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1、1第7章 交流电动机第7章 交流电动机本章要求： 1、了解旋转磁场的产生与作用； 2、了解交流电动机的转动原理； 3、了解异步电动机的电路分析； 4、掌握异步电动机的转矩与机械特性； 5、掌握三相异步电动机的起动、调速、制动 及铭牌数据的意义。本章要求： 1、了解旋转磁场的产生与作用； 2、了解交流电动机的转动原理； 3、了解异步电动机的电路分析； 4、掌握异步电动机的转矩与机械特性； 5、掌握三相异步电动机的起动、调速、制动 及铭牌数据的意义。2 电动机的分类：电动机的分类：电动机交流电动机直流电动机电动机交流电动机直流电动机三相电动机单相电动机三相电动机单相电动机同步电动机异步电动机同步电
2、动机异步电动机他励、并励电动机串励、复励电动机他励、并励电动机串励、复励电动机鼠笼式绕线式鼠笼式绕线式电机电机：实现电能和机械能相互转换的电气设备。有：实现电能和机械能相互转换的电气设备。有发电机发电机和和电动机电动机两种运行形式。两种运行形式。37.1 三相异步电动机的构造7.1 三相异步电动机的构造三相异步电动机由定子和转子构成。定子和转子 都有铁心和绕组。定子的三相绕组为AX、BY、CZ。转子分为鼠笼式和绕线式两种结构。鼠笼式转子绕组有铜条和铸铝两种形式。绕线式转子绕组的形式与定子绕组基本相同，3个 绕组的末端连接在一起构成星形连接，3个始端连 接在3个铜集电环上，起动变阻器和调速变阻器
3、通 过电刷与集电环和转子绕组相连接。三相异步电动机由定子和转子构成。定子和转子 都有铁心和绕组。定子的三相绕组为AX、BY、CZ。转子分为鼠笼式和绕线式两种结构。鼠笼式转子绕组有铜条和铸铝两种形式。绕线式转子绕组的形式与定子绕组基本相同，3个 绕组的末端连接在一起构成星形连接，3个始端连 接在3个铜集电环上，起动变阻器和调速变阻器通 过电刷与集电环和转子绕组相连接。4三相异步电动机的组成三相异步电动机的组成鼠笼式电动机的各部件5三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构V2V1W2U2U1W1转子转子定子定子定子绕组 （三相）定子绕组 （三相）机座机座U、V、W分别代 表三个线圈；角 标分别代
4、表三个线圈；角 标1表示线圈的首 端，角标表示线圈的首 端，角标2表示线 圈的末端。表示线 圈的末端。6VVWUUW三相异步机的结构分解图三相异步机的结构分解图定子定子转子转子7定子由定子由定子铁心定子铁心、定子绕组定子绕组、机座机座三部分组成。三部分组成。定子铁心定子铁心:一般采用0.5mm厚并涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成， 形状为环行，沿内圆表面均匀轴向开槽。:一般采用0.5mm厚并涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成， 形状为环行，沿内圆表面均匀轴向开槽。作用：一是导磁，二是安放绕组。作用：一是导磁，二是安放绕组。1、定子、定子定子绕组定子绕组：由漆包线绕制而成。连接方式有三角形或星形两种。：由漆包
5、线绕制而成。连接方式有三角形或星形两种。 作用：形成旋转磁场。作用：形成旋转磁场。机座机座：中小型电机采用铸铁机座；大型电机采用钢板焊接机座。：中小型电机采用铸铁机座；大型电机采用钢板焊接机座。作用：支撑定子铁心。作用：支撑定子铁心。8A定子硅钢片装有三相绕组的定子9定子铁芯冲片定子铁芯冲片10定子绕组定子绕组绕11机座外有一接线盒，选择不同的接线方式可以 使定子绕组的接线形式选为星形或为三角形。机座外有一接线盒，选择不同的接线方式可以 使定子绕组的接线形式选为星形或为三角形。12Y 接法：接法：U1 U1U2U2 V2V2V1V1W1W1W2W2接法：接法：V2U1 U1U2 U2V2V1V
6、1W2W2W1W1注：定子绕组的连接方式分别为星形连接与三 角形连接。注：定子绕组的连接方式分别为星形连接与三 角形连接。132、转子、转子转子主要由转子主要由转子铁心转子铁心和和转子绕组转子绕组组成。组成。转子铁心转子铁心:它用它用0.5mm厚且外圆周冲有转子槽形 的硅钢片叠压而成。厚且外圆周冲有转子槽形 的硅钢片叠压而成。作用：一是导磁，二是安放绕组。作用：一是导磁，二是安放绕组。转子绕组转子绕组线绕式线绕式由漆包线绕制而成。由漆包线绕制而成。鼠笼式鼠笼式作用：产生电磁转矩作用：产生电磁转矩14绕线式转子鼠笼式转子转子绕组的结构形式转子绕组的结构形式15转子铁芯162n1n eiNSF磁
7、铁磁 铁闭 合 线 圈闭 合 线 圈7.2 三相异步电动机的转动原理7.2 三相异步电动机的转动原理17磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势 vlBe导线长导线长磁感应强度磁感应强度切割速度（右手定则）切割速度（右手定则）闭合导线产生电流闭合导线产生电流 i通电导线在磁场中受力（左手定则）通电导线在磁场中受力（左手定则）ilBF2n1neiNSF注意：注意：受力方向与磁场旋 转方向一致受力方向与磁场旋 转方向一致181. 线圈跟着磁铁转线圈跟着磁铁转两者转动方向一 致两者转动方向一 致结论：结论：异步异步2. 线圈比磁场转得慢线圈比磁场转得慢12nn2n1n
8、 eiNSF19AiAiBiCXBYCZ)120sin(2)120sin(2sin2CBAtIitIitIippp把三相定子绕组接成星形接到对称三相 电源，定子绕组中便有对称三相电流流过。把三相定子绕组接成星形接到对称三相 电源，定子绕组中便有对称三相电流流过。异步电动机中异步电动机中,旋转磁场代替了旋转磁极旋转磁场代替了旋转磁极7.2.1 旋转磁场7.2.1 旋转磁场20tiiAiBiCO1 2 0 2 4 0 3 60(a) t = 0 (b) t = 120 (c) t = 240AAAXXXBBBYYYCCCZZZ21旋转方向旋转方向：取决于三相电流的相序。：取决于三相电流的相序。注意
9、：注意：只要将接入定子绕组的三相交流电任意只要将接入定子绕组的三相交流电任意换接换接 其中其中两相两相，旋转磁场的方向改变旋转磁场的方向改变，电机的旋转方向 也改变电机的旋转方向 也改变。旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向UiViWimI tCBA22磁极对数（磁极对数（P）的概念）的概念ViABX YCZUiWi1p此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则磁极对数为此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则磁极对数为1。即：。即：AXZBCYNSABC23磁极对数（磁极对数（P）的改变）的改变将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。则 形成两对磁极的磁场。将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。
10、则 形成两对磁极的磁场。P = 2AA C ZCYBCXYZAXBZUiWiViAXXBYYBCZABC24三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速磁极对数磁极对数P=1P=3P=4P=5P=6P=2 同步转速同步转速n0(f=50HZ)3000 转转/分分1500 转转/分分1000 转转/分分750 转转/分分600 转转/分分500 转转/分分分）转/( 601pfn 旋转磁场的转速决定于磁场的极数。旋转磁场的转速决定于磁场的极数。025结论结论(1)在对称的三相绕组中通入三相电流，可以 产生在空间旋转的合成磁场。 (2)磁场旋转方向与电流相序一致。电流相序 为A-B-C时磁场顺
11、时针方向旋转；电流相序为A-C- B时磁场逆时针方向旋转。 (3)磁场转速(同步转速)与电流频率有关，改 变电流频率可以改变磁场转速。对两极(一对磁极 )磁场，电流变化一周，则磁场旋转一周。同步转 速(1)在对称的三相绕组中通入三相电流，可以 产生在空间旋转的合成磁场。 (2)磁场旋转方向与电流相序一致。电流相序 为A-B-C时磁场顺时针方向旋转；电流相序为A-C- B时磁场逆时针方向旋转。 (3)磁场转速(同步转速)与电流频率有关，改 变电流频率可以改变磁场转速。对两极(一对磁极 )磁场，电流变化一周，则磁场旋转一周。同步转 速n no o与磁场磁极对数与磁场磁极对数p p的关系为：的关系为
12、：r/min 601 opfn 26267.2.2 三相异步电动机的转动原理7.2.2 三相异步电动机的转动原理U1U2V2W1V1W2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分）转 分）转/( pfn1 160 方向方向:顺时针顺时针切割转子导体切割转子导体Blv 右手定则右手定则感应电动势感应电动势 E20旋转磁场旋转磁场感应电流感应电流 I2 旋转磁场旋转磁场Bli 左手定则左手定则电磁力电磁力FF电磁转矩电磁转矩TnvF1nNS27转子产生 感生电流电动机的工作原理流程电动机的工作原理流程定子绕组 通入三相 交流电产生旋 转磁场产生旋 转磁场 转子受电 磁力矩于是转子顺旋转
13、磁场转动于是转子顺旋转磁场转动但转子转速但转子转速 n 可能达不到与旋转磁场的 转速相等，即可能达不到与旋转磁场的 转速相等，即1nn 异步电动机异步电动机28电动机在正常运转时，其转速电动机在正常运转时，其转速n n总是稍低于 同步转速总是稍低于 同步转速n no o，因而称为，因而称为异步电动机异步电动机。又因为产。又因为产 生电磁转矩的电流是电磁感应所产生的，所以 也称为生电磁转矩的电流是电磁感应所产生的，所以 也称为感应电动机感应电动机。当旋转磁场反转时，电动机也跟着反转。当旋转磁场反转时，电动机也跟着反转。297.2.3转差率7.2.3转差率 异步电动机同步转速和转子转速的差值与同
14、步转速之比称为异步电动机同步转速和转子转速的差值与同 步转速之比称为转差率转差率，用，用s s表示，即：表示，即：%100oonnns转差率是异步电动机的一个重要参数。异步电 动机在额定负载下运行时的转差率约为1%9%。转差率是异步电动机的一个重要参数。异步电 动机在额定负载下运行时的转差率约为1%9%。电动机起动瞬间电动机起动瞬间:1 , 02sn（转差率最大）（转差率最大）30当三相异步电动机断了一根电源线时，会 有什么后果？当三相异步电动机断了一根电源线时，会 有什么后果？AB C1、此时接通电源，会怎样？、此时接通电源，会怎样？2、如果运行中断一线，、如果运行中断一线，会怎样？会怎样？
15、31三相异步电动机在三相异步电动机在运行中运行中，若其中一相和电源 断开，则变成单相运行。此时和单相电机一样，电 机，若其中一相和电源 断开，则变成单相运行。此时和单相电机一样，电 机仍会按原来方向运转仍会按原来方向运转。但若负载不变，三相供电 变为单相供电，电流将变大，导致电机过热。使用 中要特别注意这种现象，为此应该有过载保护。三相异步电动机若在。但若负载不变，三相供电 变为单相供电，电流将变大，导致电机过热。使用 中要特别注意这种现象，为此应该有过载保护。三相异步电动机若在起动前有一相断电起动前有一相断电，和单相电机一样将，和单相电机一样将不能起动不能起动。此时只能听到嗡嗡声，使电动机过
16、热而烧毁，必须赶快排除故障。此时只能听到嗡嗡声，使电动机过热而烧毁，必须赶快排除故障。AB C32例：例：一台三相异步电动机，其额定转速一台三相异步电动机，其额定转速 n = = 975 r/min，电源频率，电源频率 f1 1 = = 50 Hz。试求电动机 的极对数和额定负载下的转差率。试求电动机 的极对数和额定负载下的转差率。解：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：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：n0=1000 r/min , 即即 p=3额定转差率为额定转差率为2.5%100%10009751000%10000nnns337.3 三相异步电动机的电路分析7.3 三相异步电动机的电路分析+ u1 e1e1i1i2e2e27.3.1 定子电路7.3.1 定子电路d
