三相异步电动机的构造及原理讲解

《三相异步电动机的构造及原理讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三相异步电动机的构造及原理讲解（83页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、.1 .1 三相异步电动机的构造与原理三相异步电动机的构造与原理 第第 章章 发电机与电动机发电机与电动机 . . 异步电动机的异步电动机的转矩与机械特性转矩与机械特性 . . 异步电动机的控制异步电动机的控制 . .车用交流发电机车用交流发电机 . . 直流电动机直流电动机 本章要求：本章要求： 第第 章章 发电机与电动机发电机与电动机 1) 了解三相异步电动机的基本结构、工作原理。 2）了解三相异步电动机的机械特性，掌握起动、调速 、反转和制动。 3）了解车用交流发电机。 4）了解直流电机的基本结构和工作原理。 5）了解直流并励、他励、串励电动机的机械特性及其 应用。 6）了解直流电动机的

2、起动、反转和调速。 电动电动电动电动 机的分机的分类类类类： 电动机电动机 交流电动机交流电动机 直流电动机直流电动机 三相电动机三相电动机 单相电动机单相电动机 同步电动机同步电动机 异步电动机异步电动机 他励、并励电动机他励、并励电动机 串励、复励电动机串励、复励电动机 第第 章章 发电机与电动机发电机与电动机 实现电能与机械能相互转换的电工设备总称为电机 。 机械能 电能 发电机 电动机 直流电动机的最大特点 优良的调速性能 起动转矩也比较大 生产成本较高 需要使用直流电源 维护要求较高 应用： 轧钢机、龙门刨床等主传动机构 某些电力牵引和起重设备 电车及电力机车 异步电动机 构造简单、

3、价格 便宜、工作可靠 、使用维护方便 应用： 金属切削机床、起重机、 传送带、功率不大的水泵 、通风机 在全国电动机总容量中 有85以上是三相异步 电动机。 .1.1 三相异步电动机的构造与工作原理三相异步电动机的构造与工作原理 4.1.14.1.1. .构造构造 笼型电机的各部件 铁心：由内周有槽的铁心：由内周有槽的0.5mm厚硅钢片硅钢片 叠成。磁路的一部分叠成。磁路的一部分 A -X A -X B -Y B -Y C- Z C- Z 三相绕组三相绕组 机座：铸铁或钢板焊接 支撑铁心和固定电机 硅钢硅钢 片片 装有三相绕组的定 子 1 1、定子定子 定子绕组绕组 接线盒 定子三相绕组的联接

4、方法定子三相绕组的联接方法。通常 B B Z Z A A C C X X Y Y X AZ BY C A B BC C Z Z X Y Y ZXY BCA Y Y 联结联结 C A A B ZX X Y 联结联结 2 2、转转转转子子 笼型 绕线式绕线式 转子: 在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或电流,产生 旋转力矩 转轴 转子铁心 转子绕组 0.5mm的硅钢片叠压 笼型转子 (1)笼型转子 铁芯槽内放铜条，端 部用短路环形成一体。 或铸铝形成转子绕组。 (2) 绕线式转子 同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。 三相转子绕组通常连接成星形，即三

5、个末端连在一起，三个 首端分别与转轴上的三个滑环（滑环与轴绝缘且滑环间相互 绝缘）相连，通过滑环和电刷接到外部的变阻器上，以便改 善电机的起动和调速性能。 绕线式转子绕组与外 接变阻器的连接 4.24.2 三相异步电动机的工作原三相异步电动机的工作原 理理 A X C Z B Y o 4.2.1旋转磁场的产生 o 规定 i : “+” 首端流入，尾端流出 。 i : “” 尾端流入，首端流出 。 A Y C B Z X ()电流出 ()电流入 三相对称交流绕组通入三相对 称交流电流时，将在电机气隙 空间产生旋转磁场；（动画1 ，动画2） t A X Y C B Z A X Y C B Z A

6、X Y C B Z 三相三相电电电电流合成流合成 磁磁 场场场场 的分布情况的分布情况 合成磁场方向向下合成磁场方向向下合成磁场旋转合成磁场旋转6060 合成磁场旋转合成磁场旋转9090 600 o A A X Z B C Y A A X Z B C Y 分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360360 取决于三相电流的相序取决于三相电流的相序 1、旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向 结论：结论： 任意调换两根任意调换两根 电源进线，则旋转电源进线，则旋转 磁场反转。磁场反转。 任意调换两根电源进线 A X B

7、Y C Z 若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端，绕组的始端 之间互差之间互差6060 ，将形成，将形成两对磁极的旋转磁场。两对磁极的旋转磁场。 C Y A B C X Y Z A X B Z A X B Y C 2 2、旋转磁场的极对数、旋转磁场的极对数P P 极对数 动画 旋转磁场的磁极对数 与三相绕组的排列有关 C Y A B C X Y Z A X B Z 0 3 3、旋、旋转转转转磁磁场场场场的的 转转转转速速 工频： 旋转磁场的转速取决于磁场的极对数旋转磁场的转速取决于磁场的极对数 p=1时 0 t o A X Y C B Z A X Y C B

8、Z A X Y C B Z p=2时 0 旋转磁场转速旋转磁场转速n n 1 1 与极对数与极对数 p p 的关系的关系 极对数 每个电流周期 磁场转过的空间角度 同步转速 旋转磁场转速n n 1 1 与频率f1和极对数p有关。可见可见: : 4.2. 2 4.2. 2 三相三相电动电动电动电动 机的工作机的工作 原理原理 1. 1. 转动转动转动转动 原理原理 A X Y C B Z 定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电 方向方向: :顺时针顺时针 切割转子导体切割转子导体 右手定则右手定则 感应电动势感应电动势 E E20 20 旋转磁场旋转磁场 感应电流感应电流 I I

9、2 2 旋转磁场旋转磁场 左手定则左手定则 电磁力电磁力F F F 电磁转矩电磁转矩T T n n F 4. 2. 3 4. 2. 3 转差率转差率 旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与 旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为转差率。转差率。 由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场 旋转的方向一致，但转子转速旋转的方向一致，但转子转速 n n 不可能达到与旋转不可能达到与旋转 磁场的转速相等，即磁场的转速相等，即 异步电动机异步电动机 如果: 无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流 转子与

10、旋转磁场间没有相对运动，磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切 割转子导条割转子导条 无转矩无转矩 因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别 。 异步电动机运行中异步电动机运行中: : 转子转速亦可由转差率求得 转差率转差率 s s 例1：一台三相异步电动机，其额定转速 n=975 r/min，电源频率 f1=50 Hz。试求电动机的 极对数和额定负载下的转差率。 解： 根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转 速的关系可知：n1=1000 r/min , 即即 p p=3=3 额定转差率为额定转差率为 4.2.44.2.4 三相异步电动机铭牌

11、数三相异步电动机铭牌数 据据 1 1、 型号型号 磁极数( 极对数 p = 2 ) 例如： Y 132 M4 用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。 机座长度代号 机座中心高（mm） 三相异步电动机 2. 2. 电压电压 例如：380/220V、Y/ 是指线电压为 380V 时 采用 Y联结；线电压为 220V 时采用 联结。 电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压压值值。 3. 3. 电流电流 电动机在额定运行时定子绕组的线电流值。线电流值。 例如：例如： Y / Y / 6.73 / 11.64 A6.73 / 11.64 A 表示星形联结 下电机的

12、线电流为 6.73A；三角形联结下线电 流为 11.64A。两种接法下相电流均为 6.73A 。 4. 4. 功率与效率功率与效率 笼型电机 =7293 额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机 械功率 P2，它不等于从电源吸取的电功率 P1。 注意：实用中应选注意：实用中应选 择容量合适的电机，择容量合适的电机， 防止出现防止出现 “ “大马拉大马拉 小车小车” ” 的现象。的现象。 5. 5. 功率因数功率因数 PN 三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载 时约为 0.7 0.9。空载时功率因数很低，只有 0.2 0.3。额定负载时，功率因数最高。 6. 6. 额定转速额定转速 电机在额

13、定电压、额定负载下运行时的转速。 P2 cos O 如：如： n n N N = = 1440 1440 转转/ /分分 s s N N = = 0.040.04 4.24.2 三相异步电动机转矩与机械特性三相异步电动机转矩与机械特性 4.2.1 4.2.1 转转转转矩公式矩公式 转子中各载流导体在旋转磁场的作用下转子中各载流导体在旋转磁场的作用下, ,受到电受到电 磁力所形成的转矩之总和。磁力所形成的转矩之总和。 常数，与电 机结构有关 旋转磁场 每极磁通 转子电流 转子电路的 功率因数 电磁转矩公式电磁转矩公式 可推导出可推导出 由公式可知由公式可知 电磁转矩公式电磁转矩公式 1. 1.

14、T T 与定子每相绕组电压与定子每相绕组电压 成正比。成正比。U U 1 1 T T 2. 2. 当电源电压当电源电压 U U 1 1 一定时，一定时，T T 是是 s s 的函数。的函数。 3. 3. R R 2 2 的大小对的大小对 T T 有影响。绕线式异步电动机可外有影响。绕线式异步电动机可外 接电阻来改变转子电阻接电阻来改变转子电阻R R 2 2 ，从而改变转矩。从而改变转矩。 4. 2. 2 4. 2. 2 机械特性曲机械特性曲线线线线 O T S 根据转矩公式 得特性曲线： O T 动画 1 动画 电动机在额定负载时的转矩。电动机在额定负载时的转矩。 1 1. .额定转矩额定转矩

15、 T TN N 三个重要三个重要转转转转矩矩 O T 额定转矩额定转矩 (N m) 如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型) 的额定功 率为7.5kw, 额定转速为1440r/min, 则额定转矩为 2 2. .最大最大转转转转矩矩 T Tmax max 转子轴上机械负载转矩转子轴上机械负载转矩T T 2 2 不能大于不能大于T Tmax max ， ，否则将否则将 造成堵转造成堵转( (停车停车) )。 电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。 令：求得 临界转差率 O T T Tmax 将sm代入转矩公式，可得 当当 U U 1 1 一定时，一定时，T Tmax max为定值 为

16、定值 过载系数过载系数( (能力能力) ) 一般三相异步电动机的过载系数为 工作时必须使工作时必须使T T 2 2 T T 2 2 电机能起电机能起 动，否则不能起动。动，否则不能起动。 O T T Tst st 起动能力 4. 4. 电动电动电动电动 机的运行分析机的运行分析 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调 整，这种能力称为自适应负载能力。整，这种能力称为自适应负载能力。 自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械 的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由 操作者加大油门，才能带动新的负载）操作者加大油门，才能带动新的负载） 。 此过程中，此过程中，