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第 * 页 3.4 异步电动机 3.4.1 异步电动机的结构与特点 3.4.2 异步电动机的工作原理与运行特性 3.4.3 异步电动机的控制 本文档共79页；当前第31页；编辑于星期一\17点48分 第 * 页 3.4.1 异步电动机的结构与特点 1．异步电动机的结构 异步电动机主要由静止的定子和旋转的转子两大部分组成，定子和转子之间存在气隙，此外，还有端盖、轴承、机座和风扇等部件。 本文档共79页；当前第32页；编辑于星期一\17点48分 第 * 页 3.4.1 异步电动机的结构与特点 2．异步电动机的特点 异步电动机的基本特点是，转子绕组不需与其他电源相连，其定子电流直接取自交流电力系统；与其它电动机相比，异步电动机的结构简单，制造、使用、维护方便，运行可靠性高，重量轻，成本低。以三相异步电动机为例，与同功率、同转速的直流电动机相比，前者重量只及后者的二分之一，成本仅为三分之一。异步电动机还容易按不同环境条件的要求，派生出各种系列产品。它还具有接近恒速的负载特性，能满足大多数工农业生产机械拖动的要求。 异步电动机的局限性是，它的转速与其旋转磁场的同步转速有固定的转差率，因而调速性能较差，在要求有较宽广的平滑调速范围的使用场合，不如直流电动机经济、方便。此外，异步电动机运行时，从电力系统吸取无功功率以励磁，这会导致电力系统的功率因数变坏。因此，在大功率、低转速场合不如用同步电动机合理。 本文档共79页；当前第33页；编辑于星期一\17点48分 第 * 页 异步电动机的工作原理与运行特性 1. 异步电动机的工作原理 当异步电动机的三相定子绕组通入三相交流电后，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动势，电动势的方向由右手定则来确定。由于转子绕组是闭合通路，转子中便有电流产生，电流方向与电动势方向相同，而载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电动机旋转方向与旋转磁场方向相同。 本文档共79页；当前第34页；编辑于星期一\17点48分 第 * 页 异步电动机的工作原理与运行特性 2. 异步电动机的运行特性 异步电动机的运行特性包括工作特性和机械特性。 异步电动机的工作特性是指电动机在保持额度电压和额定频率不变的情况下，电动机的转速、电磁转矩、定子电流、效率和功率因数随输出功率变化的特性。一般通过负载试验来测取。图是异步电动机的工作特性。 本文档共79页；当前第35页；编辑于星期一\17点48分 第 * 页 异步电动机的工作原理与运行特性 异步电动机的机械特性分为自然机械特性和人为机械特性。 在电源电压和电源频率恒定且定、转子回路不接入任何附加设备时的机械特性称为自然机械特性， 本文档共79页；当前第36页；编辑于星期一\17点48分 第 * 页 异步电动机的工作原理与运行特性 电源电压、电源频率、电动机极对数、定子或转子回路接入其它附属设备，其中任意一项改变得到的机械特性称为人为机械特性。 由于电源频率不变，所以同步转速点不变，电磁转矩与电源电压的平方成比例变化，但各条曲线的最大转矩点对应的转差率基本保持不变。 本文档共79页；当前第37页；编辑于星期一\17点48分 第 * 页 3.4.3 异步电动机的控制 目前对异步电动机的调速控制主要有恒压频比开环控制、转差控制、矢量控制以及直接转矩控制等。 恒压频比开环控制实际上只控制了电动机磁通而没有控制电动机的转矩，采用这样的控制系统对异步电动机来讲根本谈不上控制性能，通常只用于对调速性能要求一般的通用变频器上。 转差控制是根据异步电动机电磁转矩和转差频率的关系来直接控制电动机的转矩的，可以在一定的转差频率范围内、一定程度上通过调节转差来控制电动机的电磁转矩，从而改善调速系统的控制性能，但其控制理论是建立在异步电动机的稳态数学模型基础上的，它适合于电动机转速变化缓慢或者对动态性能要求不高的场合。 本文档共79页；当前第38页；编辑于星期一\17点48分 第 * 页 3.4.3 异步电动机的控制 1．异步电动机的矢量控制 矢量控制理论采用矢量分析的方法来分析交流电动机内部的电磁过程，是建立在交流电动机的动态数学模型基础上的控制方法。它模仿对直流电动机的控制技术，将交流电动机的定子电流解耦成互相独立的产生磁链的分量和产生转矩的分量。分别控制这两个分量就可以实现对交流电动机的磁链控制和转矩控制的完全解耦，从而达到理想的动态性能。 (1) 异步电动机矢量控制方式的选择。异步电动机矢量控制是基于磁场定向的方法，其调速控制系统的方式比较复杂，常用的控制策略有以下4种。转子磁场定向矢量控制原理；转差率