)
异步电动机的启动和调速
§3-1 异步电动机的启动电流和启动转矩
转轴最终输 出机械功率
附加损耗
驱动转子的 机械功率
机械损耗
异步电动机的运行原理和工作特性
二、电磁转矩与磁通和转子电流的关系
电磁转矩与气隙磁 通、转子电流、转 子功率因数有关。
异步电动机的运行原理和工作特性
三、电磁转矩与转差率
电磁转矩与电压、频率、参数、转差率有关。
异步电动机的运行原理和工作特性
切割旋转磁场。 转子绕组中感应电势的频率
转子绕组感应电动势的数值
异步电动机的运行原理和工作特性
转子绕组电动势平衡方程 转子绕组漏抗 转子绕组中感应电流
转子绕组功率因数
异步电动机的运行原理和工作特性
转子绕组磁动势平衡方程
转子电磁转矩（驱动转矩）
Φ——气隙合成旋转磁场的每极磁通 KM、K——与电动机结构有关的常数 cosφ2——转子每相电路的功率因数
异步电动机的基本工作原理和结构
§1-1 异步电动机的基本工作原理
一、基本工作原理
定子上对称装有三相绕组, 空间位置互差120°
转子绕组为多相短路绕组
异步电动机的基本工作原理和结构
（1）定子绕组通入对称三相电流，产生以同步速n1 旋转
的气隙旋转磁场； （2）转子导体切割气隙旋转磁场，在自行闭合的转子绕组 中产生感应电动势和感应电流；
额定运行时，定子相电流与相电压之间的相位差。 6. 额定效率：额定运行时，输出机械功率与输入有功功率之比。
异步电动机的基本工作原理和结构
7. 接线铭牌上有两个电压数值220/380V，接线组别也有两种： 三角形和星形，这表示电网电压为220V时定子绕组应接成三 角形，电压为380V时，定子绕组应接成星形。
（3）转子电流的有功分量与气隙磁场相互作用，使转子导 体受到电磁力，并形成电磁转矩，带动转子顺旋转磁场的 方向转动起来。
若转轴上带有负载，电动机将输出机械功率，从而完成 电能向机械能的转换。
异步电动机的基本工作原理和结构
讨论： 异步电动机转速
（同步速）——异步的由来
（1）启动时，转子静止，定子旋转磁场为同步速，转子 切割定子磁场而产生感应电势，并在短路绕组中产生感应 电流，转子电流在定子磁场中受到电磁转矩作用而产生转 动。