三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)[1]

1、第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 內(nèi)容內(nèi)容 要求要求 7.3 7.3 三相異步電動機的銘牌和主要系列三相異步電動機的銘牌和主要系列 7.1 7.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)7.2 7.2 三相異步電動機的基本工作原理三相異步電動機的基本工作原理 掌握三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)、籠型轉(zhuǎn)子和繞線轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)特點。掌握三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)、籠型轉(zhuǎn)子和繞線轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)特點。掌握三相異步電動機的基本工作原理、轉(zhuǎn)差率的概念及三種運行狀態(tài)。掌握三相異步電動機的基本工作原理、轉(zhuǎn)差率的概念及三種運行狀態(tài)。掌握三相異步電動機的額定值，了解三相異步電

2、動機的主要系列。掌握三相異步電動機的額定值，了解三相異步電動機的主要系列。 第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)7.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)鼠籠型異步電動機鼠籠型異步電動機第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)主要部件拆分圖主要部件拆分圖第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)一、定子部分1. 定子鐵心定子鐵心是電機磁路的一部分；是電機磁路的一部分；用用0.5 mm硅鋼片疊成，以減少鐵心損耗；硅鋼片疊成，以減少鐵心損耗；疊片內(nèi)圓沖有槽，以嵌放定子疊片內(nèi)圓沖有槽，以嵌放定子( (

3、電樞電樞) )繞組；繞組；定子鐵心壓裝在機座內(nèi)。定子鐵心壓裝在機座內(nèi)。是電機的電路部分。是電機的電路部分。定子繞組為按一定規(guī)律連接而成的三相對定子繞組為按一定規(guī)律連接而成的三相對稱繞組，嵌放在定子鐵心槽內(nèi)。稱繞組，嵌放在定子鐵心槽內(nèi)。2. 定子繞組定子繞組 用來固定和支撐定子鐵心及端蓋。用來固定和支撐定子鐵心及端蓋。 中小電機用鑄鐵機座，大型電機用鋼板焊接而成。中小電機用鑄鐵機座，大型電機用鋼板焊接而成。3. 機座機座第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)二、轉(zhuǎn)子部分二、轉(zhuǎn)子部分1. 轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心是電機磁路的一部分；是電機磁路的一部分；用用0.5 mm

4、硅鋼片疊成，以減少鐵心損耗；硅鋼片疊成，以減少鐵心損耗；疊片外圓沖有槽，以嵌放轉(zhuǎn)子繞組。疊片外圓沖有槽，以嵌放轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子鐵心固定在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子鐵心固定在轉(zhuǎn)軸上。2. 轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組有兩種結(jié)構(gòu)型式有兩種結(jié)構(gòu)型式鼠籠型轉(zhuǎn)子鼠籠型轉(zhuǎn)子鼠籠型異步電動機鼠籠型異步電動機繞線型轉(zhuǎn)子繞線型轉(zhuǎn)子繞線型異步電動機繞線型異步電動機第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)（1）籠型轉(zhuǎn)子）籠型轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子每個槽中有一根導(dǎo)條，在鐵心兩端用短路環(huán)短接，形成一個多相對稱短路繞組轉(zhuǎn)子每個槽中有一根導(dǎo)條，在鐵心兩端用短路環(huán)短接，形成一個多相對稱短路繞組（一個槽為一相）。如去掉轉(zhuǎn)子鐵心，整

5、個繞組猶如一個（一個槽為一相）。如去掉轉(zhuǎn)子鐵心，整個繞組猶如一個“松鼠籠子松鼠籠子”，由此得名。，由此得名。 大型電動機多用銅導(dǎo)條和銅端環(huán)組成；大型電動機多用銅導(dǎo)條和銅端環(huán)組成； 中、小型電動機采用鑄鋁導(dǎo)條，連同端環(huán)、冷卻用的風葉一次澆鑄成型中、小型電動機采用鑄鋁導(dǎo)條，連同端環(huán)、冷卻用的風葉一次澆鑄成型 。第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)是三相對稱繞組，一般采用星形聯(lián)結(jié)。是三相對稱繞組，一般采用星形聯(lián)結(jié)。三相繞組的出線端分別接在三個滑環(huán)上，經(jīng)電刷引出，再經(jīng)串聯(lián)電阻后短接起來。三相繞組的出線端分別接在三個滑環(huán)上，經(jīng)電刷引出，再經(jīng)串聯(lián)電阻后短接起來。轉(zhuǎn)子

6、回路串電阻，可以改善電動機的起動性能或?qū)崿F(xiàn)電動機調(diào)速。轉(zhuǎn)子回路串電阻，可以改善電動機的起動性能或?qū)崿F(xiàn)電動機調(diào)速。（2）繞線轉(zhuǎn)子）繞線轉(zhuǎn)子第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三、氣隙定子和轉(zhuǎn)子之間氣隙大小，對電動機性能影響很大。定子和轉(zhuǎn)子之間氣隙大小，對電動機性能影響很大。變壓器主磁路全部是鐵心，磁阻很小，產(chǎn)生主磁變壓器主磁路全部是鐵心，磁阻很小，產(chǎn)生主磁通所需勵磁電流很小（通所需勵磁電流很?。?10%）。）。異步電機主磁路由定、轉(zhuǎn)子鐵心和兩段氣隙構(gòu)成，氣隙雖然很小但磁阻卻很大，異步電機主磁路由定、轉(zhuǎn)子鐵心和兩段氣隙構(gòu)成，氣隙雖然很小但磁阻卻很大，因此產(chǎn)生

7、一定的主磁通所需要的勵磁電流較大，一般為額定電流的因此產(chǎn)生一定的主磁通所需要的勵磁電流較大，一般為額定電流的2050%。勵磁電流是無功電流，勵磁電流較大是異步電動機功率因數(shù)較低的主要原因。勵磁電流是無功電流，勵磁電流較大是異步電動機功率因數(shù)較低的主要原因。為提高功率因數(shù)，必須減小勵磁電流，最有效的方法就是減小氣隙長度。為提高功率因數(shù)，必須減小勵磁電流，最有效的方法就是減小氣隙長度。異步電動機的氣隙大小一般為異步電動機的氣隙大小一般為0.21.5 mm左右。左右。第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)7.2 三相異步電動機的基本工作原理 一、基本工作原理 p

8、fn1160定子磁場的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，大小為：定子磁場的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，大小為：同步轉(zhuǎn)速與極對數(shù)之間對應(yīng)關(guān)系同步轉(zhuǎn)速與極對數(shù)之間對應(yīng)關(guān)系 (f1=50HZ)極對數(shù)極對數(shù) p123456同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速 n1（r/min）3000150010007506005001定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場定子三相對稱繞組通入三相對稱電流會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)的磁場。定子三相對稱繞組通入三相對稱電流會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)的磁場。 f1 電網(wǎng)頻率；電網(wǎng)頻率；P 磁極對數(shù)磁極對數(shù)定子磁場的轉(zhuǎn)向由三相電流相序決定：定子磁場的轉(zhuǎn)向由三相電流相序決定：由超前相往滯后相旋轉(zhuǎn)，即由超前相往滯后相旋轉(zhuǎn)，即 沿著沿著 U111 方向旋轉(zhuǎn)。圖示瞬間，磁

9、場向下。方向旋轉(zhuǎn)。圖示瞬間，磁場向下。第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)定子磁場順時針旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體逆時針切割定子磁場，定子磁場順時針旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體逆時針切割定子磁場，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將感應(yīng)電動勢，并在閉合的轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將感應(yīng)電動勢，并在閉合的轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，在圖示瞬間，轉(zhuǎn)子上半周導(dǎo)體中的電流流出紙面，下半周流入紙面。在圖示瞬間，轉(zhuǎn)子上半周導(dǎo)體中的電流流出紙面，下半周流入紙面。 2轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流載有電流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子磁場中將受到電磁力作用，并形成電磁轉(zhuǎn)矩，載有電流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子磁場中將受到電磁力作用，并形成電磁轉(zhuǎn)矩

10、，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與定子旋轉(zhuǎn)磁場方向一致，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與定子旋轉(zhuǎn)磁場方向一致，在電磁轉(zhuǎn)矩作用下轉(zhuǎn)子將順著定子磁場方向旋轉(zhuǎn)起來。在電磁轉(zhuǎn)矩作用下轉(zhuǎn)子將順著定子磁場方向旋轉(zhuǎn)起來。3轉(zhuǎn)子導(dǎo)體受到電磁轉(zhuǎn)矩作用而使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) (1)(1)定子三相對稱繞組通入三相對稱電流將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；定子三相對稱繞組通入三相對稱電流將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場； (2)(2)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割定子旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電動勢，并感應(yīng)電流；轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割定子旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電動勢，并感應(yīng)電流； (3)(3)載流轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子磁場中受到電磁力及電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。載流轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子磁場中受到電磁力及電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。基本工作原理可歸納以下三個關(guān)鍵點：基本

11、工作原理可歸納以下三個關(guān)鍵點：第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)由于電動機轉(zhuǎn)速由于電動機轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1不同步，故稱為不同步，故稱為異步電動機異步電動機。因為電動機轉(zhuǎn)子電流是通過電磁感應(yīng)作用產(chǎn)生的，所以又稱為因為電動機轉(zhuǎn)子電流是通過電磁感應(yīng)作用產(chǎn)生的，所以又稱為感應(yīng)電動機感應(yīng)電動機。 n n1時，轉(zhuǎn)子與定子磁場間有相對運動，轉(zhuǎn)子才會受到電磁轉(zhuǎn)矩作用。時，轉(zhuǎn)子與定子磁場間有相對運動，轉(zhuǎn)子才會受到電磁轉(zhuǎn)矩作用。 n = n1時，轉(zhuǎn)子與定子磁場間無相對運動，轉(zhuǎn)子不感應(yīng)電流不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。時，轉(zhuǎn)子與定子磁場間無相對運動，轉(zhuǎn)子不感應(yīng)電流不產(chǎn)生轉(zhuǎn)

12、矩。由基本工作原理分析由基本工作原理分析,可得出以下兩個知識點：可得出以下兩個知識點：相序相序 定子磁場轉(zhuǎn)向定子磁場轉(zhuǎn)向 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向決定決定決定決定(1) 改變電源相序，可改變電動機的轉(zhuǎn)向改變電源相序，可改變電動機的轉(zhuǎn)向 因此任意對調(diào)三相異步電動機的兩根電源線，便可使電動機反轉(zhuǎn)。因此任意對調(diào)三相異步電動機的兩根電源線，便可使電動機反轉(zhuǎn)。(2) 異步電動機的轉(zhuǎn)速恒小于同步轉(zhuǎn)速異步電動機的轉(zhuǎn)速恒小于同步轉(zhuǎn)速第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 二、轉(zhuǎn)差率二、轉(zhuǎn)差率11nnns定義：定義： 即同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差（稱為轉(zhuǎn)差）與同步轉(zhuǎn)速之比。即同步轉(zhuǎn)速與

13、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差（稱為轉(zhuǎn)差）與同步轉(zhuǎn)速之比。轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s是異步電機的一個基本物理量，它能反映異步電機的各種運行狀況。是異步電機的一個基本物理量，它能反映異步電機的各種運行狀況。額定運行額定運行: n 略低于略低于n1 ，s = 0.010.06空載運行：空載運行：nn1，s0 即空載運行時，可以近似認為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速。即空載運行時，可以近似認為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速。異步電動機的轉(zhuǎn)速可表示異步電動機的轉(zhuǎn)速可表示為為 n = (1-s) n1故轉(zhuǎn)差率的大小直接反映轉(zhuǎn)速的快慢或電動機負載的大小。故轉(zhuǎn)差率的大小直接反映轉(zhuǎn)速的快慢或電動機負載的大小。起動瞬間：起動瞬間：n = 0， s = 1異步電

14、動機異步電動機負載越大，轉(zhuǎn)速就越慢，其轉(zhuǎn)差率就越大；負載越大，轉(zhuǎn)速就越慢，其轉(zhuǎn)差率就越大；負載越小，轉(zhuǎn)速就越快，其轉(zhuǎn)差率就越小。負載越小，轉(zhuǎn)速就越快，其轉(zhuǎn)差率就越小。第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 三、異步電機的三種運行狀態(tài)1電動機運行狀態(tài)電動機運行狀態(tài)定子接電源，轉(zhuǎn)子帶機械負載；定子接電源，轉(zhuǎn)子帶機械負載；電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，n 與與 n1 方向相同；方向相同；將電能轉(zhuǎn)換機械能將電能轉(zhuǎn)換機械能 ； 0 n s 0。第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)2發(fā)電機運行狀態(tài)發(fā)電機運行狀態(tài)定子接電

15、源，并用原動機拖動電機轉(zhuǎn)軸順著定子磁場方向以大于同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，定子接電源，并用原動機拖動電機轉(zhuǎn)軸順著定子磁場方向以大于同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，起制動作用，即電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，起制動作用，即電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩，電機把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茌斔徒o電網(wǎng)，電機把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茌斔徒o電網(wǎng)，n n1 s 0。第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 3電磁制動狀態(tài)電磁制動狀態(tài)定子接電源，在外力作用下電機轉(zhuǎn)子逆著定子磁場方向轉(zhuǎn)動定子接電源，在外力作用下電機轉(zhuǎn)子逆著定子磁場方向轉(zhuǎn)動,電磁轉(zhuǎn)矩方向與電機轉(zhuǎn)向相反，起制動作用，電磁轉(zhuǎn)矩

16、方向與電機轉(zhuǎn)向相反，起制動作用，電機定子從電網(wǎng)吸收電能，轉(zhuǎn)子從外力吸收機械能，都成為了電機損耗，電機定子從電網(wǎng)吸收電能，轉(zhuǎn)子從外力吸收機械能，都成為了電機損耗，n 1。第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)（1）電動機狀態(tài)：）電動機狀態(tài)：0n s 0，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，將電能轉(zhuǎn)換成機械能。，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，將電能轉(zhuǎn)換成機械能。 異步電機主要是工作在電動機運行狀態(tài)，作為各種生產(chǎn)機械的動力設(shè)備。異步電機主要是工作在電動機運行狀態(tài)，作為各種生產(chǎn)機械的動力設(shè)備。 （3）電磁制動狀態(tài)：）電磁制動狀態(tài)： n1，電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩，吸收電能和機械能，全部轉(zhuǎn)變成電機

17、損耗。，電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩，吸收電能和機械能，全部轉(zhuǎn)變成電機損耗。（2）發(fā)電機狀態(tài)：）發(fā)電機狀態(tài)：nn1， s0，電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩，將機械能轉(zhuǎn)換成電能。，電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩，將機械能轉(zhuǎn)換成電能。 異步電機的三種運行狀態(tài)總結(jié)如下：異步電機的三種運行狀態(tài)總結(jié)如下： 第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)7.3 三相異步電動機的銘牌和主要系列 一、銘牌銘牌上標有電動機的型號、額定值和有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)，這是正確使用電機的依據(jù)。銘牌上標有電動機的型號、額定值和有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)，這是正確使用電機的依據(jù)。 1.1.電動機型號含義電動機型號含義中小型異中小型異步電動機步電動機極

18、數(shù)極數(shù)異步電動機異步電動機中心高中心高(mm)機座長短機座長短(S-短機座，短機座，M-中機座，中機座，L-長機座長機座)Y 90 S 4 第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本工作原理和結(jié)構(gòu)(5) 額定頻率額定頻率 fN =50Hz 2電動機的額定值電動機的額定值額定值是制造廠對電動機在額定（滿載）工作條件下所規(guī)定的量值。額定值是制造廠對電動機在額定（滿載）工作條件下所規(guī)定的量值。 (1) 額定功率額定功率 PN （W、kW） ：額定運行時，轉(zhuǎn)軸輸出的機械功率。：額定運行時，轉(zhuǎn)軸輸出的機械功率。 (2) 額定電壓額定電壓 UN （V、kV） ：額定運行時，加在定子繞組上的線電壓。：額定