《异步电动机原理与应用》课件.ppt

异步电动机原理与应用电气工程领域最重要的设备工业应用中最常见的电动机类型

目录异步电动机基础简介、原理、结构与分类工作特性与控制转速、特性曲线、启动方式、调速方法应用与发展

异步电动机简介交流电动机的一种通过电磁感应原理工作感应电动机因其工作原理得名20世纪初发明

异步电动机的重要性90%市场占有率电动机应用中最常见类型60%电力系统负载中国电力系统负载比例75%工业用电工业用电中的比例

基本原理：电磁感应法拉第电磁感应定律导体切割磁力线时产生感应电动势感应电动势大小与磁场强度和切割速度成正比楞次定律感应电流方向总是阻碍磁通变化形成电磁力抵抗运动变化

异步电动机的基本结构定子固定部分转子旋转部分电机外壳保护内部结构

定子结构详解定子铁芯由硅钢片叠压而成提供磁路通道定子绕组漆包线绕制产生旋转磁场绕组排列方式分布绕组集中绕组

转子结构详解鼠笼式转子铝合金或铜条导体两端由端环短接形似鼠笼结构绕线式转子绕组类似定子绕组通过滑环与外部电路连接可接入外部电阻

鼠笼式转子的特点结构简单整体铸造成型维护方便几乎无需维护应用广泛约占异步电机的90%

绕线式转子的特点可调节转子电阻通过外部电阻调节性能启动性能好大起动转矩，小起动电流调速范围宽可实现较宽范围调速

异步电动机的工作原理（1）接通三相电源定子绕组通过三相交流电产生旋转磁场三相电流产生旋转磁场转子切割磁力线磁场相对转子旋转切割磁力线

异步电动机的工作原理（2）1转子感应电动势根据法拉第定律产生感应电动势2转子电流产生电动势在闭合回路中产生电流3电流大小与转速差成正比转速差越大，感应电流越大

异步电动机的工作原理（3）转子电流导体中产生感应电流电磁力产生电流与磁场相互作用转矩形成电磁力形成转动力矩

同步转速与实际转速同步转速ns=60f/pf：电源频率p：极对数滑差s=(ns-n)/nsns：同步转速n：实际转速

转差率的影响因素负载大小负载增大，转差率增大电源电压电压降低，转差率增大转子电阻电阻增大，转差率增大

异步电动机的特性曲线转速百分比转矩电流

起动特性5-7倍起动电流额定电流的倍数0.7-1.5倍起动转矩额定转矩的倍数2-5秒起动时间正常启动所需时间

异步电动机的启动方式Y-Δ启动适用于中型电机降压启动适用于各种容量电机直接启动适用于小型电机

降压启动详解电抗降压启动串入电抗器降低电压结构简单功率因数较低自耦变压器降压启动通过变压器降低电压启动性能好成本较高

Y-Δ启动原理Y接启动定子绕组以Y形连接转换过程电机加速至70-80%额定转速Δ形运行切换为Δ形连接正常运行

异步电动机的调速方法极数变换调速改变定子绕组极对数阶梯式调速，效率高转子变阻调速适用于绕线式电机调速范围窄，效率低变频调速改变电源频率调速范围宽，性能好

变频调速原理频率与转速关系n=60f(1-s)/p变频器整流交流电转为直流电变频器逆变直流电转为可变频交流电

异步电动机的效率效率定义η=输出功率/输入功率1影响因素容量大小、负载率、制造质量2典型效率大型电机：93%-97%小型电机：85%-90%3

异步电动机的功率因数功率因数定义cosφ=有功功率/视在功率典型值轻载时低至0.2-0.3满载时约0.8-0.85提高方法并联电容器补偿合理选择容量

异步电动机的损耗铜损铁损机械损耗杂散损耗

异步电动机的冷却方式自冷式依靠自然对流散热适用于小功率电机结构简单风冷式轴上安装风扇强制散热应用最广泛成本较低水冷式利用水循环散热冷却效果好适用于大功率电机

异步电动机的防护等级IP防护等级防护特性应用场景IP23防滴室内干燥环境IP44防溅一般工业环境IP55防尘防水恶劣工业环境IP67短时间浸水户外或潮湿环境

异步电动机的应用领域概览工业应用制造业、重工业、轻工业家用电器空调、洗衣机、冰箱交通运输电动车、电梯、铁路农业和水利灌溉系统、农机设备

工业应用详解（1）泵类驱动水泵、油泵流量调节高效可靠风机驱动冷却风机、通风设备转速控制精确压缩机驱动空气压缩机、制冷压缩机稳定运行能力强

工业应用详解（2）输送机驱动皮带输送机、装配线起重机械桥式起重机、卷扬机机床主轴驱动车床、铣床、磨床

家用电器应用空调压缩机单相或三相异步电机洗衣机滚筒驱动与清洗电冰箱单相压缩机电机

交通运输领域应用电动汽车驱动电机低成本高可靠性电梯驱动变频控制平稳运行铁路机车牵引大功率牵引电机

农业和水利工程应用灌溉系统水泵驱动农业机械驱动收割机、脱粒机水处理设备过滤、曝气系统

异步电动机在风力发电中的应用双馈异步发电机原理转子绕组通过变频器控制可在多种风速下稳定发电优势与特点功率控制灵活变频器容量小成本相对较低能在过同步与欠同步状态工作

异步电动机在智能制造中的应用工业机器人关节驱动高精度伺服控制自动化生产线多轴协同工作数控机床高速主轴驱动