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1、三相异步电动机的结构与工作原理 图5-1 三相笼型异步电动机的组成部件图 转子和转子线 圈 定子和励磁线 圈一 三相异步电动机的结构与工作原理 三相笼型异步电动机的组成如图5-1所示。 1定子 电动机的静止部分称为定子，主要包括定子铁心 、定子绕组、机座、端盖、风罩等部件。 （1）定子铁心 定子铁心是电动机磁路的一部分， 并放置定子绕组。为了减小定子铁心中的损耗，铁心一 般用厚0.350.5mm、表面有绝缘层的硅钢片冲片叠装 而成，在铁心片的内圆冲有均匀分布的槽，以嵌放定子 绕组。定子铁心冲片的具体结构如图5-2所示。 三相异步电动机的结构与工作原理 三相对称绕 组AX，BY， CZ 定子和转
2、子硅钢冲片 三相异步电动机的结构与工作原理 （2）定子绕组 定子绕组的作用是通入三相对称 交流电，产生旋转磁场。它是由嵌放在定子铁心槽中 的线圈按一定规律连接而成的。 定子三相绕组的结构完全对称，一般有六个出线 端，置于电动机机座的接线盒内，可按需要将三相绕 组接成星形（Y）接法或三角形（）接法，如图5- 15,16所示。 （3）机座 机座的作用是为了固定定子铁心和定 子绕组，并通过两侧的端盖和轴承来支撑转子，同时 保护整台电动机的电磁部分和散发电动机运行中产生 的热量。 三相异步电动机的结构与工作原理 出线端 排列 短路片 三相异步电动机的结构与工作原理 2转子 转子是电动机的旋转部分，由转
3、子铁心、转子绕组、转轴 和风叶等组成。 （1）转子铁心 转子铁心也是电动机磁路一部分，一般用 0.5mm厚、相互绝缘的硅钢片冲制叠压而成，硅钢片外圆冲有均 匀分布的槽，用来安置转子绕组，如图5-2（b）所示。转子铁 心固定在转轴或转子支架上。为了改善电动机的启动及运行性 能，笼型异步电动机转子铁心一般采用斜槽结构，如图5-1所示 。 （2）转子绕组 转子绕组的作用是产生感应电动势和电流 ，并在旋转磁场的作用下产生电磁力矩而使转子转动。转子绕 组根据结构不同分为笼型和绕线型两种。 三相异步电动机的结构与工作原 理 1）笼型转子 通常有两种不同的结构型式 ，一种结构为铜条转子，即在转子 铁心槽内放
4、置没有绝缘的铜条，铜 条的两端用短路环焊接起来，形成 一个笼型的形状，如图5-5（a）所 示。另一种结构为中小型异步电动 机的笼型转子，一般为铸铝式转子 ，将熔化了的铝浇铸在转子铁心槽 内成为一个完整体，连两端的短路 环和风扇叶片一起铸成，图5-5（b ）为铸铝转子结构。 图5-5 笼型转子绕组 (a)铜条转子绕组； (b)铸铝转子 三相异步电动机的结构与工作原理 2）绕线转子 绕线型转子绕组也是一个 对称三相绕组，绕组的结构形式 与定子绕组相似，也采用由绝缘 导线绕制的三相绕组或成型的三 相绕组嵌入转子铁心槽内，并作 星形联结，三个引出端分别接到 转轴上的三个与转轴绝缘的集电 环上，再通过电
5、刷装置与外电路 相接。如图5-6所示，外电路与 变阻器相接，通过调节该变阻器 的电阻值来改善异步电动机的启 动及调速性能。 图5-6 绕线型转子绕组与外加变 阻器的联结 1-铜条转子绕组 2-电刷 3-变 阻器 A B C 三相异步电动机的结构与工作原理 （3）其他附件 1）轴承 轴承用来连接转动部分与固定部分，目 前都采用滚动轴承以减小摩擦阻力。 2）轴承端盖 轴承端盖用来保护轴承，使轴承内 的润滑脂不致溢出，并防止灰、砂、脏物等浸入润滑 脂内。 3）风扇 风扇用于冷却电动机。 磁场 闭合 线圈 e方向用 右手定则 确定 f方向用 左手定则 确定 磁场旋转 三相异步电动机的结构与工作原理 (
6、四)三相异步电动机的工作原理 磁极旋转导体切割磁力线产生感应电动势 （右手定则） 闭合导线产生电流 i （左手定则） 通电导线在磁场中受力 三相异步电动机的结构与工作原理 三相异步电动机的结构与工作原理 Y B Z X A C 转子 定子 定子绕组 （三相） 机 座 三相定子绕组：产生旋转磁场。 转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或 电流。 （五）旋转磁场 三相异步电动机的结构与工作原理 旋转磁场的产生 A Y C B Z ()电流入 X 三相异步电动机的结构与工作原理 旋转磁场的产生 A X B Y C Z 三相异步电动机的结构与工作原理 A X Y C B Z A X B Y C Z
7、 合成磁场方向： 向下 三相异步电动机的结构与工作原理 X B Z A Y C A X Y CB Z A X Y CB Z A X Y C B Z 三相异步电动机的结构与工作原理 旋转方向：取决于三相电流的相序。 改变电机的旋转方向：换接其中两相。 * 旋转磁场的转速大小 一个电流周期，旋转磁场在空间转过360。则 同步转速（旋转磁场的速度）为： A X Y C B Z A X Y CB Z A X Y C B Z *19 极对数（P）的概念 A X B Y C Z 此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。 即： A X Y C B Z *20 极对数（P）的改变 C Y A B C
8、X Y Z A X B Z 将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形 成的磁场则是两对磁极。 A X B Y C Z *21 极对数 C Y A B C X Y Z A X B Z *22 极对数和转速的关系 *23 三相异步电动机的同步转速 极对数 每个电流周期 磁场转过的空间角度 同步转速 2三相电动机的转动原理 图3.8为三相异步电动机转动 原理示意图。 三相交流电通入定子绕组后 ，便形成了一个旋转磁场，其转 速 。旋转磁场的磁力线被 转子导体切割，根据电磁感应原 理，转子导体产生感应电动势。 转子绕组是闭合的，则转子导体 有电流流过。设旋转磁场按顺时 针方向旋转，且某时刻为上为北
9、极N下为南极S，如图3.8所示。根 据右手定则，在上半部转子导体 的电动势和电流方向由里向外， 用表示；在下半部则由外向里， 用表示。 图3.8 三相电动机的转动原理 原理：定子旋转磁场以速度n0切 割转子导体感生电动势（发电机 右手定则），在转子导体中形成 电流，使导体受电磁力作用形成 电磁转矩，推动转子以转速n顺n0 方向旋转（电动机左手定则）， 并从轴上输出一定大小的机械功 率。(n不能等于n0) 特点：电动机内必须有一个以 n0旋转的磁场。实现能量转 换的前提；电动运行时n恒不等 于n0（异步）必要条件nn0； 建立转矩的电流由感应产生。 流过电流的转子导体在磁场中要受到电磁 力作用，
10、力F的方向可用左手定则确定，如图 3.8所示。电磁力作用于转子导体上，对转轴形 成电磁转矩，使转子按照旋转磁场的方向旋转 起来，转速为n。 三相电动机的转子转速n始终不会加速到 旋转磁场的转速n1。因为只有这样，转绕组与 旋转磁场之间才会有相对运动而切割磁力线， 转子绕组导体中才能产生感应电动势和电流， 从而产生电磁转矩，使转子按照旋转磁场的方 向继续旋转。由此可见 ，且 ，是 异步电动机工作的必要条件，“异步”的名称也 由此而来。 三相异步电动机的工作原理 对称三相绕组 通入对称三相电流 旋转磁场 (磁场能量) 转子绕组中 产生 e 和 i 转子绕组在磁场中 受到电磁力的作用 转子旋转起来
11、机械负载 旋转起来 三相交流电能 输出机械能量 三相异步电动机的结构与工作原理 转子绕组切 割磁感应线 三相异步电动机的结构与工作原理 电动机转速和旋转磁场同步转速的关系 电动机转速（额定转速）: 电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但 异步电动机 无转距 转子与旋转磁场间没有相对运动 无转子电动势（转子导体不切割磁力线） 无转子电流 如果 三相异步电动机的结构与工作原 理 转差率 的概念： 异步电机额定运行中: 转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即： 电动机起动瞬间: （转差率最大） 三相异步电动机的结构与工作原理 旋转磁场的旋转速度称为同步转速。旋转磁场的转速为 式中 旋转磁场转速（也称同步转速）（r min）； 三相交流电频率（Hz）； 磁极对数。 三相异步电动机的结构与工作原理 转子感应电流的频率：
