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1、,高级、助理技师电工理论培训,模块七 交流电动机,高级、助理技师电工理论培训,交流电动机,主要内容,一、电机概述 二、三相异步电动机的结构 三、三相异步电动机的工作原理 四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性 五、三相异步电动机的铭牌和主要系列 六、三相异步电动机的启动、调速与制动 七、微特电动机,一、电机概述,电机:实现能量转换或信号转换的电磁装置,发电机,电动机,将机械能转换为电能; 将电能转换为机械能。,一、电机概述,按照电动机的类型划分:,二、三相异步电动机的结构,三相异步电动机由两个基本部分组成:定子(固定部分)和转子(旋转部分),定、转子中间是空气隙。,三相异步电动机的结构示意图,
2、二、三相异步电动机的结构,1、定子: 三相异步电动机的定子主要由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。,二、三相异步电动机的结构,(1)定子铁芯 定子铁心是电动机磁路的一部分,是用0.5mm厚的硅钢片冲叠而成并固定在机座内,冲片两面涂有绝缘漆,用来降低旋转磁场在铁心中引起的涡流损耗,常用的硅钢片有D22、D23等型号。沿定子铁心内圆均匀地冲有许多形状的槽,用以嵌放定子绕组。,定子硅钢片,二、三相异步电动机的结构,82.为了降低铁心中的( ),叠片间要互相绝缘。 A涡流损耗 B空载损耗 C短路损耗 D无功损耗,A,二、三相异步电动机的结构,(2)定子绕组 定子绕组 三相异步电动机的定子绕组是由三个
3、在空间互隔120电角度、对称排列的结构完全相同的绕组连接而成,这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。按定子绕组在槽中的位置,可分为单层和双层绕组,10kw以下的小容量异步电动机常用单层同心式、链式或交叉式绕组。双层绕组的优点是可以灵活选择节距以改善电动势和磁通势波形,因此容量较大的异步电动机都采用双层短距叠绕组或波绕组。,二、三相异步电动机的结构,在三相交流异步电动机定子上布置结构完全相同,在空间位置上互差120电角度的三相绕组,分别通入( ),则在定子与转子的空气隙间将会产生旋转磁场。 A、直流电 B、交流电 C、脉动直流电 D、三相对称交流电,D,二、三相异步电动机的结构,3机
4、座 机座主要是用来固定定子铁心与前后端盖以支撑转子。中、小型异步电动机一般采用铸铁机座,大型异步电动机一般采用钢板焊接机座。小型及微型电动机采用铸铝机座。为了加强散热,小型封闭式电动机的机座外表面铸有许多均匀分布的散热筋,以增大散热面积。,二、三相异步电动机的结构,C,177.对于“”接法的电动机,过载保护应选用( )热继电器。 A两相结构 B三相结构 C带断相保护装置,(对于“”接法的电动机,其断相时,流过未断相绕组的电流与流过热继电器的电流增加的比例则不同,即流过热继电器的电流不能反映断相后绕组的过载电流,因此,一般的热继电器,即使是三相的,也不能为”接法的电动机提供断相保护。),JR16
5、-20/3D,二、三相异步电动机的结构,2、转子: 是电动机的旋转部分,用来带动机械负载转动,它主要由转子铁芯和转子绕组两部分组成。,二、三相异步电动机的结构,2、转子: (1)转子铁芯 转子铁心也是电动机磁路的一部分。所用材料与定子一样,是由0.5mm厚的硅钢片叠成,整个铁心固定在转轴或转子支架上,转子铁心外圆冲有均匀的槽,用以安放转子绕组。,转子硅钢片,二、三相异步电动机的结构,(2)转子绕组:(转子绕组分为笼型和绕线型两种结构) 笼型转子绕组:是在转子铁芯槽内压进铜条,铜条两端分别焊在两个铜环上,如图(a)所示,由于形状像笼子,所以得此名。为了节省铜材,现在中小型电动机一般采用铸铝转子,
6、如图(b)所示,即把熔化的铝浇铸在转子铁芯的槽内,有的把风扇和两个端环铸在一起。铸铝转子不仅简化了制造工艺,也降低了成本。,笼型电动机转子,(a)笼型转子;(b)铸铝笼型转子,二、三相异步电动机的结构,绕线式转子绕组:,绕线式转子结构示意图 (a)绕线转子;(b)绕线转子回路接线示意图 1转轴;2转子铁芯;3滑环;4转子绕线出线头; 5风扇;6刷架;7电刷引线;8转子绕组,二、三相异步电动机的结构,绕线转子绕组与定子绕子相似,也是一个对称的三相绕组。一般采用双层绕组。转子对称三相绕组一般接成星型,三个出线头接到转轴的三个集流环上,再通过电刷与外电路连接,这种转子的特点是可以通过集流环和电刷在转
7、子绕组回路中窜入附加电阻等元件,用以改善异步电动机的起动、制动性能及调节电动机的转速。与笼型转子相比较,其结构复杂,价格较贵,运行可靠性亦较差。,二、三相异步电动机的结构,3、气隙 与直流电动机相比,余部电动机定、转子之间的气隙要小得多,中小型电动机一般为0.2-2mm。由于气隙是电机磁路的一部分,气隙愈大,磁阻愈大,要产生同样大小的旋转磁场,就需要较大的励磁电流,从而使异步电动机的功率因数下降。为了提高功率因数,气隙应尽可能地小。但是气隙的最小值常由制造工艺和运行 安全可靠性等因素决定。 如果从减小附加损耗和减小 高次谐波磁通来看,气隙大点比较好。,二、三相异步电动机的结构,154.国产小功
8、率三相鼠笼式异步电动机的转子导体结构采用最广泛的是( )转子。 A. 铜条结构 B. 铸铝 C. 深槽式 D. 铁条结构,注意:绕线式异步电动机修理装配后、要用细锉等工具去除毛刺,消除绕线转子电动机有一相电刷接触不良。,155.绕线式异步电动机修理装配后,必须对电刷进行( )。 A. 更换 B. 研磨 C. 调试 D. 热处理,B,B,二、三相异步电动机的结构,【交流电动机线圈的绝缘电阻吸收比K1为60s绝缘电阻值(R60s)与15s绝缘电阻值(R15s)之比值。此值应大于1.2/1.3】,测量电气设备的绝缘电阻,是检查设备绝缘状态最简便和最基本的方法。在现场普遍用兆欧表测量绝缘电阻。绝缘电阻
9、值的大小常能灵敏地反应绝缘情况,能有效地发现设备局部或整体受潮和脏污,以及绝缘击穿和严重过热老化等缺陷。 用兆欧表测量设备的绝缘电阻,由于受介质吸收电流的影响,兆欧表指示值随时间逐步增大,通常读取施加电压后60s的数值或稳定值,作为工程上的绝缘电阻值。,二、三相异步电动机的结构,104.交流电动机线圈的绝缘电阻吸收比在交接实验时是如何规定的? 额定电压为1000伏及以上者,在接近运行温度时绝缘电阻值、定子线圈应不低于每千伏1兆欧,转子线圈应不低于每千伏0.5兆欧;额定电压为1000伏以下者,常温下绝缘电阻不应低于0.5兆欧。1000伏以上的电动机应测量吸收比,吸收比应不低于1.2,有条件时应分
10、相测量。,交接试验-交流耐压试验,三、三相异步电动机的工作原理,(1)旋转磁场的产生,(一)旋转磁场,电机是利用电与磁的相互转化和相互作用制成的。,旋转磁场是三相异步电动机工作的基础。,三、三相异步电动机的工作原理,(1)旋转磁场的产生,三、三相异步电动机的工作原理,(1)旋转磁场的产生,三、三相异步电动机的工作原理, 极对数(p)的概念:,旋转磁场转速 n0 同步转速 如何改变旋转磁场的转速?,以 Y 型接法为例,当每相绕组只有一个线圈时,按右图放入定子槽内,合成的旋转磁场只有一对磁极,则极对数为 1。 即 p = 1,(2)旋转磁场的转速,三、三相异步电动机的工作原理,以 Y 型接法为例,
11、将每相绕组都改用两个线圈串联组成。,按下图放入定子 槽内。形成的磁场则是两对磁极。 即 p = 2,三相绕组,四极旋转磁场,三、三相异步电动机的工作原理,三、三相异步电动机的工作原理,三相异步电动机的同步转速,f 1= 50 Hz 时,不同极对数时的同步转速如下:,同步转速,p 为任意值时:,三、三相异步电动机的工作原理,188.有一台三相交流电机的极对数为8,当接通三相电源后,所产生的旋转磁场转速为( )转/分。 A1500 B1000 C750 D375,D,三、三相异步电动机的工作原理,旋转方向:取决于三相电流的相序。,旋转磁场是沿着:,U1,V1,W1,i1U1, i2V1, i3W1
12、,(3)旋转磁场的转向,三、三相异步电动机的工作原理,旋转磁场是沿着:,U1,W1,V1,i1U1, i2W1, i3V1,任意对调两根电源进线,磁场反转。,三、三相异步电动机的工作原理,改变三相异步电动机的电源相序是为了使电动机( )。 A 改变旋转方向 B 改变转速 C 改变功率 D 降压启动,A,三、三相异步电动机的工作原理,(二) 转子转动原理,当电动机定子绕组通入三相交流电流产生旋转磁场,在右图中以旋转的磁极N、S表示,转子绕组用一个闭合线圈来表示。,旋转磁场以n0速度逆时针方向旋转,磁力线切割转子绕组,转子绕组中产生感应电动势e,其方向用右手定则来确定。旋转磁场逆时针方向旋转,则转
13、子绕组顺时针方向切割磁力线。,三、三相异步电动机的工作原理,60.感生电动势的方向可根据( )定律来确定,大小根据( )定律来确定。,楞次,法拉第电磁感应,三、三相异步电动机的工作原理,电磁力产生电磁转矩,使转子以n速度与旋转磁场相同的方向转动起来。但转子的速度n不可能与旋转磁场的转速n0相等,如果两者速度相等,方向又相同,则转子与旋转磁场之间就没有相对运动,磁力线就不切割转子绕组,转子绕组中就没有感应电动势和电流,电磁转矩也就不会产生,所以,异步电动机的转速一定低于旋转磁场的转速,两者不同步,这就是异步电动机名称的由来。由于它是靠感应电动势和电流而工作,因此又叫感应电动机。,三、三相异步电动
14、机的工作原理,综上所述,三相异步电动机的工作原理是: 由定子绕组通入三相交流电源而产生旋转磁场,在转子绕组上产生感应电动势和电流,转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁力,从而形成电磁转矩,转子就转动起来。 通常把旋转磁场的转速n0与转子转速n的差值称为转差,转差与n0的比值称为转差率,用s表示,转差率 :,起动时: n = 0, s = 1 额定运行时: s = 0.01 0.09,三、三相异步电动机的工作原理,39.决定三相异步电动机转速的因素是( )。 A电压、电流、磁通 B绕组磁极对数和电流频率以及转差率大小 C电动机的负荷,B,四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性,(一)转子电路各量的
15、分析,(1)转子电动势与转子电流频率 与变压器类似,转子绕组中感应电动势E2的有效值为:,转子电流频率; 转子绕组系数。,四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性,=4.44sf1N2K2=SE20,四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性,四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性,(4)转子功率因数 转子电路为感性电路,其转子电流总是滞后于转子电势 角度,所以转子电路功率因数为: 上式说明,转子电路的功率因数随转差率的增大而下降。,四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性,(二)三相异步电动机的电磁转矩,式中 cT异步电动机的转矩常数,与电动机自身的结构有关; 磁极平均磁通,在电源电压和频率一定时,其值为常量。,电磁转矩与转差率之间的关系 称为电动机的转矩特性,,四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性,由于:,所以:,CT为常量,电磁转矩与电源电压平方有关。电源电压波动对异步电动机的电磁转矩影响很大。,四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性,转矩特性曲线,在电源电压和频率一定时,则 、 及 均为常数。因而,电磁转矩仅与转差率有关。 59.异步电动机在负载不变时,假定转速高,则转差偏( ),转子受到电磁转矩变( ),迫使转速降低,假定转速偏低,则转差偏( ),转子受到的电磁转距变( ),迫使转速升高,结果使转子转速稳定。,小,小,大,大,四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性,图5.10