1、电机学电机学Electric Machinery第十八章第十八章异步电机的结构和工作原理异步电机的结构和工作原理第十八章第十八章 异步电机的结构和工作原理异步电机的结构和工作原理 异步电机的基本工作原理异步电机的基本工作原理 异步电机的三种运行状态异步电机的三种运行状态 异步电机的基本结构异步电机的基本结构 异步电动机的额定值异步电动机的额定值 概述概述2022年11月16日第十八章 异步电机的结构和基本工作原理3一、异步电机的基本工作原理一、异步电机的基本工作原理 异步电机异步电机定子定子三相对称绕三相对称绕组组接在三相对称交流电网接在三相对称交流电网上，上，转子绕组对称短路转子绕组对称短路
2、。定子绕组中流过三相对称定子绕组中流过三相对称电流，在气隙中产生基波旋转电流，在气隙中产生基波旋转磁场。磁场。气隙旋转磁场在气隙旋转磁场在短路的转子短路的转子绕组中感应电动势并产生电流绕组中感应电动势并产生电流，该电流与气隙中的旋转磁场，该电流与气隙中的旋转磁场相互作用产生相互作用产生电磁转矩电磁转矩，实现，实现异步电机的运行。异步电机的运行。2022年11月16日第十八章 异步电机的结构和基本工作原理4一、异步电机的基本工作原理一、异步电机的基本工作原理 异步电机主要作电动机使用。异步电机主要作电动机使用。主要优点：结构简单、运行可靠、制造容易、价格主要优点：结构简单、运行可靠、制造容易、价
3、格低廉、坚固耐用，有较高的效率和相当好的工作特低廉、坚固耐用，有较高的效率和相当好的工作特性。性。缺点：目前尚不能经济地在较大范围内平滑调速，缺点：目前尚不能经济地在较大范围内平滑调速，以及它必须从以及它必须从电网吸收滞后的无功功率电网吸收滞后的无功功率。分类：分类：2022年11月16日第十八章 异步电机的结构和基本工作原理5按转子结构分按转子结构分2022年11月16日第十八章 异步电机的结构和基本工作原理6二、异步电机的基本结构二、异步电机的基本结构异步电机外形图 异步电机结构图2022年11月16日第十八章 异步电机的结构和基本工作原理7二、异步电机的基本结构二、异步电机的基本结构1.
4、定子定子 定子铁心：定子铁心：电机主磁路的组成部分，并嵌放定子绕电机主磁路的组成部分，并嵌放定子绕组。由厚度为组。由厚度为0.5mm的硅钢片叠装而成。为了嵌放的硅钢片叠装而成。为了嵌放定子绕组，在定子冲片内圆周上均匀地冲制若干个定子绕组，在定子冲片内圆周上均匀地冲制若干个形状相同的槽。形状相同的槽。2022年11月16日第十八章 异步电机的结构和基本工作原理8二、异步电机的基本结构二、异步电机的基本结构 定子铁心的槽形主要有三种：定子铁心的槽形主要有三种：半闭口槽半闭口槽适用于小型异步适用于小型异步电机，其绕组是用圆导线绕成的。电机，其绕组是用圆导线绕成的。半开口槽半开口槽适用于低压适用于低压
5、中型异步电机，其绕组是成型线圈。中型异步电机，其绕组是成型线圈。开口槽开口槽适用于高压适用于高压大中型异步电机，其绕组是用绝缘带包扎并浸漆处理过大中型异步电机，其绕组是用绝缘带包扎并浸漆处理过的成型线圈。的成型线圈。2022年11月16日第十八章 异步电机的结构和基本工作原理9二、异步电机的基本结构二、异步电机的基本结构2.定子定子 定子绕组：定子绕组：构成电路部分。其作用是感应电动势、构成电路部分。其作用是感应电动势、流过电流、实现机电能量转换。流过电流、实现机电能量转换。机座：机座：固定和支固定和支撑定子铁心。因撑定子铁心。因此要求有足够的此要求有足够的机械强度。机械强度。2022年11月
6、16日第十八章 异步电机的结构和基本工作原理10二、异步电机的基本结构二、异步电机的基本结构2.转子转子 转子铁心转子铁心：电机主磁路的组成部分，并放置转子：电机主磁路的组成部分，并放置转子绕组。由厚度为绕组。由厚度为0.5mm的硅钢片叠装而成，在转的硅钢片叠装而成，在转子外圆周上冲制均匀分布的形状相同的槽。子外圆周上冲制均匀分布的形状相同的槽。转子绕组转子绕组：构成电路部分。有两种结构型式：笼：构成电路部分。有两种结构型式：笼型绕组和绕线型绕组。型绕组和绕线型绕组。转轴转轴：支撑转子铁心和输出、输入机械转矩。：支撑转子铁心和输出、输入机械转矩。2022年11月16日第十八章 异步电机的结构和
7、基本工作原理11二、异步电机的基本结构二、异步电机的基本结构2.转子转子 笼型绕组笼型绕组：在转子铁心均匀分布的每个槽内各放置一：在转子铁心均匀分布的每个槽内各放置一根导体，在铁心两端放置两个端环，分别把所有的导体根导体，在铁心两端放置两个端环，分别把所有的导体伸出槽外部分与端环联接起来。这种笼型绕组一般为铝伸出槽外部分与端环联接起来。这种笼型绕组一般为铝浇铸的，对中大型电机为减小损耗、提高效率，往往采浇铸的，对中大型电机为减小损耗、提高效率，往往采用铜条焊接而成。用铜条焊接而成。2022年11月16日第十八章 异步电机的结构和基本工作原理12二、异步电机的基本结构二、异步电机的基本结构2.转
8、子转子 绕线型绕组绕线型绕组：与定子绕组相似、极数相同的三相对称绕组：与定子绕组相似、极数相同的三相对称绕组。一般接成星形。将三相绕组的三个引出线分别接到转轴上。一般接成星形。将三相绕组的三个引出线分别接到转轴上三个滑环上，再通过电刷与外电路接通。绕线型转子的特点三个滑环上，再通过电刷与外电路接通。绕线型转子的特点是可以通过滑环电刷在转子回路中接入附加电阻，以改善电是可以通过滑环电刷在转子回路中接入附加电阻，以改善电动机的起动性能、调节其转速。动机的起动性能、调节其转速。2022年11月16日第十八章 异步电机的结构和基本工作原理132022年11月16日第十八章 异步电机的结构和基本工作原理
9、14二、异步电机的基本结构二、异步电机的基本结构 3.气隙气隙 定、转子之间的间隙，定、转子之间的间隙，也是电机主磁路的组成部分。也是电机主磁路的组成部分。气隙大小对异步电机的性气隙大小对异步电机的性能影响很大。能影响很大。为了减小电机主磁路的磁为了减小电机主磁路的磁阻，降低电机的励磁电流，提阻，降低电机的励磁电流，提高电机的功率因数，高电机的功率因数，气隙应尽气隙应尽可能小可能小。异步电机气隙长度应。异步电机气隙长度应为定、转子在运行中不发生机为定、转子在运行中不发生机械摩擦所允许的最小值。械摩擦所允许的最小值。中、小型异步电机中，气中、小型异步电机中，气隙长度一般为隙长度一般为0.21.5
10、mm。2022年11月16日第十八章 异步电机的结构和基本工作原理15cosNNPNUNIf三、异步电动机的额定值三、异步电动机的额定值NNNNNcos3IUP 2022年11月16日第十八章 异步电机的结构和基本工作原理16Nn2()9550(/min)NNNP kWTnr.2022年11月16日第十八章 异步电机的结构和基本工作原理172 2、对于中低压电动机：、对于中低压电动机：三、异步电动机的额定值三、异步电动机的额定值5.2 异步电机的三种运行状态异步电机的三种运行状态一、异步电机的转差率一、异步电机的转差率同步转速同步转速n1-定子绕组中流过频率为定子绕组中流过频率为f1的三相的三
11、相对称电流，在气隙中产生的基波旋转磁场相对对称电流，在气隙中产生的基波旋转磁场相对于定子绕组的转速为于定子绕组的转速为n1。该转速大小取决于电该转速大小取决于电流的频率流的频率f1和绕组的极对数和绕组的极对数p，转向为从转向为从超前电超前电流相绕组流相绕组转向转向滞后电流相绕组滞后电流相绕组。转子转速转子转速n-转子的机械转速。转子的机械转速。pfn116011nnns转差率转差率s-同步转速同步转速n1与转子转速与转子转速n之差之差对同步转速对同步转速n1之比值之比值2022年11月16日第十八章 异步电机的结构和基本工作原理19 异步电机的转子可以是带负载机，也可以是由原动机异步电机的转子
12、可以是带负载机，也可以是由原动机驱动，在不同的转子外部条件下，异步电机将运行于不同驱动，在不同的转子外部条件下，异步电机将运行于不同的转速和不同的转差率，对应不同的运行状态。根据转差的转速和不同的转差率，对应不同的运行状态。根据转差率的正负、大小，率的正负、大小，异步电机分别对应于电动机、发电机、异步电机分别对应于电动机、发电机、电磁制动等三种不同运行状态电磁制动等三种不同运行状态。二、异步电机的三种运行状态二、异步电机的三种运行状态1.0ns0：电动机状态电动机状态转子侧转子侧：Tem与与n同转向，同转向，Tem为驱动转矩，为驱动转矩，Tem0，发出机械功率发出机械功率定子侧：定子侧：E1与
13、与I1的有功电流的有功电流I1a反方向反方向，E1I1an1 s0：发电机状态 转子侧：Tem与n反转向，Tem为制动转矩，Tem0，发出电功率 此时，吸收机械功率 发出电功率：发电机3.n1：电磁制动状态 转子侧：Tem与n反转向，Tem为制动转矩，Tem0，吸收机械功率 定子侧：E1与I1的有功电流I1a反方向，E1I1a11s0s0n00nn1 由上分析可见，异步电机只有定子侧是外加电源由上分析可见，异步电机只有定子侧是外加电源的，转子侧的电动势和电流，均是由气隙旋转磁场感的，转子侧的电动势和电流，均是由气隙旋转磁场感应产生的，因此称作为应产生的，因此称作为“感应电机感应电机”，而这一感应作，而这一感应作用，只有在转子与气隙旋转磁场不同步，即用，只有在转子与气隙旋转磁场不同步，即“异步异步”转差率转差率s不等于不等于0的情况下的情况下，才可以产生，因此，才可以产生，因此“感感应电机应电机”又称作又称作“异步电机异步电机”。2022年11月16日第十八章 异步电机的结构和基本工作原理22
