《电机及其应用 教学课件 ppt 作者 葛永国 第3章 三相异步电动机的结构和原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机及其应用 教学课件 ppt 作者 葛永国 第3章 三相异步电动机的结构和原理（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3章 三相异步电动机的结构和原理,主编,第3章 三相异步电动机的结构和原理,三相异步电动机由三相交流电源供电，按转子结构不同可分为三相笼型异步电动机和三相绕线转子异步电动机。三相异步电动机特别是笼型异步电动机，由于结构简单、价格低廉、坚固耐用、使用维护方便，作为主要的原动机在工农业生产中广泛应用。 3.1 三相异步电动机的基本工作原理 3.1.1 三相电动机的物理模型,图3-1 三相电动机的物理模型,第3章 三相异步电动机的结构和原理,3.1.2 三相异步电动机的旋转磁场 1.旋转磁场的产生 以定子三相绕组的作星形联结为例进行说明，如图3-2所示。,图3-2 三相对称绕组通入三相对称电流,第
2、3章 三相异步电动机的结构和原理,图3-3 三相电动机旋转磁场的产生 a)三相对称电流 b)两极旋转磁场,第3章 三相异步电动机的结构和原理,2.旋转磁场的旋转方向 由图3-3a可知，流入三相定子绕组的电流是按U、V、W的相序达到最大值的，而由图3-3b可知，旋转磁场的旋转方向也是从U相绕组轴线转向V相绕组轴线，再转向W相绕组轴线的，即按UVW的顺序旋转(图中为顺时针方向)，而且当某相电流达最大值时，三相合成磁场轴线转到该相绕组的轴线处。,图3-4 改变相序后的旋转磁场,第3章 三相异步电动机的结构和原理,3.旋转磁场转速的大小 旋转磁场的转速也称为“同步转速”，用n1表示。例如，如果每相定子
3、绕组由两个线圈串联而成，便能产生两对极旋转磁场（4极)，如图35所示。,图3-5 4极旋转磁场,表3-1 同步转速与磁极对数p对应关系(=50Hz),第3章 三相异步电动机的结构和原理,3.1.3 三相异步电动机的旋转原理 1.转子的旋转速度n 图3-6所示为2极三相笼型异步电动机的模型。,图3-6 2极三相笼型异步电动机的模型,第3章 三相异步电动机的结构和原理,图3-7 笼型绕组导条形成的电流,第3章 三相异步电动机的结构和原理,2.转差率s 从上述分析可见，异步电动机运转的必要条件是转子的转速n和定子旋转磁场转速n1之间存在着差异，此转速差(n1n)正是转子导体切割定子旋转磁场的速度，它
4、的大小决定着转子电动势及其频率的大小，直接影响到异步电动机的工作状态。 s=（）,第3章 三相异步电动机的结构和原理,3.2 三相异步电动机的基本结构与分类 图38a所示为三相笼型异步电动机的外形，图38b所示为三相绕线转子异步电动机的外形。三相异步电动机的定子结构基本相同，而转子结构有所不同。与直流电机不同，三相异步电动机的定子是电枢。图39所示为三相笼型异步电动机的结构分解图。,图3-8 三相异步电动机外形图 a)三相笼型异步电动机的外形 b)三相绕线转子异步电动机的外形,第3章 三相异步电动机的结构和原理,图3-9 三相笼型异步电动机的结构分解图 1端盖 2接线盒 3定子绕组 4定子铁心
5、 5转轴 6轴承 7转子 8风扇 9罩壳 10机座 11轴承盖,第3章 三相异步电动机的结构和原理,3.2.1 三相异步电动机的定子部分 定子部分由机座、定子铁心、定子绕组及端盖、轴承等部件组成 (1)机座：用来支承定子铁心和固定端盖。 (2)定子铁心：是电动机磁路的一部分，由厚0.350.5mm的硅钢冲片叠压成整体装入机座，叠片涂绝缘漆或生成氧化膜等进行绝缘，冲片内圆上冲制有形状相同的槽，用以安放绕组，如图3-11所示。 (3)定子绕组：是电动机的电路部分，也是最重要的部分。 (4)轴承：是电动机定、转子衔接的部位，有滚动轴承和滑动轴承两类。,图3-10 机座与电枢实物图 1定子铁心和定子绕
6、组 2机座,图3-11 定子铁心冲片,第3章 三相异步电动机的结构和原理,3.2.2 三相异步电动机的转子部分 三相异步电动机的转子部分一般由转轴、转子铁心、转子绕组、风扇等组成。转轴用碳钢制成，两端轴颈与轴承相配合。轴出端铣有键槽，用以固定带轮或联轴器。转轴是输出转矩、带动负载的部件。转子铁心也是电动机磁路的一部分。由厚03505mm的硅钢片叠压成圆柱体，并紧固在转轴上。转子铁心的外表面有均匀分布的线槽，用以嵌放转子绕组。转子绕组可分为笼型绕组和绕线式绕组。三相异步电动机按照转子绕组形式的不同，一般可分为三相笼型异步电动机和三相绕线转子异步电动机。,第3章 三相异步电动机的结构和原理,1.笼
7、型绕组 在转子铁心的槽里嵌放裸铜条或铝条(称为导条)，然后用两个金属环(称为端环)分别在裸金属导条两端将其全部接通(短接)，即构成了转子绕组，如图3-12所示。,图3-12 三相笼型异步电动机转子结构示意图 a)铜条转子绕组 b)铜条转子外形 c)铸铝转子绕组 d)铸铝转子外形 1铁心 2嵌入的铜导条 3导条短路环 4、8风叶 5、7端环 6转子铁心 9铝导条,第3章 三相异步电动机的结构和原理,图3-13 三相绕线转子异步电动机转子结构示意图 1转轴 2三相转子绕组 3电刷外接线 4刷架 5、10电刷 6转子绕组出线头 7、11集电环 8转子铁心 9变阻器 12转子电路接线,2.绕线式绕组
8、绕线式绕组与定子绕组类似，由镶嵌在转子铁心槽中的三相绕组组成。,第3章 三相异步电动机的结构和原理,3.两种转子结构的比较 笼型转子结构简单，造价低廉，并且运行可靠，因而应用十分广泛；绕线转子结构较复杂，造价也高，但是它的起动性能较好，并能利用变阻器阻值的变化，在一定范围内进行调速，在起动频繁、需要较大起动转矩的生产机械(如起重机)中常常被采用。,第3章 三相异步电动机的结构和原理,实训 三相笼型异步电动机的拆装与通电试车 1.设备、工具和器材 万用表1块，钳形电流表1块，兆欧表1块，转速表1块，380V小型三相异步电动机1台；锤子、撬棍、厚木版、钢管、拉具、套筒、钢条、铜条、螺钉旋具、汽油、
9、刷子、干布、绝缘胶布、演草纸、圆珠笔、劳保用品等，按需而定。 2.拆卸前的准备工作 准备好拆卸工具，特别是拉具、套筒等专用工具；选择和清理拆卸现场；熟悉待拆电动机的结构及故障情况。 (1)标记记录。,表3-2 拆装前标记记录表,第3章 三相异步电动机的结构和原理,(2)拆装顺序记录。 1)从电动机轴上拆下传动带轮或联轴器； 2)卸掉前轴承(负荷侧)外盖； 3)拆下前端盖；拆下风罩、风扇； 4)拆下后轴承(非负荷侧)外盖； 5)拆卸后端盖； 6)抽出转子； 7)拆下前、后轴承和前、后轴承内盖。,第3章 三相异步电动机的结构和原理,当电动机容量很小或电动机端盖与机座配合很紧不易拆卸时，可考虑用如下
10、步骤拆卸： 1)拆下风罩、风扇； 2)拆下前轴承盖上的螺钉，取下前轴承外盖； 3)拆下后端盖紧固螺栓，用木锤(或在轴的前端垫上硬木)敲打，使后端盖与机座脱离； 4)把后端盖连同转子一同抽出机座； 5)拆下前端盖紧固螺钉，用长方木或软金属条穿过定子铁心，顶住前端盖外沿，把前端盖敲出。,表3-3 拆装顺序记录表,第3章 三相异步电动机的结构和原理,3.主要部件的拆卸方法 (1)带轮或联轴器的拆卸。,图3-14 带轮或联轴器的拆卸 a)标记 b)装拉具 c)转丝杠 d)注松动剂,第3章 三相异步电动机的结构和原理,(2)拆卸轴承盖和端盖。,图3-15 电动机端盖的拆卸过程 a)卸螺栓 b)撬端盖,第
11、3章 三相异步电动机的结构和原理,(3)拆卸轴承。,图3-16 电动机轴承的拆卸 a)用拉具拉出 b)用铁棒或铜棒敲出,第3章 三相异步电动机的结构和原理,图3-17 电动机转子的拆卸 a)两人抬住转子 b)轻轻移出转子,(4)抽出转子。,第3章 三相异步电动机的结构和原理,4.电动机的装配 三相异步电动机修理后的装配顺序，大致与拆卸时相反。 (1)安装滚动轴承。 1)用煤油将轴承盖及轴承清洗干净，然后察看轴承有无裂纹，再用手旋转轴承外圈，看其转动是否灵活、均匀，噪声是否较大，如果感觉不是太好，应更换。 2)将轴颈部位擦干净，套上清洗干净并已加好润滑脂的内轴承盖。 3)电动机轴承的安装可 用敲
12、打法。,图3-18 电动机轴承的安装 a)用铁管敲打 b)用铁条敲打,第3章 三相异步电动机的结构和原理,4)在轴承滚珠间隙及轴承盖里装填洁净的润滑脂，一般只要装满空腔容积的23就可以了。 (2)安装后端盖。 (3)安装转子。,图3-19 端盖螺栓紧固方法,第3章 三相异步电动机的结构和原理,(4)安装前端盖。 (5)检查转子。 (6)带轮或联轴器的安装。,图3-20 带轮或联轴器的安装 a)转轴打磨 b)安装带轮或联轴器 c)敲打带轮 d)使键进入槽内,第3章 三相异步电动机的结构和原理,5.填写训练记录 将主要部件的拆卸与装配操作中使用的工具和操作要点填入表。,表3-4 主要部件训练记录表
13、,6.通电试车方法 (1)一般检查。 (2)测量绝缘电阻。 (3)测量电流。 (4)通电观察。,第3章 三相异步电动机的结构和原理,3.3 三相异步电动机的铭牌 要正确使用电动机，必须要看懂铭牌。正确识别电动机铭牌上的数据，会给安装和维修电动机带来很大的方便。以图321a所示Y2系列三相笼型异步电动机为例，参照直流电机，对图321b所示电动机铭牌中有关数据的意义进行说明。,图3-21 Y2系列三相笼型异步电动机 a)外形 b)铭牌,第3章 三相异步电动机的结构和原理,3.3.1 电动机的型号与接法 1.电动机的型号 用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。 2.电动机的接法 指电动机定子三相绕组
14、与三相交流电源的连接方法，对Y和Y2系列电动机而言，国家标准规定凡3kW及以下者均采用星形()联结，4kW及以上者均采用三角形()联结，以便采用-减压起动。图323为三相绕组接法示意图。,图3-22 三相异步电动机型号组成及含义,第3章 三相异步电动机的结构和原理,图3-23 三相定子绕组的联结方式 a)星形()联结 b)三角形()联结,第3章 三相异步电动机的结构和原理,3.3.2 电动机的额定值 (1)额定功率PN：指电动机在额定运行时输出的机械功率(kW)。 (2)额定电压UN：指在额定运行状况下，电动机所用的电源电压标准等级(V)。 (3)额定频率fN：指电动机在额定运行情况下，定子绕
15、组所接交流电源的频率(Hz)。 (4)额定电流IN：指电动机在额定电压、额定频率和额定负载下运行时定子绕组的线电流(A)。 (5)额定效率N：指满载时的效率。 (6)额定功率因数cosN：指在额定功率下运行时的功率因数。 (7)额定转速nN：指电动机在额定运行时的旋转速度(r/min)。,第3章 三相异步电动机的结构和原理,3.3.3 电动机的防护等级 按国际电工委员会（IEC)标准，我国异步电动机常用的防护形式有IP11、IP22、IP23和IP44几种，如图324所示。IP为国际防护（International Protection）的 缩写，后面数字为电动机外 壳防尘、防水等级，数字越
16、大，表示防护能力越强。,图3-24 防护形式电动机的外形图 a)IP11(开启式) b)IP22、IP23(防护式) c)(封闭式),第3章 三相异步电动机的结构和原理,3.4 定子绕组的分类及展开图的绘制 定子绕组的种类很多，按槽内层数分，有单层、双层和单双层混合绕组，按绕组端接部分的形状，单层绕组又有链式、交叉式和同心式之分，双层绕组又有叠绕组和波绕组之分。但无论怎么分类，构成绕组的原则是一致的，定子绕组是三相对称绕组。 3.4.1 定子绕组的基本术语 (1)线圈、线圈组、绕组。 (2)极距。=（） (3)线圈节距y。y=（6） (4)电角度与机械角度。 电角度=p几何角度（）,第3章 三相异步电动机的结构和原理,(5)槽距角：相邻两槽之间的电角度称为槽距角，用表示，即 =360（8） (6)每极每相槽数：每个极下每相绕组所占的槽数称为每极每相槽数，用q表示，即 q=（） (7)相带：指每个极距内属于同一
