三相交流电动机

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1、三相交流异步电动机三相异步电动机原理当向三相定子绕组中通入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速 n1 沿定子和转子内圆空间 作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切 割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。由于转子导体两端被短路环短 接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体 在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子 沿着旋转磁场方向旋转。作电动机运行的三相感应电机，转子的转速n低于旋转磁场的转速n1,转子绕

2、组因与磁场间存在着 相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。因为转子的转速总是与 定子旋转磁场转速不一致，故这种电机又叫异步电动机。通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流 （转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成 电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。定子的旋转磁场 旋转方向与三相电流的相序有关，电流相序U-V-W，旋转方向也是从U到W。因此，如

3、需改变三相异步电动机的旋转方向，只要将电源接到定子绕组的三根引线中的任意二根引线对调一下即可。 哪一相线圈的电流达到最大值，旋转磁场的轴线恰好重合在该相线圈的轴线上。旋转速度与定子电流的周波（频率）有关。在极数固定的电动机中，转速与周波成正比转子的旋转结合各项，电动机转速其关系符合下述公式：式中 n 电动机转速（r/min）F1 定子电流的周波（HZ）P 电动机极对数。S 转差率：同步转速n1与电动机转速n之差叫转速差，转速差与同步转速的比值 叫做转差率，通常用百分比表示。多极电动机的旋转磁场原理与上述一样，只是在两极电动机中，档电流变化一个周期时，磁场沿空间 转过一圈；二多极（极对数P大于1

4、的）电动机中，当电流变化一个周期时，磁场沿空间转过两个极距（极 距即N极中心线和其相邻S及中心线间的距离），即转过1/P圈。三相异步电动机的结构一、定子（静止部分）1、定子铁心 作用：电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。 构造：定子铁心一般由 0.350.5 毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成，在铁心的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组。 定 子铁心槽型有以下几种： 半闭口型槽：电动机的效率和功率因数较高，但绕组嵌线和绝缘都较困难。一般 用于小型低压电机中。 半开口型槽：可嵌放成型绕组，一般用于大型、中型低压电机。所谓成型绕组即绕 组可事先经过绝缘处理后再放入槽内。 开口型槽：

5、用以嵌放成型绕组，绝缘方法方便，主要用在高压电机 中。2、定子绕组 作用：是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。 构造：由三个在空间 互隔 120电角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成，这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定 子各槽内。 定子绕组的主要绝缘项目有以下三种：(保证绕组的各导电部分与铁心间的可靠绝缘以及绕组 本身间的可靠绝缘)。 (1)对地绝缘：定子绕组整体与定子铁心间的绝缘。 (2)相间绝缘：各相定子 绕组间的绝缘。 (3)匝间绝缘：每相定子绕组各线匝间的绝缘。 电动机接线盒内的接线： 电动机接线 盒内都有一块接线板，三相绕组的六个线头排成上下两排，并规定上排三

6、个接线桩自左至右排列的编号为 1 (U1)、2 (VI)、3 (W1)，下排三个接线桩自左至右排列的编号为6 (W2)、4 (U2)、5 (V2),. 将三相绕组接成星形接法或三角形接法。凡制造和维修时均应按这个序号排列。3、机座 作用：固定定子铁心与前后端盖以支撑转子，并起防护、散热等作用。 构造：机座通常为 铸铁件，大型异步电动机机座一般用钢板焊成，微型电动机的机座采用铸铝件。封闭式电机的机座外面有 散热筋以增加散热面积，防护式电机的机座两端端盖开有通风孔，使电动机内外的空气可直接对流，以利 于散热。二、转子(旋转部分)1、三相异步电动机的转子铁心：作用：作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内

7、放置转子绕组。构造： 所用材料与定子一样，由0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置 转子绕组。通常用定子铁心冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁心。一般小型异步电动机的转子铁心直接压 装在转轴上，大、中型异步电动机(转子直径在300400 毫米以上)的转子铁心则借助与转子支架压在转 轴上。2、三相异步电动机的转子绕组 作用：切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而 使电动机旋转。 构造：分为鼠笼式转子和绕线式转子。(1) 鼠笼式转子：转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。若去掉转子铁心， 整个绕组的外形像一个鼠笼，故称笼型绕组。小型笼型

8、电动机采用铸铝转子绕组，对于100KW以上的电 动机采用铜条和铜端环焊接而成。鼠笼转子分为：阻抗型转子、单鼠笼型转子、双鼠笼型转子、深槽式转 子几种，起动转矩等特性各有不同。(2) 绕线式转子：绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕组，一般接成星形，三个出 线头接到转轴的三个集流环上，再通过电刷与外电路联接。 特点：结构较复杂，故绕线式电动机的应用不 如鼠笼式电动机广泛。但通过集流环和电刷在转子绕组回路中串入附加电阻等元件，用以改善异步电动机 的起、制动性能及调速性能，故在要求一定范围内进行平滑调速的设备，如吊车、电梯、空气压缩机等上 面采用。三、三相异步电动机的其它附件1 、端盖：

9、支撑作用。 2、轴承：连接转动部分与不动部分。 3、轴承端盖：保护轴承。 4、风扇： 冷却电动机。四、测量三相异步电动机六股引出线相同端头(1) 先判别三相绕组的各自的两个首尾端.将万用表调到电阻档进行测量,凡是同一相的线圈就相连接 没有阻值，凡不是同一相的线圈就不相通，因此根据万用表可分清两个线端属于同一相绕组引出线。(2) 判别其中两侧线圈引出线的同名端，将指针式万用表调到量程最小的直流电流档，再将任意一相 的绕组的两个线端接到表上，然后将另一相绕组的两个线端一同分别瞬时碰触一下干电池的正极和负极， 在干电池与线圈接通的一瞬间如果表针摆向大于零的一边(也就是顺时针摆动)，则电池正极和万用表

10、黑 色表笔为同名端，逆则反矣。三相异步电动机型号字母表示的含义J 异步电动机；O 封闭；L 铝线缠组；W 户外；Z 冶金起重；Q 高起动转轮D 多速；B 防爆；R 一 绕线式；S 双鼠笼；K 一 高速；H 高转差率輒厲.H-l丄皿去葛卄t.jJK三相异步电动机的调速方式以前老的7种一、变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目 的，特点如下：1、具有较硬的机械特性，稳定性良好；2、无转差损耗，效率高；3、接线简单、控制方便、价格低；4、有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；5、可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。本

11、方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。二、变频调速方法变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是 提供变频电源的变频器，变频器可分成交流一直流一交流变频器和交流一交流变频器两大类，目前国内大 都使用交直交变频器。其特点：1、效率高，调速过程中没有附加损耗；2、应用范围广，可用于笼型异步电动机；3、调速范围大，特性硬，精度高；4、技术复杂，造价高，维护检修困难。本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。三、串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的

12、 大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能 量加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调 速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为：1、可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；2、装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速 70%90%的生产机械上；3、调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；4、晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。四、绕线式电动机转子串电阻调速方法 绕线式异步电动机转子串入附加电

13、阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下 运行。串入的 电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属 有级调速，机械特性较软。五、定子调压调速方法当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。由于电动机的 转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩 大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者在绕线 式电动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围，当调速在 2：1以上的场合应采用反馈控制以达到自动 调节转速目的。调压调速的

14、主要装置是一个能提供电压变化的电源，目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变 压器以及晶闸管调压等几种。晶闸管调压方式为最佳。调压调速的特点：1、调压调速线路简单，易实现自动控制；2、调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低。3、调压调速一般适用于100KW以下的生产机械。六、电磁调速电动机调速方法电磁调速电动机由笼型电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源（控制器）三部分组成。直流励磁电源功率较小，通常由单相半波或全波晶闸管整流器组成，改变晶闸管的导通角，可以 改变励磁电流的大小。电磁转差离合器由电枢、磁极和励磁绕组三部分组成。电枢和后者没有机械联系，都能自由转动。电 枢与电动机

15、转子同轴联接称主动部分，由电动机带动；磁极用联轴节与负载轴对接称从动部分。当电枢与 磁极均为静止时，如励磁绕组通以直流，则沿气隙圆周表面将形成若干对N、S极性交替的磁极，其磁通 经过电枢。当电枢随拖动电动机旋转时，由于电枢与磁极间相对运动，因而使电枢感应产生涡流，此涡流 与磁通相互作用产生转矩，带动有磁极的转子按同一方向旋转，但其转速恒低于电枢的转速N1，这是一种 转差调速方式，变动转差离合器的直流励磁电流，便可改变离合器的输出转矩和转速。电磁调速电动机的 调速特点：装置结构及控制线路简单、运行可靠、维修方便；1 、调速平滑、无级调速；2、对电网无谐影响；3、速度失大、效率低。本方法适用于中、小功率，要求平滑动、短时低速运行的生产机械。七、液力耦合器调速方法液力耦合器是一种液力传动装置，一般由泵轮和涡轮组成，它们统称工作轮，放在密封壳体中。壳中 充入一定量的工作液体，当泵轮在原动机带动下旋转时，处于其中的液体受叶片推动而旋转，在离心力作 用下沿着泵轮外环进入涡轮时，就在同一转向上给涡轮叶片以推力，使其带动生产机械运转。液力耦合器 的动力转输能力与壳内相对充液量的大小是一致的。在工作过程中，改变充液率就可以改变耦合器的涡轮 转速，作到无级调速，其特点为：1、功率适应范围大，可满足从几十千瓦至