相异步电动机的基本结构

相异步电动机的基本结构1、定子（静止部分）（1）定子铁心作用：电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。构造：定子铁心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成，在铁心的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组。定子铁心槽型有以下几种：半闭口型槽，半开口型槽，开口型槽。（2）定子绕组作用：是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。构造：由三个在空间互隔120°电角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成，这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。（3）机座作用：固定定子铁心与前后端盖以支撑转子，并起防护、散热等作用。2、转子（旋转部分）（1）三相异步电动机的转子铁心：作用：作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。（2）三相异步电动机的转子绕组作用：切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。构造：分为鼠笼式转子和绕线式转子。3、变频器作用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。构造：变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。4、三相异步电动机的其它附件端盖：支撑作用。轴承：连接转动部分与不动部分。轴承端盖：保护轴承。风扇：冷却电动机二、三相异步电动机的工作原理定子绕组接上三相电源后，电动机便产生旋转磁场，所谓旋转磁场就是指电动机内定子和转子之间气隙的圆周上按正弦规律分布的，能够围绕着电动机在空间不断旋转的磁场。转子与旋转磁场之间存在相对运动。转子导条被旋转磁场的磁力线切割而产生感应电动势，它在转子绕组中感应出电流，两者相互作用产生电磁转矩，使转子转动起来。从而将电能转化为转轴的机械能。当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同异步电动机的同步转速遵从电机学基本关系nl=60f／p(1)式中f一一电源交变频率P一电机定子磁极对数电机学中还常用转差率S参量，其定义为s=(nl—n)／nl·100％(2)电机的实际转速n=(60f／p)(1一s)(3)1．2变频调速控制方式式(3)可知，异步电动机变频调速的控制方式基本上有以下三种。1．2．1电源频率低于工频范同调节，电源的工频频率在我国为50Hz。电机定子绕组内的感应电动势为E1=4．44f1K1N1φ(4)式中f1——定子绕组中感应电动势的频率，与电源频率f相等，HzK1——电机定子绕组的绕组系数，其值取决于绕组结构，K11N1——电机定子绕组每相串联的线圈匝数φ——电机每极磁通定子电压U1与定子绕组感应电动势E1的关系为U1=E1+I1Z1(5)式中Z1——定子绕组每组阻抗I1——定子绕组相电流若忽略定子瓜降I1Z1，则U1≈E=4．44f1K1N1φ(6)把该式整理成u1=4．44f1K1N1φ(7)K=4．44K1N1(8)则φ=U1／Kf1(9)电动机的电磁转矩M与(U1／f1)2成正比，若下调频率f1，同时也下调U1，使(U1／f1)比值保持恒量，则磁通φ不变，因此转矩也保持常值，此时电动机拖动负载的能力不发生改变，这种控制方式称为恒磁通调压调频调速，也叫恒转矩调速。1．2．2电源频率高于工频范围调节由于使频率f1增加，U1／f1变小，而U1不能高于额定电压，在该控制方式中，保持U1不变，由于频率变高，由式(9)知道，定子磁通变小，电磁转矩M也变小，但电源频率增加，设电动机转动角速度w=2πn，电机的功率是电磁转矩M与角速度w的乘积P=M·w(调节过程中，使频率f与转矩的变化成一定协调关系，从而保持电机功率P为恒量，即功率不发生变化，这种升频定压调速为恒功率调速。1．2．3转差频率控制三相异步电动机中，定子与转子之间的圆周空隙有一旋转磁场，转速为n1，电机转子实际转速为n，(nl-n)是转子与旋转磁场之间的相对切割速度。对频率、电压进行谐调控制，使U1／f1不变，此时，磁通φ也不变，在φ不变的条件下，电磁转矩M与(nl-n)2成正比。对频率f进行调节，即调节(nl-n)，因此，在实现转速调节时也实现了转矩的调节。永磁同步电动机：特点：永磁同步电动机结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高，和直流电机相比它没有直流电机的换向器和电刷等缺点。和异步电动机相比，它由于不需要无功励磁电流，因而效率高，功率因数高，力矩惯量比大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好；但它与异步电机相比，也有成本高、起动困难等缺点。和普通同步电动机相比，它省去了励磁装置，简化了结构，提高了效率。永磁同步电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速或定位控制单相异步电动机：特点：优点：与单相异步电动机相比，三相异步电机结构简单，制造方便，运行性能好，并可节省各种材料，价格便宜。缺点：功率因数滞后，轻载功率因数低，调速性能稍差。异步电机变频调速特点，1调速范围宽，调速比可达100：12速度可调范围内连续控制，调速平滑性能好，可实现无级调速。3机械特性硬，静差率校，转速稳定性好。4基频以下为很转矩调速，基频以上为恒功率调速5调速时转速率差率小，转速差功率损耗小，运行功率大。异步电机主要的缺点是：目前尚不能经济的在较大范围内平滑调速以及它必须从电网吸收滞后的无功功率，虽然异步电机的交流调速已有长足进展，但成本较高，尚不能广泛使用；在电网负载中，异步电机所占比重较大，这个滞后的无功功率对电网是一个相当重的负担，它增加了线路损耗、妨碍了有功功率的输出。当负载要求电动机容量较大而电网功率因数又较低的情况下，最好采用同步电动机来拖动三相异步电动机变频调速的发展目前,变频调速技术,已广泛应用于低压电动机的调速传动中,随着技术的进步和制造工艺的提高,高电压大电流变频调速器生产技术已逐渐趋于成熟,正逐渐应用在各个领域。在大功率调速技术方面,法国阿尔斯通公司已能提供单机容量达3万kW的电气传动设备用于船舶推进系统。在大功率无换向器电机变频调速技术方面,意大利ABB公司提供了单机容量的6万kW的设备用于抽水蓄能电站。罗克韦尔自动化公司生产的A-B变频器已经达到8500kW,德国西门子公司SimovertA电流型晶闸管变频调速设备单机容量为10~5600kVA和SimovertPGTOPWM变频调速设备单机容量为100~900kVA,北京先行新机电技术有限公司也率先研制成功HVF高压大功率直接变换变频调速系统,单机容量已达10·5kV、6000kV,正逐步在石油化工、冶金钢铁、水处理、水泥行业、管理运输、电力等行业得到广泛应用。其控制系统也已实现全数字化。其交流变频调速的高速发展有以下特点:1)市场的大量需求。随着工业自动化程度的不断提高和能源全球性短缺,变频器越来越广泛地应用在机械、纺织、化工、造纸、冶金、食品等各个行业以及风机、水泵等节能场合,并取得显著的经济效益。2)功率器件的发展。近年来高电压、大电流的SCR、GTO、IGBT、IGCT等器件的生产以及并联、串联技术的发展应用,使高电压、大功率变频器产品的生产及应用成为现实。3)控制理论、微电子技术的发展和制造工艺水平的提高。矢量控制、磁通控制、转矩控制、模糊控制等新的控制理论为高性能的变频器提供了理论基础;16位、32位、64位高速微处理器以及信号处理器(DSP)和专用集成电路(ASIC)技术的快速发展,为实现变频器高精度、多功能化提供了硬件手段。4)基础工业和各种制造业的高速发展,变频器相关配套器件社会化、专业化生产。5)提高劳动生产率,降低能耗,节约生产成本。参考文献:[1]才家刚.电动机使用与维理技术.北京：水利水电出版社，1998.[2]付家才.电机工程实践技术.北京：化学工业出版社，2003[3]张曾常.电机绕组接线速成.北京：机械工业出版社，1996[4]松柏.三相电动机修理自学指导.北京：北京科学技术出版社，2001