三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理

1、三相異步電動機(jī)及其控制三相異步電動機(jī)及其控制 第三章第三章第三章第三章 三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī) 及其控制及其控制3.1 三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理3.2 常用低壓電器的選擇與安裝常用低壓電器的選擇與安裝3.3 三相異步電動機(jī)的控制三相異步電動機(jī)的控制 3.13.1 三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理一、電動機(jī)的分類一、電動機(jī)的分類發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能；將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能；將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。電動機(jī)電動機(jī)電機(jī)：實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或信號轉(zhuǎn)換的電磁裝置電機(jī)：實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或信號轉(zhuǎn)換的電磁裝置（動力電機(jī)）（動力電機(jī)

2、）（控制電機(jī)）（控制電機(jī)）二、三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)二、三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu) 三相異步機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步機(jī)的結(jié)構(gòu)V2V1W2U2U1W1轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子定子繞組定子繞組（三相）（三相）機(jī)座機(jī)座轉(zhuǎn)子：在旋轉(zhuǎn)磁場作用轉(zhuǎn)子：在旋轉(zhuǎn)磁場作用 下，產(chǎn)生感應(yīng)電下，產(chǎn)生感應(yīng)電 動勢或電流。動勢或電流。三相定子繞組：三相定子繞組： 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場機(jī)座：機(jī)座：鑄鋼或鑄鐵鑄鋼或鑄鐵轉(zhuǎn)子電路的特點(diǎn)：自行閉合，不外接電力負(fù)載。轉(zhuǎn)子電路的特點(diǎn)：自行閉合，不外接電力負(fù)載。鼠籠轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子(1) 鼠籠式繞組鼠籠式繞組 鐵芯槽內(nèi)放銅條，端鐵芯槽內(nèi)放銅條，端 部用短路環(huán)形成一體。部用短路環(huán)形成一體。 或鑄鋁形成轉(zhuǎn)子繞組。

3、或鑄鋁形成轉(zhuǎn)子繞組。(2) 繞線式繞組繞線式繞組 結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、工作可靠；不能結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、工作可靠；不能人為改變電動機(jī)的機(jī)械特性。人為改變電動機(jī)的機(jī)械特性。 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴、維護(hù)工作量；轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴、維護(hù)工作量；轉(zhuǎn)子外加電阻可人為改變電動機(jī)的機(jī)械特性。子外加電阻可人為改變電動機(jī)的機(jī)械特性。繞線式繞線式鼠籠式鼠籠式異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu) 三相籠式異步電動機(jī)的部件圖三相籠式異步電動機(jī)的部件圖1. 1. 旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場由三相電流通過三相旋轉(zhuǎn)磁場由三相電流通過三相對稱對稱繞組產(chǎn)生。繞組產(chǎn)生。對稱：對稱：三相對稱負(fù)載三相對稱負(fù)載空間對稱分布空間對稱分布（1

4、1）旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生）旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生三、三、三相異步電動機(jī)的工作原理三相異步電動機(jī)的工作原理U1V2W1V1W2異步電動機(jī)中，旋轉(zhuǎn)磁場代替了旋轉(zhuǎn)磁極異步電動機(jī)中，旋轉(zhuǎn)磁場代替了旋轉(zhuǎn)磁極UiViWimIt0n()電流出電流出( )電流入電流入U(xiǎn)2U1V1W1sinsin120sin240mmmiItiItiIt180tU2V1W20nU1V2W1 60tU1U2V2W1V1W2SN0n60A120tU2V2W1V1W20nUiViWitmI三相對稱繞組通入三相對稱電流就形成三相對稱繞組通入三相對稱電流就形成旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場 二極旋轉(zhuǎn)磁場二極旋轉(zhuǎn)磁場 極對數(shù)極對數(shù)（p）的概念：的概念：（2）旋轉(zhuǎn)磁場

5、的轉(zhuǎn)速）旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速 n0 同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速如何改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速？如何改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速？ 以以 Y 型接法為例，當(dāng)每相型接法為例，當(dāng)每相繞組只有一個(gè)線圈時(shí)，按右圖繞組只有一個(gè)線圈時(shí)，按右圖放入定子槽內(nèi)，合成的旋轉(zhuǎn)磁放入定子槽內(nèi)，合成的旋轉(zhuǎn)磁場只有一對磁極，則極對數(shù)為場只有一對磁極，則極對數(shù)為 1。 即即 p = 1U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W1W2i3i1i2 以以 Y 型接法為例，將型接法為例，將每相繞組都改用兩個(gè)線圈每相繞組都改用兩個(gè)線圈串聯(lián)組成。串聯(lián)組成。 按下圖放入定子按下圖放入定子槽內(nèi)。槽內(nèi)。 形成的磁場則是形成的磁場則是兩對磁極。兩對磁極

6、。 即即 p = 2 U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3i2W2V4U1V1W1U2V2W3U3U4V3W4i1i3 三相繞組三相繞組 四極旋轉(zhuǎn)磁場四極旋轉(zhuǎn)磁場電流變化一周電流變化一周 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)一圈旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)一圈電流每秒鐘變化電流每秒鐘變化 50 周周 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn) 50 圈圈 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn) 3000 圈圈電流每分鐘變化電流每分鐘變化 (5060) 周周p = 1 時(shí)：時(shí)：電流變化一周電流變化一周 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)半圈旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)半圈電流每秒鐘變化電流每秒鐘變化 50 周周 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn) 25 圈圈 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn) 1500 圈圈電流每分鐘變化電流每分鐘變

7、化 (2560) 周周p = 2 時(shí)：時(shí)：三相異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速三相異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速600pfn min）r/ ( p12 3456n0/(r/min)300015001000750600500 f = 50 Hz 時(shí)，不同極對數(shù)時(shí)的同步轉(zhuǎn)速如下時(shí)，不同極對數(shù)時(shí)的同步轉(zhuǎn)速如下:同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速p 為任意值時(shí)：為任意值時(shí)：旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。（3）旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向）旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)磁場是沿著：旋轉(zhuǎn)磁場是沿著：U1V1W1U1U2V1V2W2W1i1i2L1L2L3U1U2V1V2W1W2i3i1i2ImOti3i1U1， i2V1， i3W1 與

8、三相繞組中的三相電流的相序：與三相繞組中的三相電流的相序：L1 L2 L3 一致，通入超前電流的繞組一致，通入超前電流的繞組通入滯后電流的繞組。通入滯后電流的繞組。旋轉(zhuǎn)磁場是沿著：旋轉(zhuǎn)磁場是沿著：U1W1V1U1U2V1V2W2W1L1L2L3U1U2V1V2W1W2i2i1i3i1U1， i2W1， i3V1任意對調(diào)兩根電源進(jìn)線，磁場反轉(zhuǎn)。任意對調(diào)兩根電源進(jìn)線，磁場反轉(zhuǎn)。 2. 2. 轉(zhuǎn)動原理：轉(zhuǎn)動原理： NS（1）電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生）電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生 用右手定則判斷轉(zhuǎn)用右手定則判斷轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流的子繞組中感應(yīng)電流的方向方向 用左手定則判斷轉(zhuǎn)用左手定則判斷轉(zhuǎn)子繞組受到的電磁力子繞組受到的電磁力

9、的方向的方向電磁力電磁力電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 TT 與與 n0 同方向。同方向。 工作原理示意圖工作原理示意圖（2）電動機(jī)轉(zhuǎn)速）電動機(jī)轉(zhuǎn)速n和旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速n0的關(guān)系的關(guān)系電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，但但 異步異步電動機(jī)電動機(jī)0nn無轉(zhuǎn)距無轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運(yùn)動轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運(yùn)動無轉(zhuǎn)子電動勢（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電動勢（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電流無轉(zhuǎn)子電流提示提示：如果如果0nn （3 3）轉(zhuǎn)差（率）轉(zhuǎn)差（率）S S 的概念：的概念：%10000nnns異步電動機(jī)運(yùn)行中異步電動機(jī)運(yùn)行中:%91s轉(zhuǎn)

10、轉(zhuǎn) 差：差：旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機(jī)轉(zhuǎn)速之差。旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機(jī)轉(zhuǎn)速之差。轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)差與轉(zhuǎn)差與n0的比值。的比值。 即：即：電動機(jī)起動瞬間電動機(jī)起動瞬間:1 , 0sn（轉(zhuǎn)差率最大）（轉(zhuǎn)差率最大）00nnns或或旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序：取決于三相電流的相序0n0n改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相UiViWimItUiWiVimIt（4 4）旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向方法：方法：和電源相接的任意兩相互換，就可實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)和電源相接的任意兩相互換，就可實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)AB CM3電電 源源ABCM3電電 源源三相異步電

11、動機(jī)的工作原理三相異步電動機(jī)的工作原理對稱三相繞組對稱三相繞組通入對稱三相電流通入對稱三相電流旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場(磁場能量磁場能量)磁場切割磁場切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組中轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生產(chǎn)生 e 和和 i轉(zhuǎn)子繞組在磁場中轉(zhuǎn)子繞組在磁場中受到電磁力的作用受到電磁力的作用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來機(jī)械負(fù)載機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)起來旋轉(zhuǎn)起來三相交流電能三相交流電能輸出機(jī)械能量輸出機(jī)械能量四、三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)四、三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù) 三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)型型 號號 Y132S6 功功 率率 3 kW 頻頻 率率 50Hz電電 壓壓 380 V 電電 流流 7.2 A 聯(lián)聯(lián) 結(jié)結(jié) Y轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速速

12、960r/min 功率因數(shù)功率因數(shù) 0.76 絕緣等級絕緣等級 B1.1.型號型號 Y132S6Y系列異步機(jī)系列異步機(jī)機(jī)座中心高度機(jī)座中心高度機(jī)座長度代號機(jī)座長度代號 2p = 6n0 = 1 000 r/min2. 額定功率額定功率 PN PN = 3 kW轉(zhuǎn)子軸上輸出的轉(zhuǎn)子軸上輸出的機(jī)械功率機(jī)械功率3. 額定電壓額定電壓 UN UN = 380 V定子三相繞組應(yīng)施加的定子三相繞組應(yīng)施加的線電壓線電壓磁極數(shù)磁極數(shù)4. 額定電流額定電流 IN IN = 7.2A 三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)型型 號號 Y132S6功功 率率 3 kW 頻頻 率率 50Hz電電 壓壓 380 V 電電 流流 7

13、.2 A 聯(lián)聯(lián) 結(jié)結(jié) Y轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速速 960r/min 功率因數(shù)功率因數(shù) 0.76 絕緣等級絕緣等級 B定子三相繞組的額定定子三相繞組的額定線電流線電流6. 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN電機(jī)在額定電壓、額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)的電機(jī)在額定電壓、額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。5. 聯(lián)結(jié)方式聯(lián)結(jié)方式通常三相異步電動機(jī)通常三相異步電動機(jī)3kW以下者，聯(lián)結(jié)成星形，以下者，聯(lián)結(jié)成星形，4kW以上者，聯(lián)結(jié)成三角形。以上者，聯(lián)結(jié)成三角形。 三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)型型 號號 Y132S6功功 率率 3 kW 頻頻 率率 50Hz電電 壓壓 380 V 電電 流流 7.2 A 聯(lián)聯(lián) 結(jié)結(jié) Y轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速速 960r/mi

14、n 功率因數(shù)功率因數(shù) 0.76 絕緣等級絕緣等級 B8. 8. 絕緣等級絕緣等級指電機(jī)絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分指電機(jī)絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分為為A、E、B、F、H五級，五級，A級最低級最低(105(105C)C)，H級最高級最高(180(180C)C)。7. 額定功率因數(shù)額定功率因數(shù)cos N額定負(fù)載時(shí)一般為額定負(fù)載時(shí)一般為0.7-0.90.7-0.9，空載時(shí)功率因數(shù)很，空載時(shí)功率因數(shù)很低約為低約為0.2-0.30.2-0.3。額定負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)最大。額定負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)最大。實(shí)用中應(yīng)選擇合適容量的電機(jī)，實(shí)用中應(yīng)選擇合適容量的電機(jī)，防止防止“大馬大馬”拉拉“小車小車”的現(xiàn)

15、象。的現(xiàn)象。異步電動機(jī)產(chǎn)品名稱代號異步電動機(jī)產(chǎn)品名稱代號YR系列電機(jī)適用于起動重負(fù)荷系列電機(jī)適用于起動重負(fù)荷YR系列系列YZ系列為鼠籠轉(zhuǎn)子電動機(jī)系列為鼠籠轉(zhuǎn)子電動機(jī) 功率選得過大不經(jīng)濟(jì)，功率選得過小電動機(jī)功率選得過大不經(jīng)濟(jì)，功率選得過小電動機(jī)容易因過載而損壞。容易因過載而損壞。（1 1）對于連續(xù)運(yùn)行的電動機(jī)，所選功率應(yīng)等于或?qū)τ谶B續(xù)運(yùn)行的電動機(jī)，所選功率應(yīng)等于或略大于生產(chǎn)機(jī)械的功率。略大于生產(chǎn)機(jī)械的功率。（2 2）對于短時(shí)工作的電動機(jī)，允許在運(yùn)行中有短）對于短時(shí)工作的電動機(jī)，允許在運(yùn)行中有短暫的過載，故所選功率可等于或略小于生產(chǎn)機(jī)暫的過載，故所選功率可等于或略小于生產(chǎn)機(jī)械的功率。械的功率。 一般應(yīng)用場合應(yīng)盡可能選用鼠籠式電動機(jī)。一般應(yīng)用場合應(yīng)盡可能選用鼠籠式電動機(jī)。只有在需要調(diào)速、不能采用鼠籠式電動機(jī)的場只有在需要調(diào)速、不能采用鼠籠式電動