異步電機的基本結構和工作原理

異步電動機的結構

異步電機的分類

異步電機的基本結構

一、異步電機的定子

1、定子鐵心——磁路部分，放置定子繞組

一般采用導磁性能良好和磁損耗小的電工矽鋼片疊成內圓周均勻開槽的圓筒型

2．定子槽形

3．定子繞組——電路部分，產生感應電勢和電磁轉矩

定子繞組通常應用雙層短距繞組，小型電機可應用單層繞組。

二、異步電動機的轉子

1、轉子鐵心——磁路部分、支撐轉子繞組

一般由矽鋼片疊成。在轉子鐵心上開有槽，以供放置或澆注轉子繞組。

2. 轉子槽

槽形的選擇主要決定於對運行性能和起動性能的要求。

在電動機驅動的生產設備中,為了實現生產產品質量的提高、數量的增加、能量的合理利用以及生產成本的降低, 在工業生產過程中對電機控製的要求越來越高。

一、異步電動機是如何轉動起來的

異步電動機定子上有三相對稱的交流繞組；

三相對稱交流繞組通入三相對稱交流電流時，將在電機氣隙空間產生旋轉磁場；

轉子繞組的導體處於旋轉磁場中；

轉子導體切割磁力線，並產生感應電勢，判斷感應電勢方向。

轉子導體通過端環自成閉路，並通過感應電流。

感應電流與旋轉磁場相互作用產生電磁力，判斷電磁力的方向。

電磁力作用在轉子上將產生電磁轉矩，並驅動轉子旋轉。

根據以上電磁感應原理，異步電動機也叫感應電動機。

二、轉差，轉差率（為什麽叫異步電動機？）

切割磁力線是產生轉子感應電流和電磁轉矩的必要條件。

轉子必須與旋轉磁場保持一定的速度差，才可能切割磁力線。

旋轉磁場的轉速用n1表示，稱為同步轉速；轉子的實際轉速用n表示，轉差Δn=n1-n。

轉差率： s=(n1-n)/n1

轉差率是異步電動機的一個基本變量，在分析異步電動機運行時有著重要的地位。

起動瞬間，n = 0,s=1

理想空載運行時：n=n1,s=0

作為電機運行時，s的範圍在0---1之間。

轉差率一般很小，如s = 0.03。

製動運行時，電磁轉矩方向與轉速方向相反，即n1與n反向，s>1

發電運行時，n高於同步轉速n1,s<0.

根據轉差率可以區分異步電動機運行狀態.

三、電勢平衡方程式

1、定子繞組電勢平衡方程式

定子繞組接到交流電源上，與電源電壓相平衡的電勢（壓降）包括：

主電勢（感應電勢）：

定子繞組通入三相對稱交流電流時，將會產生旋轉的主磁通，同時被定子繞組和轉子繞組切割，並在其中產生感應電勢。

定子繞組感應電勢的有效值：E1=4.44f1*N1*Φ1*Kw1

漏磁電勢（漏抗壓降）

定子漏磁通：僅與定子繞組相匝鏈。

漏抗壓降： E1σ=-jI1*X1σ

電阻壓降： R1I1

定子電勢平衡方程式：U1=-E1+(R1+jX1σ)I1=-E1+Z1σI1

2、轉子繞組的電勢及電流

轉子繞組的感應電勢

轉子繞組切割主磁通的轉速

主磁通以同步速度旋轉

轉子以轉速n旋轉

轉子繞組導體切割主磁通的相對轉速為(n1-n)=sn1

轉子繞組中感應電勢的頻率：

公式： f2=sf1

結論：由於s很小，轉子感應電勢頻率很低。0.5-3Hz

轉子感應電勢的有效值

公式：E2S=SE2

感應電勢與轉差率正比。

對繞線式異步電機，轉子繞組每相串聯匝數，相數計算方法同定子繞組的計算。

對籠型轉子來說，由於每個導條中電流相位均不一樣，所以，每個導條即為一相，可見相數等於導條數即轉子槽數；每相串聯匝數為半匝即1/2。

注意轉子不動時（s=1)時的感應電勢與轉子旋轉是感應電勢的關係。

轉子繞組的阻抗

由於轉子繞組是閉合的，所以有轉子電流流過。同樣會產生漏磁電抗壓降。

漏抗公式：X2σs=S*X2σ。漏抗也與轉差率正比。轉速越高，漏抗越小。

考慮到轉子繞組的相電阻後：Z2σs=R2+jSX2σ。

轉子繞組中的電流

轉子繞組短路，轉子電壓為0，感應電勢全部加在轉子阻抗上

轉子回路方程： E2S=jI2*Z2σs