三相异步电动机的结构和工作原理

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1、三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 第三章第三章第三章第三章 三相异步电动机三相异步电动机 及其控制及其控制3.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理3.2 常用低压电器的选择与安装常用低压电器的选择与安装3.3 三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制 3.13.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理一、电动机的分类一、电动机的分类电动机电动机电动机电动机交流电动机交流电动机交流电动机交流电动机直流电动机直流电动机直流电动机直流电动机三相电动机三相电动机三相电动机三相电动机单相电动机单相电动机单相电动机单相电动机同步电动机同步电动

2、机同步电动机同步电动机异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机他励、并励电动机他励、并励电动机他励、并励电动机他励、并励电动机串励、复励电动机串励、复励电动机串励、复励电动机串励、复励电动机鼠笼式鼠笼式鼠笼式鼠笼式绕线式绕线式绕线式绕线式发电机发电机将机械能转换为电能；将机械能转换为电能；将电能转换为机械能。将电能转换为机械能。电动机电动机电机：实现能量转换或信号转换的电磁装置电机：实现能量转换或信号转换的电磁装置（动力电机）（动力电机）（控制电机）（控制电机）二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构 三相异步机的结构三相异步机的结构V2V1W2U2U1W1转子转子定子定子定子绕组定子

3、绕组（三相）（三相）机座机座转子：在旋转磁场作用转子：在旋转磁场作用 下，产生感应电下，产生感应电 动势或电流。动势或电流。三相定子绕组：三相定子绕组： 产生旋转磁场产生旋转磁场1.1.定子定子铁心：铁心：铁心：铁心：由内周有槽的硅钢片叠成。由内周有槽的硅钢片叠成。由内周有槽的硅钢片叠成。由内周有槽的硅钢片叠成。U1 -U2U1 -U2V1 -V2 V1 -V2 W1- W2W1- W2三相绕组三相绕组三相绕组三相绕组机座：机座：铸钢或铸铁铸钢或铸铁转子电路的特点：自行闭合，不外接电力负载。转子电路的特点：自行闭合，不外接电力负载。2.2.转子转子鼠笼转子鼠笼转子铁心：铁心：铁心：铁心：由外周

4、有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。 (1) 鼠笼式绕组鼠笼式绕组 铁芯槽内放铜条，端铁芯槽内放铜条，端 部用短路环形成一体。部用短路环形成一体。 或铸铝形成转子绕组。或铸铝形成转子绕组。(2) 绕线式绕组绕线式绕组 同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。鼠笼式鼠笼式鼠笼式鼠笼式绕线式绕线式绕线式绕线式鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：鼠笼式：鼠笼式： 结构简单、价格低廉、工

5、作可靠；不能结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。人为改变电动机的机械特性。绕线式：绕线式： 结构复杂、价格较贵、维护工作量；转结构复杂、价格较贵、维护工作量；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。绕线式绕线式鼠笼式鼠笼式异步电动机的结构异步电动机的结构 三相笼式异步电动机的部件图三相笼式异步电动机的部件图1. 1. 旋转磁场旋转磁场旋转磁场由三相电流通过三相旋转磁场由三相电流通过三相对称对称绕组产生。绕组产生。对称：对称：三相对称负载三相对称负载空间对称分布空间对称分布（1 1）旋转磁场的产生）旋转磁场的产生三、三、三相异步电动机

6、的工作原理三相异步电动机的工作原理U1V2W1V1W2异步电动机中，旋转磁场代替了旋转磁极异步电动机中，旋转磁场代替了旋转磁极()电流出电流出( )电流入电流入U2U2V1W2U1V2W1U1U2V2W1V1W2AU2V2W1V1W2三相对称绕组通入三相对称电流就形成三相对称绕组通入三相对称电流就形成旋转磁场旋转磁场 二极旋转磁场二极旋转磁场 极对数极对数（p）的概念：的概念：（2）旋转磁场的转速）旋转磁场的转速旋转磁场转速旋转磁场转速 n0 同步转速同步转速如何改变旋转磁场的转速？如何改变旋转磁场的转速？ 以以 Y 型接法为例，当每相型接法为例，当每相绕绕组组只只有有一一个个线线圈圈时时，按

7、按右右图图放放入入定定子子槽槽内内，合合成成的的旋旋转转磁磁场场只只有有一一对对磁磁极极，则则极极对对数数为为 1。 即即 p = 1U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W1W2i3i1i2 以以 Y 型接法为例，型接法为例，将将每相绕组都改用两个线圈每相绕组都改用两个线圈串联组成。串联组成。 按下图放入定子按下图放入定子槽内。槽内。 形成的磁场则是形成的磁场则是两对磁极。两对磁极。 即即 p = 2 U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3i2W2V4U1V1W1U2V2W3U3U4V3W4i1i3 三相绕组三相绕组 四极旋转磁场四极旋转磁场电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转一

8、圈旋转磁场转一圈电流每秒钟变化电流每秒钟变化 50 周周 旋转磁场转旋转磁场转 50 圈圈 旋转磁场转旋转磁场转 3000 圈圈电流每分钟变化电流每分钟变化 (5060) 周周p = 1 时：时：电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转半圈旋转磁场转半圈电流每秒钟变化电流每秒钟变化 50 周周 旋转磁场转旋转磁场转 25 圈圈 旋转磁场转旋转磁场转 1500 圈圈电流每分钟变化电流每分钟变化 (2560) 周周p = 2 时：时：三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速600pfn =min）r/ ( p12 3456n0/(r/min)300015001000750600500 f =

9、50 Hz 时，不同极对数时的同步转速如下时，不同极对数时的同步转速如下:同步转速同步转速p 为任意值时：为任意值时：旋转方向：取决于三相电流的相序。旋转方向：取决于三相电流的相序。（3）旋转磁场的转向）旋转磁场的转向旋转磁场是沿着：旋转磁场是沿着：U1V1W1U1U2V1V2W2W1i1i2L1L2L3U1U2V1V2W1W2i3i1i2ImOti3i1U1， i2V1， i3W1 与三相绕组中的三相电流的相序：与三相绕组中的三相电流的相序：L1 L2 L3 一致，通入超前电流的绕组一致，通入超前电流的绕组通入滞后电流的绕组。通入滞后电流的绕组。旋转磁场是沿着：旋转磁场是沿着：U1W1V1U

10、1U2V1V2W2W1L1L2L3U1U2V1V2W1W2i2i1i3i1U1， i2W1， i3V1任意对调两根电源进线，磁场反转。任意对调两根电源进线，磁场反转。 2. 2. 转动原理：转动原理： NS（1）电磁转矩的产生）电磁转矩的产生 用右手定则判断转用右手定则判断转子绕组中感应电流的子绕组中感应电流的方向方向 用左手定则判断转用左手定则判断转子绕组受到的电磁力子绕组受到的电磁力的方向的方向电磁力电磁力电磁转矩电磁转矩 TT 与与 n0 同方向。同方向。 工作原理示意图工作原理示意图（2）电动机转速）电动机转速n和旋转磁场同步转速和旋转磁场同步转速n0的关系的关系电机转子转动方向与磁场

11、旋转的方向一致，电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但但 异步异步电动机电动机无转距无转距转子与旋转磁场间没有相对运动转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流无转子电流提示提示：如果如果 （3 3）转差（率）转差（率）S S 的概念：的概念：异步电动机运行中异步电动机运行中:转转 差：差：旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。转差率：转差率：转差与转差与n0的比值。的比值。 即：即：电动机起动瞬间电动机起动瞬间:（转差率最大）（转差率最大）或或旋转方向旋转方向：取决于三相电流的相序：取决于

12、三相电流的相序改变电机的旋转方向：换接其中两相改变电机的旋转方向：换接其中两相（4 4）旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向方法：方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转和电源相接的任意两相互换，就可实现反转正转正转反转反转AB CM3电电 源源ABCM3电电 源源三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理对称三相绕组对称三相绕组通入对称三相电流通入对称三相电流旋转磁场旋转磁场(磁场能量磁场能量)磁场切割磁场切割转子绕组转子绕组转子绕组中转子绕组中产生产生 e 和和 i转子绕组在磁场中转子绕组在磁场中受到电磁力的作用受到电磁力的作用转子旋转起来转子旋转起来机械负载机械负载旋转起来旋转

13、起来三相交流电能三相交流电能输出机械能量输出机械能量四、三相异步电动机的铭牌数据四、三相异步电动机的铭牌数据 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132S6 功功 率率 3 kW 频频 率率 50Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 联联 结结 Y转转 速速 960r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 B1.1.型号型号 Y132S6Y系列异步机系列异步机机座中心高度机座中心高度机座长度代号机座长度代号 2p = 6n0 = 1 000 r/min2. 额定功率额定功率 PN PN = 3 kW转子轴上输出的转子轴上输出的机械功率机械功率3. 额定电压额

14、定电压 UN UN = 380 V定子三相绕组应施加的定子三相绕组应施加的线电压线电压磁极数磁极数4. 额定电流额定电流 IN IN = 7.2A 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132S6功功 率率 3 kW 频频 率率 50Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 联联 结结 Y转转 速速 960r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 B定子三相绕组的额定定子三相绕组的额定线电流线电流6. 额定转速额定转速nN电机在额定电压、额定负载下运行时的电机在额定电压、额定负载下运行时的转子转速转子转速。5. 联结方式联结方式通常三相异步电动机通常三相异步电动机

15、3kW以下者，联结成星形，以下者，联结成星形，4kW以上者，联结成三角形。以上者，联结成三角形。 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132S6功功 率率 3 kW 频频 率率 50Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 联联 结结 Y转转 速速 960r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 B8. 8. 绝缘等级绝缘等级指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为为A、E、B、F、H五级，五级，A级最低级最低(105C)(105C)，H级最高级最高(180(180C)C)。7. 额定功率因数额定功率因数cos N额定负

16、载时一般为额定负载时一般为0.7-0.90.7-0.9，空载时功率因数很，空载时功率因数很低约为低约为0.2-0.30.2-0.3。额定负载时，功率因数最大。额定负载时，功率因数最大。实用中应选择合适容量的电机，实用中应选择合适容量的电机，防止防止“大马大马”拉拉“小车小车”的现象。的现象。异步电动机产品名称代号异步电动机产品名称代号产品名称产品名称产品名称产品名称异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机绕线式异步电动机绕线式异步电动机绕线式异步电动机绕线式异步电动机防爆型异步电动机防爆型异步电动机防爆型异步电动机防爆型异步电动机高起动转矩异步电动机高起动转矩异步电动机高起动转矩异步电动机高起

17、动转矩异步电动机新代号新代号新代号新代号汉字意义汉字意义汉字意义汉字意义老代号老代号老代号老代号Y Y异步异步异步异步异绕异绕异绕异绕异爆异爆异爆异爆异起异起异起异起YRYRYBYBYQYQJ J、JOJOJRJR、JROJROJBJB、JBOJBOJQJQ、JQOJQOYR系列电机适用于起动重负荷系列电机适用于起动重负荷YR系列系列YZ系列为鼠笼转子电动机系列为鼠笼转子电动机1 1、功率的选择、功率的选择 功率选得过大不经济，功率选得过小电动机功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。容易因过载而损坏。（1 1）对于连续运行的电动机，所选功率应等于或对于连续运行的电动机，所选功

18、率应等于或略大于生产机械的功率。略大于生产机械的功率。（2 2）对于短时工作的电动机，允许在运行中有短）对于短时工作的电动机，允许在运行中有短暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。械的功率。五、三相异步电动机的选择五、三相异步电动机的选择2 2、种类和型式的选择、种类和型式的选择（1 1 1 1） 种类的选择种类的选择种类的选择种类的选择 一般应用场合应尽可能选用鼠笼式电动机。一般应用场合应尽可能选用鼠笼式电动机。只有在需要调速、不能采用鼠笼式电动机的场只有在需要调速、不能采用鼠笼式电动机的场合才选用绕线式电动机。合才选用绕线式电动机。（2 2 2 2） 结构型式的选择结构型式的选择结构型式的选择结构型式的选择 根据工作环境的条件选择不同的结构型式，根据工作环境的条件选择不同的结构型式，如开启式、防护式、封闭式电动机。如开启式、防护式、封闭式电动机。3 3、电压和转速的选择、电压和转速的选择 根据电动机的类型、功率以及使用地点的电根据电动机的类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。源电压来决定。 Y Y系列鼠笼电动机的额定电压只有系列鼠笼电动机的额定电压只有380V380V一个一个等级。大功率电动机才采用等级。大功率电动机才采用3000V3000V和和6000V6000V。