学习情境五-交流感应电动机教学内容

学习情境(qíngjìng)五交流感应电动机第一页，共27页。第二页，共27页。学习任务1交流感应(gǎnyìng)电机的基本结构知识准备：交流感应电动机又称为交流异步电动机，是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现电能转换为机械能的一种交流电动机。交流感应电动机是各类电动机中应用最广、需求量最大的一种。交流感应电动机通常按转子结构和定子绕组相数进行分类。按转子结构来分，可分为笼型和绕线型；按定子绕组相数来分，则有单相(dānxiānɡ)和三相，在新能源汽车中，笼型交流感应电动机应用较为广泛，具有结构简单且坚固、制造成本低、维户方便笔优点。和所有旋转的电动机的结构一样，交流感应电动机是由静止的定子和可以旋转的转子组成(zǔchénɡ)，定子和转子之间为气隙，交流感应电动机的气隙一般为0.5～2.0mm，气隙的大小对交流应电动机的性能有很大影响。第三页，共27页。第四页，共27页。学习任务1交流感应(gǎnyìng)电机的基本结构问题(wèntí)1：交流感应电动机的定子的组成是怎样的？交流感应(gǎnyìng)电动机的定子主要由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。1）定子铁芯定子铁芯主要是作为电动机主磁路的一部分并且用来嵌放定子绕组，为了降低定子铁芯的铁损耗，定子铁芯一般由0.35～0.50mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。第五页，共27页。学习任务1交流感应(gǎnyìng)电机的基本结构问题1：交流感应电动机的定子(dìngzǐ)的组成是怎样的？2）定子(dìngzǐ)绕组定子绕组是电动机的电路部分，通入三相交流电，其作用是吸收电功率和产生旋转磁场。定子绕组由三个在空间上互隔120°对称排列结构完全相同的绕组（每个绕组为一相）组成，根据需要连接成丫形或△形。第六页，共27页。第七页，共27页。学习任务1交流感应电机的基本(jīběn)结构问题1：交流感应电动机的定子的组成(zǔchénɡ)是怎样的？3）机座(jīzuò)机座主要用于固定定子铁芯和前、后端盖，支撑转子并起到防护和散热等作用，一般不作为工作磁路的组成部分。大多数采用铸铁铸造而成，大型容量的感应电动机采用钢板焊接而成，微型感应电动机多采用铸铝或塑料制成。根据电动机的防护方式、冷却方式和安装方式的不同，机座的样式也不尽相同。第八页，共27页。学习任务(rènwu)1交流感应电机的基本结构问题2：交流(jiāoliú)感应电动机的转子的组成是怎样的？交流感应电动机的转子包括转子铁心和转子绕组1）转子铁芯转子铁芯是电动机磁路(cílù)的一部分，它由0.5mm厚的硅钢片叠压而成。铁芯固定在转轴或转子支架上，整个转子的外表呈圆柱形。第九页，共27页。学习任务1交流感应电机的基本(jīběn)结构问题2：交流(jiāoliú)感应电动机的转子的组成是怎样的？2）转子绕组转子绕组分为笼型和绕线型两类。①笼型绕组：笼型绕组是一个自己短路的绕组。在转子铁芯的每个槽里嵌放一根导体，在铁芯的两端(liǎnɡduān)用端环连接起来，形成一个短路的绕组。如果把转子铁芯拿掉，则可看出，剩下来的绕组形状像个松鼠笼子，因此又叫鼠笼转子。导条的材料用铜或铝。第十页，共27页。学习任务1交流(jiāoliú)感应电机的基本结构问题2：交流感应电动机的转子的组成(zǔchénɡ)是怎样的？2）转子(zhuànzǐ)绕组②绕线型绕组：绕线型绕组的槽内嵌放用绝缘导线组成的三相绕组，一般都连接成丫形。转子绕组的三条引线分别接到三个集电环上，用一套电刷装置引出来，这就可以把外接电阻串联到转子绕组回路，以改善电动机的起动性能或调节电动机的转速。第十一页，共27页。学习(xuéxí)任务2感应电动机工作原理问题1：什么(shénme)是气隙旋转磁场和感应电动势？电磁转矩克服负载转矩输出机械能，因此感应电动机实现了电能到机械能的能量转换。感应电动机能够正常工作必须满足两个基本条件：电动机的定子、转子基波磁动势必须能合成并在气隙内建立旋转磁场；转子转速必须小于气隙旋转磁场的转速，并且两者保持一定的差值，以保证(bǎozhèng)转子与旋转磁场之间存在相对运行。气隙既是旋转磁场也就是主磁场，其旋转速度与电源频率的关系为：第十二页，共27页。学习任务2感应(gǎnyìng)电动机工作原理问题(wèntí)1：什么是气隙旋转磁场和感应电动势？三相交流电与旋转磁场的对应(duìyìng)关系第十三页，共27页。学习任务2感应电动机工作(gōngzuò)原理问题2：交流感应电动机的工作(gōngzuò)原理是怎样的？e感应电动机定子绕组接通三相交流电源后，电机内变形成圆形旋转磁动势以及圆形旋转磁密，设其反向为逆时针。若转子不转，鼠笼转子导条与旋转磁密有相对运动，导条中有感应电动势E，方向由右手定则确定。由于转子导条彼此在端部短路，于是(yúshì)导条中有电流，不考虑电动势与电流的相位差时，电流方向与电动势方向相同。这样，导条就在磁场中受力⨍，用左手定则确定受力方向。第十四页，共27页。学习任务2感应电动机工作(gōngzuò)原理问题2：交流感应电动机的工作原理(yuánlǐ)是怎样的？由感应电动机的工作原理可知，感应电动机稳定运行时，转子转速(zhuànsù)n不能等于旋转磁场的同步转速(zhuànsù)n，其转差转速(zhuànsù)∆n=n-n,转差转速(zhuànsù)∆n与同步转速(zhuànsù)之比为感应电动机的转差率，11用s表示，即∆푛

푛

−

푛1s

==푛1푛1转差率是感应电动机的一个重要参数，正常运行时感应电动机转子转速接近于同步转速n

，转差率身一般为0.01～0.05。1第十五页，共27页。学习任务(rènwu)3交流感应电机的控制问题1：交流感应(gǎnyìng)电机如何起动？1）起动方法(fāngfǎ)（1）直接起动通过开关或接触器将电动机直接接入电源的起动方法称为直接起动。这种起动方法简单、容易实现，但是否允许电动机直接起动，取决于电动机容量和供电电源容量之间的比例。（2）降压起动对于不允许直接起动的电动机，可以采用降压起动的方法，以减小起动电流。降压起动就是在起动时，降低加在定子绕组上的电压。待电动机的转速接近额定值时，再将定子绕组的电压恢复到额定值，使电动机进入正常运行状态。第十六页，共27页。学习(xuéxí)任务3交流感应电机的控制问题2：交流感应电机(diànjī)的变频调速方式是怎样的？1）保持U/ƒ值恒定的恒转矩变频调速方式11第十七页，共27页。学习(xuéxí)任务3交流感应电机的控制问题2：交流(jiāoliú)感应电机的变频调速方式是怎样的？2）恒功率变频(biànpín)调速方式这种恒功率变频调速方式的机械特性较软，即转速降较大。这种调速方式也称为恒压弱磁变频调速。在实际应用中可根据不同负载采用不同的调速方式。通常恒转矩负载采用恒转矩调速方式，恒功率负载采用恒功率调速方式。第十八页，共27页。学习任务3交流感应电机(diànjī)的控制问题2：交流(jiāoliú)感应电机的变频调速方式是怎样的？3）变频器介绍(jièshào)若实现变频调速就要有变频电源，变频电源是由变频器提供的。第十九页，共27页。学习任务(rènwu)3交流感应电机的控制问题2：交流感应(gǎnyìng)电机的变频调速方式是怎样的？3）变频器介绍(jièshào)通过改变输出的脉冲宽度，使输出电压的平均值接近于正弦波，即使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。当正弦值为最大值时，脉冲的宽度也最大，当正弦值较小时，脉冲的宽度也较小。如果脉冲间的间隔小，相应的输出电压大：反之，脉冲间的间隔较大，相应的输出电压也较小。第二十页，共27页。学习任务(rènwu)3交流感应电机的控制问题2：交流感应电机的变频调速方式(fāngshì)是怎样的？4）变极调速变极调速是通过改变异步电动机定子旋转磁场的磁极(cíjí)对数来改变旋转磁场转速n，从而改变电动机的转速，来实现调速的。0第二十一页，共27页。学习任务3交流(jiāoliú)感应电机的控制问题2：交流感应电机的变频调速方式(fāngshì)是怎样的？5）变转差率调速这种调速方式是在绕线型异步电动机的转子绕组中串联接入电阻，通过改变转差率实现调速。这种调速方法的特点是：旋转磁场转速不变，但其改变了机械特性运行段斜率，转子串入的电阻越大斜率越大（机械特性越软），随着负载转矩的增加(zēngjiā)，转速下降就越快，但最大转矩不变。这种调速方法设备简单，可实现连续调速，但在调速电阻上增加(zēngjiā)了能量损耗。第二十二页，共27页。学习任务3交流感应电机(diànjī)的控制问题(wèntí)3：三相异步电动机是怎样进行制动的？1）能耗(nénɡhào)制动这种制动方法是在电动机断电之后，立即在定子绕组中通入直流电流，以产生一个恒定的磁场。它与继续转动的转子相互作用，产生一个与转子旋转方向相反的电磁转矩，迫使电动机迅速停下来。第二十三页，共27页。学习(xuéxí)任务3交流感应电机的控制问题(wèntí)3：三相异步电动机是怎样进行制动的？2）反接(fǎnjiē)制动反接制动是将接到电动机定子绕组的三相电源的三根导线中的任意两根对调位置，即通过改变接入电动机三相电源的相序来实现制动。当三相电源的相序改变时，电动机旋转磁场立即反向旋转，产生的电磁转矩方向与原来的方向相反，即与电动机由于惯性仍在转动的方向相反，因此起到了制动的作用。当电动机转运降为零时，应及时切断电源，否则电动机将反向起动。第二十四页，共27页。学习任务3交流感应电机(diànjī)的控制问题(wèntí)3：三相异步电动机是怎样进行制动的？3）发电反馈(fǎnkuì)制动如在采用变频器对异步电动机进行调速时，降低变频器的输出频率使电动机处在减速过程中。在减速瞬间，旋转磁场的转速低于电动机的实际转速，异步电动机便成为异步发电机，它将机械负载和电动机所具有的机械能量反馈给变频器，并在电动机中产生制动转矩，故称为发电反馈制动。第二十五页，共27页。学习(xuéxí)任务4交流感应电机的特点及应用问题1：交流感应(gǎnyìng)电机的性能特点？交流感应电动机具有以下性能特点(tèdiǎn)：1)小型轻量化2)

易实现转速超过10000r/min的高速旋转。3)

高转速低转矩运行效率高。4)

低速时有高转矩输出，以及具有较宽的速度调节范围。5)

高可靠性。6)

制造成本低。第二十六页，共27页。学习任务4交流感应电机的特点(tèdiǎn)及应用问题2：交流感应(gǎnyìng)电机的应用？一般情况下，作为新能源汽车专用的电动机，由于安装条件是受限制的，而且要求小型轻量化，因而电动机在10000r/min以上高速运