《电机与电力拖动教学课件作者孙英伟 第4章异步电动机》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机与电力拖动教学课件作者孙英伟 第4章异步电动机（87页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2020 3 7 1 第4章三相异步电动机 1 掌握三相异步电动机的结构及各组成部分的作用 明确铭牌规定的额定数据的意义 掌握异步电动机的工作原理 会用万用表检测判别三相定子绕组的首末端以及检测判别异步电动机的磁极数 2 掌握三相异步电动机的工作原理 定子绕组的基本知识 掌握定子绕组下线的基本操作要求和技能 3 三相异步电动机的功率及电磁转矩的分析计算 会正确选择异使用步电动机 教学目标 2020 3 7 2 4 1三相异步电动机的结构和工作原理 4 1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构包括两大部分 固定不动的定子和可以旋转的转子 图4 1所示为三相笼型异步电动机的外形结构图
2、定子和转子之间有0 2 1 5mm的空气隙 转子的轴支承在两边端盖的轴承之中 2020 3 7 3 第4章三相异步电动机4 1三相异步电动机的结构和工作原理 图4 1三相鼠笼式电动机的外形及结构 1 定子2 风罩3 端盖4 转子5 风扇6 轴 2020 3 7 4 1 定子 1 定子铁心 图7 2定子铁心 2020 3 7 5 2 定子绕组定子绕组是电动机的电路部分 常用高强度漆包铜线绕制而成 按一定规律嵌入铁心线槽内 用以建立旋转磁场 实现能量转换 图4 3定子接线盒端子接线 2020 3 7 6 图4 4铸铝的鼠笼式转子 实物图 2 转子 2020 3 7 7 图2 6绕线型转子电动机示意
3、图 a 绕线型转子 b 绕线转子回路接线示意图 绕线式异步电动机转子 2020 3 7 8 图4 5绕线式转子示意图 1 绕组2 滑环3 电刷4 变阻器 2020 3 7 9 4 1 1三相异步电动机的结构 3 气隙异步电动机定子 转子之间的气隙很小 中小型异步电动机一般为0 2 1 5mm 气隙大小对电机性能影响很大 若气隙越大 磁阻也越大 产生同样大的磁通所需要的励磁电流也大 电动机的功率因数越低 但气隙过小 将给装配造成困难 运行时定 转子间发生摩擦 而使电机运行不可靠 4 其他部分 包括端盖 风扇 轴承等 端盖除了起保护作用外 在端盖上还装有轴承 用来支撑转子轴 风扇则是用于通风散热
4、2020 3 7 10 4 1 2异步电动机的工作原理1 旋转磁场的产生 图4 6定子绕组接线 P 1 2020 3 7 11 图4 7三相电流及其产生的旋转磁场 P 1 2020 3 7 12 2 旋转磁场转速n1与定子绕组的电流频率f1及磁极对数P之间有如下关系 图4 9三相电流及四极旋转磁场 2020 3 7 13 3 异步电动机的转动原理 转子电动势的产生 图4 9异步电动机转动原理 图4 9是两极三相异步电动机转动原理示意图 设磁场以同步转速顺时针方向旋转而切割不动的转子导体 即相当于磁场不动 转子导体以逆时针方向切割磁力线 于是在导体中产生感应电动势 其方向由右手定则确定 由于转子
5、导体的两端由端环连通 形成闭合的转子电路 在转子电路中便产生了感应电流 载流的转子导体在磁场中受电磁力f的作用 f对电动机的转轴形成一转矩 在此转矩的作用下 转子便沿旋转磁场的方向转动起来 2020 3 7 14 4 转差率转子转速n与旋转磁场转速n1相差的程度 常用转差率表示 转差率通常用百分数表示 即 4 1 2020 3 7 15 4 1 3三相异步电动机的铭牌 SML机座长度号 SI 最高是F级 2020 3 7 16 4 1 3三相异步电动机的铭牌 1 型号例如 Y112S 6极数6极短机座规格代号 中心高112mm产品代号 异步电动机 2020 3 7 17 2 三相异步电动机的额
6、定值 1 额定功率PN 电动机在额定情况下运行 由轴端输出的机械功率 单位为W kW 对于三相异步电动机 额定功率 2020 3 7 18 2 三相异步电动机的额定值 2 额定电压UN 电动机在额定情况下运行 施加在定子绕组上的线电压 单位为V 3 额定频率fN 50Hz 4 额定电流IN 电动机在额定电压 额定频率下轴端输出额定功率时 定子绕组的线电流 单位为A 5 额定转速 电动机在额定电压 额定频率 轴端输出额定功率时 转子的转速 单位为r min 2020 3 7 19 4 2三相异步电动机的定子绕组 三相交流绕组是交流电动机结构的核心 是建立旋转磁场进行能量转换的关键部件 4 2 1
7、三相交流绕组基本知识1 线圈 绕组元件 线圈组和绕组 1 线圈是由绝缘导线 按一定形状尺寸在绕线模上绕制而成 是构成绕组的基本单元 3 多个线圈连接成一组称为线圈组 2 多个线圈或线圈组按照一定的规律连接在一起就形成了绕组 看碟片 三相四极电机展开图 2020 3 7 20 2 极距 每个磁极所占定子铁心内圆周的距离 可用长度或槽数表示 定子绕组槽数 定子铁心内径 4 2三相交流绕组 4 2 1交流定子绕组的基本知识 2020 3 7 21 3 节距 一个线圈两有效边所跨定子圆周上的距离称节距 一般用槽数表示 当时 称为整节距绕组 当时 称为短节距绕组 一般短距或整距绕组 4 机械角度和电角度
8、一个圆周所对应的机械角度是 从电磁观点看 导体每经过一对磁极 所产生的感应电动势就变化一周 即电角度 一对磁极就对应电角度 4 2三相交流电动机的定子绕组 电角度 p 机械角度 2020 3 7 22 5 槽距角相邻两槽间对应的圆心电角度 称为槽距角 用表示 由于定子槽在圆周内分布是均匀的 那么6 每极每相槽数 电角度 2020 3 7 23 7 相带每个磁极下每相绕组所占的区域称为相带 而一个极距占180电角度 三相绕组均分 那么一个相带为故称做60度相带组 图4 12三相绕组的60 相带图 2020 3 7 24 8 极相组将一个磁极下的属于一个相带的q个线圈串联起来 便构成一个极相组 2
9、020 3 7 25 4 2 2三相绕组的构成原则 1 三相定子绕组是对称的绕组 各相定子绕组在每个磁极下应均匀分布 以达到磁场分布 先将定子槽按照极数2p均匀分配 再将每极下的槽数分为三个相带 三相绕组的排列顺序 2020 3 7 26 4 2 2三相绕组的构成原则 2 同一相绕组的各有效边在同一磁极下的方向应相同 在异性磁极下的电流应该相反 3 每相绕组在每对磁极下的相带排列顺序按这样各相绕组所在相带的中心线恰好为120电角度 N极流进 S极下流出 2020 3 7 27 4 从正弦交流电波形图可见 除电流为零值外的任何瞬间 都是一相为正 两相为负 或两相为正 一相为负 4 只要保持定子铁
10、心槽内电流分布情况不变 则产生的磁场也不会变 因此把各相导体顺着电流方向联结起来 便得到三相对称绕组 2020 3 7 28 图4 1 2三相2极交流绕组展开图 三相两极单层绕组 练习 2020 3 7 29 三相4极绕组展开图 练习 2020 3 7 30 极距12槽槽距角 2极24槽电机 2020 3 7 31 下面以Z1 24 2p 4的三相感应电动机定子绕组为例 来说明链式绕组的构成 例4 2 设有一台极数2p 4的电动机 定子槽数Z1 24 三相单层链式绕组的电机 说明单层绕组的构成原理并绘出绕组展开图 解 1 计算极距 每极每相的槽数q和槽距角 2020 3 7 32 2 分相 将
11、槽依次编号 绕组采用60 相带 则每个相带包含两个槽 列表4 1中 2020 3 7 33 表7 1相带槽号对应表 3 构成一相绕组 绘制展开图 首先标出同一相中线圈有效边的电流方向 按相邻两个磁极下线圈边中的电流方向相反的原则进行 将属于U相的导体2和7 8和13 14和19 20和1相连 构成四个节距相等的线圈 按电动势相加的原则 将4四个线圈按 尾接尾 头接头 相连的原则构成U相绕组 电流顺串 2020 3 7 34 确定各相绕组的电源引出线 各相绕组的电源引出线应彼此相隔120 电角度 由于相邻两槽间相隔的电角度为 则120 电角度应相隔4个槽 将U相电源引出线的首端U1定在第2槽 则
12、V相的首端V1应在第6槽 W相的首端W1应定在第10槽 2020 3 7 35 2 单层同心式绕组 同心式绕组由几个几何尺寸和节距不等的线圈连成同心形状的线圈组所构成 这种绕组的端部较长 常用于2极电动机中 2020 3 7 36 2 单层同心式绕组 例4 3 一台三相交流电动机 极数2 2 定子槽数 24 说明三相单层同心式绕组的构成原理并绘出展开图 解 1 计算极距 每极每相的槽数和槽距角 2020 3 7 37 单层同心式绕组 2 分相 由和60 相带的划分顺序可得如表4 2所示的相带与槽号的对应关系 3 构成一相绕组 绘制展开图 N S 首先标出同一相中线圈中电流的方向 设S极下线圈中
13、电流的方向向下 则N极下线圈中电流的方向向上 把属于U相的每一个相带内的槽分成两半 3和14槽内的导体构成一个节距为11的大线圈 4和13槽内的导体构成一个节距为9的小线圈 把两个线圈串联组成一个同心式的线圈组 2020 3 7 38 4 构成三相绕组 用同样的方法 可连接V相绕组的4个线圈为11 22 12 21 23 10 24 9 W相绕组的4个线圈为19 6 20 5 7 18 8 17 根据对称原则画出V W相绕组展开图 可得U V W三相绕组展开图 确定电源各相绕组的电源引线 相邻两槽间的电角度为 故各相引出线的首端应相隔8槽 如将U相绕组的首端U1定在3槽 则V相和W相的首端V1
14、 W1应分别定在11槽和第19槽 2020 3 7 39 3 单层交叉式绕组 交叉式绕组是由线圈个数和节距都不等的两种线圈组合而成 主要用于q为奇数的4极或2极小型三相异步电动机 例4 4 国产Y123S 4型交流异步电动机的定子绕组采用单层交叉式绕组 极数2p 4 定子槽数Z1 36 试绘出三相单层交叉式绕组的展开图 2020 3 7 40 解 1 计算极距 每极每相的槽数q和槽距角 2 分相 2020 3 7 41 3 构成一相绕组 绘出展开图 首先标出同一相中线圈边电流的方向 按绕组节距要求 将各线圈边按电流方向连接成线圈 2 10 3 11 构成2个节距8的大线圈 1 30构成节距为7
15、的小线圈 20 28 21 29构成大线圈 19 12构成小线圈 2020 3 7 42 确定各相绕组的电源引出线 两相邻槽间的电角度为20 按照三相绕组电源引出线首端应互差120的原则 各相绕组引出线的首端应相隔6槽 如将U相绕组的首端U1定在1槽 则V相和W相的首端V1 W1应分别定在7槽和第13槽 2020 3 7 43 4 3交流绕组的感应电动势 异步电动机气隙中的磁场旋转时 定子绕组切割旋转磁场将产生感应电动势 经推导可得每相定子绕组基波感应电动势为 定子绕组的基波绕组因数 它反映了集中整距绕组 如变压器绕组 变为分布 短距绕组后 基波电动势应打的折扣 2020 3 7 44 4 3
16、基波绕组的感应电动势 转子转动时每相转子绕组的基波感应电动势为 式中 f2 转子电流的频率 Hz N2 每相转子绕组的串联匝数 Kw2 转子绕组的基本绕组因数 2020 3 7 45 4 4三相异步电动机的空载运行 1 转子不动时的空载运行2 转子转动时的空载运行 定子 转子感应电动势 电压比 电压平衡方程式和等值电路 异步电动机的空载电流 4 16主磁通与漏磁通 2020 3 7 46 4 4 1转子不动时的空载运行 电动机空载运行是指电动机轴上没有带任何负载 故电动机的转速n非常接近旋转磁场的同步转速n1 n n1 即转子与旋转磁场相对转速接近于零 转子开路 2020 3 7 47 1 空载运行时的物理情况因此可认为I2 0 电磁转矩T 0 转速n 0 这时 电动机与变压器相同 空载气隙磁场完全由定子电流产生空载磁动势 即 电动机定子空载电流I0近似等于励磁电流 其主要作用是产生三相旋转磁通势 同时也提供空载损耗 即定子绕组铜损 铁心损耗和转子的机械摩擦损耗等 2020 3 7 48 4 4三相异步电动机的空载运行 三相异步电动机与变压器的异同 1 二者相似之处 定子绕组相当于变压
