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1、三相异步电动机结构与工作原理三相异步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。电机是利用电磁感应原理实 现电能与机械能的相互转换。把机械能转换成电能的设备称为发电机，而把电能 转换成机械能的设备叫做电动机。在生产上主要用的是交流电动机，特别三相异步电动机，因为它具有结构简单、 坚固耐用、运行可靠、价格低廉、维护方便等优点。它被广泛地用来驱动各种金 属切削机床、起重机、锻压机、传送带、铸造机械、功率不大的通风机及水泵 等。对于各种电动机我们应该了解下列几个方面的问题：（1）基本构造；（2）工作 原理；（3）表示转速与转矩之间关系的机械特性；（4）起动、调速及制动的基 本原理和基本方法；
2、（5）应用场合和如何正确使用。三相异步电动机的结构与工作原理1.三相异步电动机的构造三相异步电动机的两个基本组成部分为定子（固定部分）和转子（旋转部分）。 此外还有端盖、风扇等附属部分，如图5-1所示。内圆上有也匀分布的槽.魏作用竖嵌威定子三相绕俎AX, RY. CZ:俎用深包舞绕制好的.对辄地嵌人紀于性心帶内的 相同的线圈.这三穩统蛆可接成星廉或b角務.机座机昵用铸铁或铸钢制成其作用是固定戡亡和绕爼2).转子三相异步电动机的转子由三部分组成:转子转予跌心由厚度为GSnm的，欄互绝锋的硅钢片隹成硅钢片 外圆上有肉匀分布的槽*夷作甫皑嵌放转子三相疑组*转子绕粗转碑组右两种形貨匸眾笼式“制笼式异步
3、电劫根.绽线武-绕线式异步电动机转岫上削机臧负栽Nn线圈磁铁鼠笼式电动机由于构造简单，价格低廉，工作可靠，使用方便，成为了生产上应 用得最广泛的一种电动机。为了保证转子能够自由旋转，在定子与转子之间必须留有一定的空气隙，中小型 电动机的空气隙约在0.21.0mm之间。2 三相异步电动机的转动原理1) 基本原理为了说明三相异步电动机的工作原理，我们做如下演示实验，如图5-2所示。 图5-2三相异步电动机工作原理(1) 演示实验：在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一个闭合导体，当转动手柄 带动蹄形磁铁旋转时，将发现导体也跟着旋；若改变磁铁的转向，则导体的转向 也跟着改变。(2) 现象解释：当磁铁旋转
4、时，磁铁与闭合的导体发生相对运动，鼠笼式导体切 割磁力线而在其内部产生感应电动势和感应电流。感应电流又使导体受到一个电 磁力的作用，于是导体就沿磁铁的旋转方向转动起来，这就是异步电动机的基本 原理。转子转动的方向和磁极旋转的方向相同。(3) 结论：欲使异步电动机旋转，必 须有旋转的磁场和闭合的转子绕组。2) 旋转磁场(1) 产生图5-3表示最简单的三相定子绕组AX、BY、CZ，它们在空间按互差1200的规 律对称排列。并接成星形与三相电源U、V、W相联。则三相定子绕组便通过三 相对称电流：随着电流在定子绕组中通过，在三相定子绕组中就会产生旋转磁场 (图 5-4)。lC子接线图5-3三相异步电动
5、机定当时，.，AX绕组中无电流；iB为负，BY绕组中的电流从Y流入B1流出；iC为正，CZ绕组中的电流从C流入Z流出； 由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4 (a)所示。当时，一 ,BY绕组中无电流；iA为正，AX绕组中的电流从A流入X流出；iC为负，CZ绕组中的电流从Z流入C流出；由右手螺旋定则可得合成 磁场的方向如图5-4 (b)所示。当时，-，CZ绕组中无电流；iA为负，AX绕组中的电流从X流入A流出；iB为正，BY绕组中的电流从B流入Y流出；由右手螺旋定则可 得合成磁场的方向如图5-4 (c)所示。可见，当定子绕组中的电流变化一个周期时，合成磁场也按电流的相序方向在空 间旋转一周
6、。随着定子绕组中的三相电流不断地作周期性变化，产生的合成磁场 也不断地旋，因此称为旋转磁场。XXX(a) et二0(b) et二120 (c)图力t4旋转磁场的形成(2) 旋转磁场的方向旋转磁场的方向是由三相绕组中电流相序决定的，若想改变旋转磁场的方向，只 要改变通入定子绕组的电流相序，即将三根电源线中的任意两根对调即可。这 时，转子的旋转方向也跟着改变。3) 三相异步电动机的极数与转速(1) 极数(磁极对数p)三相异步电动机的极数就是旋转磁场的极数。旋转磁场的极数和三相绕组的安排 有关。当每相绕组只有一个线圈，绕组的始端之间相差1200空间角时，产生的旋转磁 场具有一对极，即p=1;当每相绕
7、组为两个线圈串联，绕组的始端之间相差600空间角时，产生的旋转磁 场具有两对极，即p=2；同理，如果要产生三对极，即p=3的旋转磁场，则每相绕组必须有均匀安排在空 间的串联的三个线圈，绕组的始端之间相差400 (=1200/p)空间角。极数p 与绕组的始端之间的空间角的关系为：(2) 转速n三相异步电动机旋转磁场的转速n0与电动机磁极对数p有关，它们的关系是： (5-1)由(5-1)可知，旋转磁场的转速n0决定于电流频率fl和磁场 的极数p。对某一异步电动机而言，fl和p通常是一定的，所以磁场转速n0是个 常数。在我国，工频fl=50Hz，因此对应于不同极对数p的旋转磁场转速n0，见表5-1
8、表5-1P123斗563D001500(000750600500(3) .转差率s电动机转子转动方向与磁场旋转的方向相同，但转子的转速n不可能达到与旋转 磁场的转速n0相等，否则转子与旋转磁场之间就没有相对运动，因而磁力线就 不切割转子导体，转子电动势、转子电流以及转矩也就都不存在。也就是说旋转 磁场与转子之间存在转速差，因此我们把这种电动机称为异步电动机，又因为这 种电动机的转动原理是建立在电磁感应基础上的，故又称为感应电动机。旋转磁场的转速n0常称为同步转速。转差率s用来表示转子转速n与磁场转速n0相差的程度的物理量。即：-2)转差率是异步电动机的一个重要的物理量。当旋转磁场以同步转速n0
9、开始旋转时，转子则因机械惯性尚未转动，转子的瞬 间转速n=0，这时转差率S=1。转子转动起来之后，nO，(nO-n)差值减小，电 动机的转差率Svl。如果转轴上的阻转矩加大，则转子转速n降低，即异步程转 差率S增大。反之，S减小。异步电动机运行时，转速与同步转速一般很接近， 转差率很小。在额定工作状态下约为0.0150.06之间。根据式(4-2)，可以得到电动机的转速常用公式(5-3)例有一台三相异步电动机，其额定转速n=975r/min，电源频率f=50Hz，求电动 机的极数和额定负载时的转差率So解：由于电动机的额定转速接近而略小于同步转速，而同步转速对应于不同的极 对数有一系列固定的数值
10、。显然，与975r/min最相近的同步转速n0=1000r/min， 与此相应的磁极对数p=3。因此，额定负载时的转差率为：(4) 三相异步电动机的定子电路与转子电路三相异步电动机中的电磁关系同变压器类似，定子绕组相当于变压器的原绕组， 转子绕组(一般是短接的)相当于副绕组。给定子绕组接上三相电源电压，则定 子中就有三相电流通过，此三相电流产生旋转磁场，其磁力线通过定子和转子铁 心而闭合，这个磁场在转子和定子的每相绕组中都要感应出电动势。总结：1、三相异步电动机的两个基本组成部分为定子(固定部分)和转子(旋转部 分)。2、欲使异步电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合的转子绕组，并且旋转的磁 场和闭合的转子绕组的转速不同，这也是“异步”二字的含义；3、三相电源流过在空间互差一定角度按一定规律排列的三相绕组时，便会产生 旋转磁场；4、旋转磁场的方向是由三相绕组中电源相序决定的；5、三相异步电动机旋转磁场的转速n0与电动机磁极对数p有关，它们的关系 是：6、转差率s用来表示转子转速n与磁场转速n0相差的程度的物理量。即：转差率是异步电动机的一个重要的物理量，异步电动机运行时，转速与同步转速一般很接近，转差率很小。在额定工作状态下约为0.0150.06之间。7、三相异步电动机中的电磁关系同变压器类似，定子绕组相当于变压器的原绕 组，转子绕组（一般是短接的）相当于副绕组。
