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1、第4章 异步电动机,异步电机广泛应用于工农业和其他国民经济部门作为拖动机械风机、水泵、运输机械，农业机械，空调、冷冻，洗涤及其他机械的动力。 。,y1绕线转子式电机,异步电机的作用优点：结构简单、制造方便、运行可靠、价格低廉。 缺点：有级调速，从电网上吸收滞后的无功功率。,旋转磁势的同步转速n1=60f1/p= 60f1/1 (r/min),异步电机的基本工作原理及结构,旋转磁场的产生,旋转磁场的旋转方向,改变电源相序，即任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转。,旋转磁场的极对数P,P=2时旋转磁场在电流变化一周时， 旋转磁场在空间旋转 180,同步转速n1=60f1/p=60f1/2 (r/m
2、in) 。,0,60,120,180,旋转磁场的转速,旋转磁场转速n1与定子电流频率f1、磁极对数p有关。,异步电动机转速和极对数的对应关系（f1=50Hz),三相异步电动机的基本工作原理,当定子通入对称三相交流电时，产生转速为n1的旋转磁场切割转子短路绕组, 感生电势与电流(右手定则判断方向)，转子绕组产生电磁力(左手定则判断方向)，电磁力形成转矩顺着旋转磁场转动，输出机械能，但其转速n小于n1。,例一台三相四极50Hz异步电动机，已知额定转速为 1440 r/min。求额定转差率SN。,解 该电动机的同步转速为:,额定转差率:,电动机状态：电磁转矩Te是驱动性质的。,发电机状态：感应电势和
3、感应电流方向与电动机相反，电磁转矩Te是阻力矩。,电磁制动状态：外力使转子反转，旋转磁场与转子的相对转速高，感应电势、感应电流和电磁转矩Te方向与电动机状态相同，电磁转矩Te阻止转子反转。,异步电机的基本结构,定子：由定子铁心、定子绕组和机座构成。,定子铁心：导磁部分,由导磁性能很好的0.5mm厚的硅钢片叠成圆筒形，装在机座内的 (大于10KW的，硅钢片互相绝缘)。,扇形冲片,半闭口槽,开口槽,半开口槽,定子绕组：导电部分，铁心内圆周表面开有内槽，槽中放置的对称三相定子绕组(Y或)。,鼠笼转子,转子:电机的旋转部分。转子由转子铁心、转子绕组和转轴三部分组成。,机座：由铸铁或铸钢制成，固定定子铁
4、心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。,转子铁心：是电动机磁路的一部分，用来安放转子绕组，它用0.5mm厚的硅钢片叠压而成。铁心固定在转轴或转子支架上，整个转子的外表呈圆柱形。,铜条焊接结构,铸铝结构,转子绕组：1）鼠笼式转子绕组：在转子铁心的每一个槽中插入一根铜条，在铜条两端各用一个铜环（称为端环）把导条联结起来，称为铜排转子。也可用铸铝的方法，把转子导条和端环、风扇叶片用铝液一次浇铸而成，称为铸铝转子。100kW以下的异步电动机一般采用铸铝转子。笼型绕组结构简单，坚固，成本低。,定子和转子配合方式,异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件所能允许达到的最小值。,2）绕线式转子：转子绕组为三相
5、对称绕组，转子绕组嵌在圆柱形铁心外表面的槽中，其结构与定子绕组相似，但它与转子一起旋转，三相绕组引出线分别接到转轴上的三个与转轴绝缘的集电环上，通过电刷装置与外电路相联，通过外串电阻改善电机的起动，调速等性能。,绕线式异步机,上一页,下一页,返 回,上一节,下一节,集电环,星形接法,三角形接法,YR系列中型高压线绕型电动机新产品，用于驱动起动转矩高的机械设备。但Y和YR系列不适宜卷扬机频繁起动和经常逆转的场合。,Y系列中型电动机为中型高压鼠笼式电动机新产品， 用以驱动各种通用机械，如通风机、压缩机、水泵等设备。,电动机机座和端盖均有钢板制成，采用国际上流行的箱式结构，打开盖子机内全部可看到，部
6、件均可拆装，方便安装和维修。基本防护等级为IP23，只要在顶部换装不同的通风部件，可派生IP54、IPW23、IPW24等不同的防护等级。,定子是外压结构，便于拆装。定子绕组用磁性槽楔固定在铁心槽内，整个定子采用真空压力浸F级无溶剂漆处理，具有很好的电性能和防潮能力。,Y系列转子用纯铝浇铸而成，YR转子系由绝缘铜线绕制，在非轴伸端有集电环。轴上焊筋，刚度增大，通风效果好。转轴一般为单轴伸，Y系列也可制成双轴伸。,通风分自然通风冷却；水-空冷却及空-空冷却。出线盒为密封结构，一般装于电机右侧（从轴伸端看），盒的进线孔可以朝上下左右四个方向转换，盒内有单独的接地端子。,PN，UN，IN，fN ，n
7、N ，定子绕组相数、接法、cosN和N、绝缘等级，温升。,异步电动机的额定值和主要系列,小型电机：0.6100kW，中型：1001000kW，大型：1000kW以上。,异步电动机产品名称代号,我国生产的三相异步电动机约有100多个系列，500多个品种和5000多个规格，分为本和派生与专用两大系列。按部颁标准电机产品型号编制方法的规定，异步电动机的型号由三部分组成。即： 第一部分：产品代号：1 1型号代号(用字母表示，异步电动机的新代号为Y)： 1 2电动机的特点代号， 13设计序号(用数字表示)。 第二部分：规格代号：21电机中心高(mm)， 22极座长度(字母代号：用L、M和S分别表示长、中
8、、短机座)： 23铁芯长度(数字代号：用1、2分别表示短、长铁芯)； 24极敷 第三部分：特殊环境代号 注；大型异步电动机的规格代号由功率(kw)，极数定子帙芯外径(mm)三个小节组成。,技术数据Y.YCF Technical date,交流电动机型号和功用,Y系列三相电动机系全国统一设计的更新换代产品，具有效率高、噪声低、振动小、性能好、外观美等优点。功率等级和安装尺寸符合国际电工委员会（IEC）标准。 Y系列三相电动机，小型电动机容量一般在200kW以下,中型在200kW1000kW，大型在1000kW以上。,Y系列小型系列电动机系统一设计的新产品，三相鼠笼电动机适用于驱动无特殊性能要求的
9、各种机械设备。定子绕组为三角形接法，B级绝缘，外壳防护等级为IP23。基本结构及安装型式为IMB(国际安装，卧式)。,YR系列中型高压线绕型电动机新产品，用于驱动起动转矩高的机械设备。但Y和YR系列不适宜卷扬机频繁起动和经常逆转的场合。基本防护等级为IP23。,Y系列中型电动机为中型高压鼠笼式电动机新产品， 用以驱动各种通用机械，如通风机、压缩机、水泵等设备。,Y系列大型高压鼠笼型电动机新产品，用于驱动水泵、风机、碾磨机等机械设备。YR大型高压线绕型电动机新产品，用于驱动卷扬机和轧钢机等机械设备。,YK系列大型高速鼠笼型电动机，用于驱动水泵、风机、鼓风机、压缩机等机械设备。钢板焊接机座，自然通
10、风管道通风防护等级为IP23、IPR23；封闭水-空冷却方式的防护等级为IP44。按冷却器安装位置有上水冷，下水冷和侧水冷三种。其定子绕组下线后采用VPI真空压力浸渍设备进行F级无溶剂漆浸渍处理，绝缘性能良好。铸铝转子，运行稳定；设有消音技术；具有两轴伸端。,YL系列大中型立式水泵或其他立式机械。电动机有定子、转子、上机架、下机架及推力轴承等主要部件组成，装有测温元件，以监视电机绕组及轴承温度情况。,YFM系列大中型风扇磨电动机，用于飞轮转动惯量特别大的风扇磨煤机及其他特性相似的机械，全封闭型，冷却器在机座上部；采用卧式端盖滚动轴承结构，单轴伸，绝缘等级为F级，温升按B级考核。,例 已知Y10
11、0L-2异步电动机，PN=3.0kW，UN=380V，fN=50Hz ，nN=2870r/min ，cosN=0.78和N=82%，求IN和 TN。,4.2 三相交流电机的绕组 电角度 槽距角,每极每相槽数 极距 相带,1、电枢绕组：进行机电能量转化的交流电机绕组。 2、对交流绕组的基本要求 在一定导体数下，获得较大的基波电势和基波磁势； 三相电势和磁势要对称，即大小相等，相位互差120，三相阻抗要相等。 电势和磁势波形力求接近正弦波，尽量减少谐波。 用铜量少，绝缘性能和机械强度可靠，散热条件好，工艺简单，检修方便。,4.2.2 三相绕组,3、获得最大电势的途径 y1，元件或元件组串联时是其电
12、势相加。 并联各支路电势相等，并联支路中无空载环流。 为节约导线、端接整齐、便于固定，连接次序要规律。 各相对称，且连接应规律相同。,4、分类： 同心式 单层 链式 q 整数槽绕组 三相 交叉式 分数槽绕组 绕组 双层 迭绕组 波绕组,绕制三相双层短距迭绕组，已知Q1=24，2p=4，m=3，wc=1，y1=5/6，a=1，绘其展开图。,元件电势的叠加,三相单层链式绕组，已知Q1=24，2p=4，m=3，wc=1，y1=6，q=2，=30绘其展开图。,4.3 三相交流绕组的磁势 单相整距绕组的脉振磁势,气隙均匀，忽略铁心磁压降,矩形波,脉振磁势：矩形波的幅值和大小随时间按正弦规律变化，但其轴线
13、在空间保持固定。,矩形波(t=t1)幅值,线圈电流,矩形波磁势的谐波分析,单层整距线圈组磁势,双层短距分布绕组磁势,单相绕组磁势,单相绕组磁势的性质：,磁势在空间位置固定、幅值随时间变化的脉动磁势。 磁势基波分量为主要成分；谐波分量次数越高，幅值越小。采用分布绕组和适度的短距可改善磁势波形。 磁势基波幅值位置与该相绕组轴线重合。 基波和谐波磁势有相同脉动频率，决定于电流频率。,三相绕组的合成磁势圆形旋转磁势,三相合成基波磁势-圆形旋转磁势的性质：,三相合成磁势基波的幅值恒定，是单相脉动磁势的2/3倍。 三相合成磁势基波是一个幅值恒定的旋转波。 一个脉振磁势可以分解为幅值相等、转向相反 （ x/ 前的 ）、转速相同的双旋转磁场。 三相合成磁势基波的速度决定于电流频率和电机的极对数。,
