三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

1、第五章交流電動機的工作原理及特性了解三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理；掌握三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性；掌握三相異步電動機的連接方法和額定參數(shù)；掌握三相異步電動機啟動、調(diào)速和制動等各種特性；掌握實現(xiàn)三相異步電動機啟動、調(diào)速和制動的各種方法及它們 的使用場所；掌握單相異步電動機的工作原理和啟動方法； 了解同步電動機的結(jié)構(gòu)、工作原理、運行特性和啟動方法。5. 1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 一、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機主要由定子和轉(zhuǎn)子兩個部分組成，定子是不動 的部分，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，在定子和轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。如圖 所可S5.1三鼻力構(gòu)異步電動機的結(jié)構(gòu)reSSBfiL

2、OOMING COLLEGE點擊殼體觀看分解動畫 點擊缶牌觀著聯(lián)線圖圖6丄1三相籠式異步電動機的部件圖上一節(jié)1-定子定子由定子鐵心、繞組以及機座組成。1 一定了鐵心土一定了繞組3轉(zhuǎn)子鐵心定子鐵心是磁路的一部 分，它由0.5mm的硅鋼片疊 壓而成，片與片之間是絕緣的，以減少渦流損耗。定子鐵心的硅鋼片的內(nèi)圓沖有定111子槽，槽中安放線圈，如圖所示。硅鋼片鐵心在疊壓后成為一個整體，固定于機座o1 一定了按心3轉(zhuǎn)了鐵心定子繞組是電動機的電2定了繞組路部分。三相電動機的定子繞組分為三個部分對稱地分布在定子鐵心上，稱為三相繞組，分別用AX、BY、CZ 表示，其中，A、B、C稱為 首端，而X、Y、Z稱為末端

3、。三相繞組接入三相交流電源,三相繞組中的電流定子鐵心中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場o機座主要用于固定與支撐定子鐵心。中小型異步電動機一般釆 用鑄鐵機座。根據(jù)不同的冷卻方式釆用不同的機座型式。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子由鐵心與繞組組成。1 一定了鐵心3轉(zhuǎn)了鐵心4-轉(zhuǎn)了探組轉(zhuǎn)子鐵心也是電動機磁2定了綻組路的一部分，由硅鋼片疊壓 而成。轉(zhuǎn)子鐵心裝在轉(zhuǎn)軸上。 硅鋼片沖片如圖所示。線繞式和鼠籠式兩種電動機的轉(zhuǎn)子構(gòu)造雖然不同，但工作原理是一致的。轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，即產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩?？兆杵髯永@組是由線圈繞組放入轉(zhuǎn)數(shù)相同。線繞式轉(zhuǎn)子通過軸鼠籠式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入銅條, 再將全部銅條兩端焊在兩個銅 端環(huán)上而組成，如

4、圖所示。線繞式異步電動機轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，并分為三相對 稱繞組，與定子產(chǎn)生的磁極 上的滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路 中接入外加電阻，用以改善 啟動性能與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速,二、三相異步電動機的工作原理羅茂粥JXAOMNGCOtLEGE對稱三相繞組通入對稱三相電流三相交流電能旋轉(zhuǎn)磁場（磁場能量）轉(zhuǎn)子繞組在磁場中 受到電磁力的作用轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生e和Z磁場繞組切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來輸出機械能量機械負載 旋轉(zhuǎn)起來二、三相異步電動機的工作原理1.定子旋轉(zhuǎn)磁場假設(shè)每相繞組只有一個線匝，分別嵌放在定子內(nèi)囪冋槽之中?，F(xiàn)將三相繞組的末端X、Y、Z相連，首端A、B、C接三相交流電源。且三相繞組分別叫做A、B、C相繞組。如圖所示。is

5、 icO C假定定子繞組中電流的正方向規(guī)定為從首端流向末端，且A相繞組的電流作為參考正弦量，即(4的初相位為零，則三相繞組A、B、C的電流(相序為ABC)的瞬時值為:A =msma)tZB =/msin( 2 lc=msin(如圖所示是這些電流隨時間變化的曲線。訃ic(1 =(WiB為負,電流實際方向與正方向相反，即電流從Y端流到B端; 応為正，電流實際方向與正方向一致，即電流從C端流到Z端按右手螺旋法則確定三相電流產(chǎn)生的合成磁場, 如圖(a)箭頭所示。（2 = F/6 時為正，電流實際方向與正方向一致，即電流從A端流到X端。 為負,電流實際方向與正方向相反，即電流從Y端流到B端;(a) 1=

6、0(b ) i=T/6此時的合成磁場如圖（b） 所示，合成磁場已從#0瞬間 所在位置順時針方向旋轉(zhuǎn)了龍 /3。(a) 1=0(3 = T/3 時為正，電流實際方向與正方向一致，即電流從A端流到X端。ic為負,電流實際方向與正方向相反，即電流從Z端流到C端;此時的合成磁場如圖(c)所示，合成磁場已從 心0瞬間所在位置順時針方 向旋轉(zhuǎn)了2兀/3。1=0(b)i=T/6(c) i=T/3(4 = T/2 時f為正，電流實際方向與正方向一致，即電流從B端流到Y(jié)端。ic為負,電流實際方向與正方向相反，即電流從Z端流到C端;此時的合成磁場如圖(d)所示，合成磁場己從(=0瞬間所在位置順時針方向旋轉(zhuǎn)了兀。(

7、a) 1=0(b) l=T/6(c) eTZi(d)/=7?2按以上分析可以證明：當三相電流隨時間不斷變化時，合成磁場也在不斷旋轉(zhuǎn)，故稱旋轉(zhuǎn)磁場。2.旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向A相繞組內(nèi)的電流超前B相繞組內(nèi)的電流2兀/3,而B相繞組內(nèi)的 電流又超前C相繞組內(nèi)的電流2龍/3,當三相交流電的A-BtC, 旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向為從AtBC,即向順時針方向旋轉(zhuǎn)。如果將定子繞組接至電源的三根導線中的任意兩根線對調(diào)，例 如，將B, C兩根線對調(diào)，使B相與C相繞組中電流的相位對調(diào)，如 圖所示。此時A相繞組內(nèi)的電流超前C相繞組內(nèi)的電流2龍/3,而C相繞 組內(nèi)的電流又超前B相繞組內(nèi)的電流2”/3,用上述同樣的分析方法可知

8、，此時旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒆優(yōu)锳tCtB,即向逆時針方向旋轉(zhuǎn)，如圖所示,即與未對調(diào)前的旋轉(zhuǎn)方向相反。(町I(bt=T/6(c)i=T/3(d) t=T/2由此可見，要改變旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向,只要把定子繞組接到電源的三根導線中的任意兩根對調(diào)即可。(_)旋轉(zhuǎn)磁場(1)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生11a 、V2:N :S !/V rU 2LizV2U2W1V1ifO 1 DO 060 120 180 240 300 360W2U1圖6.2.2二極旋轉(zhuǎn)磁場3.旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度在交流電動機中，旋轉(zhuǎn)磁場相對定子的旋轉(zhuǎn)速度被稱為同步速度，用表示。o = 60/以上討論的旋轉(zhuǎn)磁場，具有一對磁極（磁極對數(shù)用表示）即

9、p = O從上述分析可以看出，電流變化經(jīng)過一個周期（變化360電角 度），旋轉(zhuǎn)磁場在空間也旋轉(zhuǎn)了一轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)了360機械角度）,若電 流的頻率為f,旋轉(zhuǎn)磁場每分鐘將旋轉(zhuǎn)6Qf轉(zhuǎn)，即：“ = 60/如果把定子鐵心的槽數(shù)增加1倍（12個槽），三相繞組。制成如圖所示的嚴中，每相繞組由兩個部分串聯(lián)組成，再將這三相繞組接到對 稱三相電源使通過對稱三相電流，便產(chǎn)生具有兩對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場 如圖所示。LiU2演示p = 1 時:電流變化一周-旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)_圈電流每秒鐘變化50周一 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)50圈 電流每分鐘變化(50 x 60)周旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)3000圈p = 2 時:電流變化一周- 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)半圈電流每秒鐘變化50

10、周f 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)25圈電流每分鐘變化(25 x 60)周旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)1500圈p為任意值時：三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速60/% = p( r /min)/=50 Hz時，不同極對數(shù)時的同步轉(zhuǎn)速如下:表6.2.1同步轉(zhuǎn)速P123456/(/(r/min)300015001000750600500從圖可以看出，對應于不同時刻，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)到不同位置，此情況下電流變化半個周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間只轉(zhuǎn)過了龍/2, 即1/4轉(zhuǎn)，電流變化一個周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間只轉(zhuǎn)了 1/2轉(zhuǎn)。由此可知，當旋轉(zhuǎn)磁場具有兩對磁極(p=2)時，其旋轉(zhuǎn)速度 僅為一對磁極時的一半。依次類推，當有卩對磁極時，其轉(zhuǎn)速為：“0 所以，旋轉(zhuǎn)磁場的旋儀度與電流的頻率成正比而與磁級對數(shù)成反比。5.轉(zhuǎn)差率S由工作原理可知：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速（電動機的轉(zhuǎn)速）恒比旋轉(zhuǎn)磁 場的旋轉(zhuǎn)速度久（同步速度）要小。因為