三相交流異步電動機的結(jié)構(gòu)及工作原理演示文稿

三相交流異步電動機的結(jié)構(gòu)及工作原理演示文稿當前第1頁\共有59頁\編于星期日\17點

異步電動機的應(yīng)用非常廣泛：在工業(yè)方面：中、小型軋鋼設(shè)備，機床、輕工機械、起重機械，礦山機械等。在農(nóng)業(yè)方面：脫粒機、粉碎機、排灌機械及加工機械。在家用電器方面：電風扇、空調(diào)機、洗衣機、電冰箱等。1.交流電動機按電機定子相數(shù)分三相異步電動機、兩相異步電動機、單相異步電動機。2.按電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分鼠籠型異步電動機、繞線型異步電動機2.1三相異步電動機的用途及分類當前第2頁\共有59頁\編于星期日\17點電動機的外形2.2三相異步電動機的構(gòu)造與工作過程當前第3頁\共有59頁\編于星期日\17點三相異步電動機的構(gòu)造當前第4頁\共有59頁\編于星期日\17點三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風扇等部件。當前第5頁\共有59頁\編于星期日\17點三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)示意圖三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風扇等部件。定子當前第6頁\共有59頁\編于星期日\17點三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)示意圖三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風扇等部件。定子轉(zhuǎn)子軸承端蓋機座當前第7頁\共有59頁\編于星期日\17點

1.定子三相異步電動機的定子是由機座、定子鐵心和定子繞組組成。定子繞組機座鐵心基本作用：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。當前第8頁\共有59頁\編于星期日\17點（1）定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而成。定子硅鋼片當前第9頁\共有59頁\編于星期日\17點（2）在定子槽孔中放置三相彼此獨立的繞組。AXBYCZABCZXYAXBYCZAXBYCZABCZXY定子繞組星接定子繞組角接端子當前第10頁\共有59頁\編于星期日\17點

（3）機座作用：固定定子鐵心，保護整臺電機材料：鑄鐵（中小型）鋼板（大型）2、轉(zhuǎn)子電動機的旋轉(zhuǎn)部分為轉(zhuǎn)子，由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸及風葉等組成。（1）轉(zhuǎn)子鐵心作用：電動機磁路一部分材料：0.5mm相互絕緣硅鋼片

基本作用：產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。當前第11頁\共有59頁\編于星期日\17點（2）轉(zhuǎn)子繞組作用：產(chǎn)生感應(yīng)電流和電動勢，在旋轉(zhuǎn)磁場作用下產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩分類：a、籠型轉(zhuǎn)子

結(jié)構(gòu)：單籠型、雙籠型、深槽式，其中單籠型又分鑄鋁和銅條轉(zhuǎn)子。當前第12頁\共有59頁\編于星期日\17點b、繞線轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)：與定子繞組具有相同極數(shù)的三相對稱繞組接法：星形，首端接到轉(zhuǎn)軸上的滑環(huán)，再通過定子端蓋上的電刷與外電路相連。當前第13頁\共有59頁\編于星期日\17點鼠籠式電動機與繞線式電動機的的比較：鼠籠式：結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改變電動機的機械特性。繞線式：結(jié)構(gòu)復雜、價格較貴、維護工作量大；轉(zhuǎn)子外加電阻可人為改變電動機的機械特性。當前第14頁\共有59頁\編于星期日\17點2.2.2旋轉(zhuǎn)磁場

定子三相繞組通入三相交流電(星形聯(lián)接)AXBYCZ1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生o當前第15頁\共有59頁\編于星期日\17點o規(guī)定i:“+”首端流入，尾端流出。i:“–”尾端流入，首端流出。AYCBZX(?)電流出()電流入當前第16頁\共有59頁\編于星期日\17點tAXYCBZAXYCBZAXYCBZ三相電流合成磁

場的分布情況合成磁場方向向下合成磁場旋轉(zhuǎn)60°合成磁場旋轉(zhuǎn)90°600o當前第17頁\共有59頁\編于星期日\17點AAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁場

即：一個電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過360°取決于三相電流的相序2.旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向結(jié)論：任意調(diào)換兩根電源進線，則旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)。任意調(diào)換兩根電源進線(電路如圖)AXCZBY0to當前第18頁\共有59頁\編于星期日\17點3.旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)P當三相定子繞組按圖示排列時，產(chǎn)生一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，即：otAXBYCZAXYCBZ當前第19頁\共有59頁\編于星期日\17點若定子每相繞組由兩個線圈串聯(lián)，繞組的始端之間互差60°，將形成兩對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場。C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AXBYC當前第20頁\共有59頁\編于星期日\17點極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)與三相繞組的排列有關(guān)C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'0當前第21頁\共有59頁\編于星期日\17點4.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速工頻：旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速取決于磁場的極對數(shù)p=1時0toAXYCBZAXYCBZAXYCBZ當前第22頁\共有59頁\編于星期日\17點p=2時0當前第23頁\共有59頁\編于星期日\17點旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與極對數(shù)p的關(guān)系極對數(shù)每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與頻率f1和極對數(shù)p有關(guān)?？梢?當前第24頁\共有59頁\編于星期日\17點2.2.2電動機的轉(zhuǎn)動原理1.轉(zhuǎn)動原理AXYCBZ定子三相繞組通入三相交流電方向:順時針

切割轉(zhuǎn)子導體右手定則感應(yīng)電動勢E20旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電流I2旋轉(zhuǎn)磁場左手定則電磁力FF電磁轉(zhuǎn)矩TnF當前第25頁\共有59頁\編于星期日\17點8.2.3轉(zhuǎn)差率旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率。由前面分析可知，電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n不可能達到與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速相等，即異步電動機如果:無轉(zhuǎn)子電動勢和轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運動，磁通不切割轉(zhuǎn)子導條無轉(zhuǎn)矩因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速間必須要有差別。當前第26頁\共有59頁\編于星期日\17點異步電動機運行中:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得轉(zhuǎn)差率s

例1：一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速n=975r/min，電源頻率f1=50Hz。試求電動機的極對數(shù)和額定負載下的轉(zhuǎn)差率。解：根據(jù)異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知：n0=1000r/min,即p=3額定轉(zhuǎn)差率為當前第27頁\共有59頁\編于星期日\17點8.4三相異步電動機的起動8.4.1起動性能起動問題：起動電流大，起動轉(zhuǎn)矩小。一般中小型鼠籠式電機起動電流為額定電流的5~7倍;電動機的起動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的(1.0~2.2)倍。大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響鄰近負載的工作頻繁起動時造成熱量積累，使電機過熱后果：原因：起動：

n=0，s=1,接通電源。起動時，n=0，轉(zhuǎn)子導體切割磁力線速度很大，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)子電流定子電流

當前第28頁\共有59頁\編于星期日\17點起動方法(1)直接起動

二、三十千瓦以下的異步電動機一般都采用直接起動。(2)降壓起動：星形-三角形(Y－)換接起動自耦降壓起動（適用于鼠籠式電動機）(3)轉(zhuǎn)子串電阻起動（適用于繞線式電動機）以下介紹降壓起動和轉(zhuǎn)子串電阻起動。當前第29頁\共有59頁\編于星期日\17點設(shè)：電機每相阻抗為1.降壓起動(1)Y－換接起動

降壓起動時的電流為直接起動時的+－

起動U1U2V1V1W1W2+－正常運行U1U2V1V2W1W2當前第30頁\共有59頁\編于星期日\17點Y－起動器接線簡圖L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1△動觸點Y動觸點靜觸點當前第31頁\共有59頁\編于星期日\17點Y－起動器接線簡圖Y起動L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1

起動UPU1+＿Ul+＿U2V1V2W1W2當前第32頁\共有59頁\編于星期日\17點Y－起動器接線簡圖工作L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2正常運行Ul+＿U1V1V2W1W2當前第33頁\共有59頁\編于星期日\17點(a)僅適用于正常運行為三角形聯(lián)結(jié)的電機。

(b)Y－起動Y－換接起動適合于空載或輕載起動的場合Y-換接起動應(yīng)注意的問題正常運行UlU1W2V2W1+＿U2V1UP

起動+＿Ul+＿U1W2V2W1U2V1當前第34頁\共有59頁\編于星期日\17點(2)自耦降壓起動L1L3L2FUQQ2下合：接入自耦變壓器，降壓起動。Q2上合：切除自耦變壓器，全壓工作。合刀閘開關(guān)QQ2

自耦降壓起動適合于容量較大的或正常運行時聯(lián)成Y形不能采用Y－起動的鼠籠式異步電動機。當前第35頁\共有59頁\編于星期日\17點RRR滑環(huán)電刷定子轉(zhuǎn)子起動時將適當?shù)腞串入轉(zhuǎn)子電路中，起動后將R短路。起動電阻

2.繞線式電動機轉(zhuǎn)子電路串電阻起動?當前第36頁\共有59頁\編于星期日\17點

若R2選得適當，轉(zhuǎn)子電路串電阻起動既可以降低起動電流，又可以增加起動轉(zhuǎn)矩。常用于要求起動轉(zhuǎn)矩較大的生產(chǎn)機械上。R2-TTst

-TO轉(zhuǎn)子電路串電阻起動的特點當前第37頁\共有59頁\編于星期日\17點

方法：任意調(diào)換電源的兩根進線，電動機反轉(zhuǎn)。電動機正轉(zhuǎn)電動機反轉(zhuǎn)三相異步電動機的正、反轉(zhuǎn)電源~UVWM3~UVW電源~M3~當前第38頁\共有59頁\編于星期日\17點例1:1)解:

一臺Y225M-4型的三相異步電動機，定子繞組△型聯(lián)結(jié)，其額定數(shù)據(jù)為：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cosN=0.88，Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：

1)額定電流IN?2)額定轉(zhuǎn)差率sN?3)額定轉(zhuǎn)矩

TN、最大轉(zhuǎn)矩Tmax、和起動轉(zhuǎn)矩TN。當前第39頁\共有59頁\編于星期日\17點

2）由nN=1480r/min，可知p=2（四極電動機）3）當前第40頁\共有59頁\編于星期日\17點在上例中(1)如果負載轉(zhuǎn)矩為510.2N?m,試問在U=UN和U′=0.9UN兩種情況下電動機能否起動？（2）采用Y-換接起動時，求起動電流和起動轉(zhuǎn)矩。又當負載轉(zhuǎn)矩為起動轉(zhuǎn)矩的80%和50%時，電動機能否起動？解:(1)在U=UN時

Tst=551.8N?m>510.2N.m不能起動(2)Ist=7IN=784.2=589.4A

在U′=0.9UN時能起動例2:當前第41頁\共有59頁\編于星期日\17點在80%額定負載時不能起動在50%額定負載時可以起動(3)當前第42頁\共有59頁\編于星期日\17點對例8.5.1中的電動機采用自耦變壓器降壓起動，設(shè)起動時加到電動機上的電壓為額定電壓的64%，求這時的線路起動電流Ist′′和電動機的起動轉(zhuǎn)矩Tst′。解：設(shè)電動機的起動電壓為U'，電動機的起動電流為Ist依據(jù)變壓器的一次、二次側(cè)電壓電流關(guān)系，可求得線路起動電流Ist′′。例3:

當前第43頁\共有59頁\編于星期日\17點當前第44頁\共有59頁\編于星期日\17點采用自耦降壓法起動時，若加到電動機上的電壓與額定電壓之比為x，則線路起動電流Ist"為電動機的起動轉(zhuǎn)距Tst′為結(jié)論：當前第45頁\共有59頁\編于星期日\17點8.5.1變頻調(diào)速(無級調(diào)速)

f=50Hz逆變器M3~整流器f1、U1可調(diào)+–~變頻調(diào)速方法恒轉(zhuǎn)距調(diào)速（f1<f1N）恒功率調(diào)速（f1>f1N）頻率調(diào)節(jié)范圍：0.5~幾百赫茲三種電氣調(diào)速方法8.5三相異步電動機的調(diào)速當前第46頁\共有59頁\編于星期日\17點8.5.2變極調(diào)速(有級調(diào)速)

變頻調(diào)速方法可實現(xiàn)無級平滑調(diào)速,調(diào)速性能優(yōu)異，因而正獲得越來越廣泛的應(yīng)用。A1X1A2X2iiP=2··A1A2X1X2··NNSS當前第47頁\共有59頁\編于星期日\17點A1X1A2X2ii??P=1采用變極調(diào)速方法的電動機稱作雙速電機，由于調(diào)速時其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對調(diào)速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床等機床上。A1··A2X1X2SN當前第48頁\共有59頁\編于星期日\17點To8.5.3變轉(zhuǎn)差率調(diào)速(無級調(diào)速)

變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線式電動機特有的一種調(diào)速方法。其優(yōu)點是調(diào)速平滑、設(shè)備簡單投資少，缺點是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于各種提升、起重設(shè)備中。nn'??TLTLs

′s??Tso當前第49頁\共有59頁\編于星期日\17點8.6三相異步電動機的制動能耗制動制動方法機械制動電氣制動能耗制動反接制動發(fā)電反饋制動

在斷開三相電源的同時，給電動機其中兩相繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)距（制動轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。當前第50頁\共有59頁\編于星期日\17點nF轉(zhuǎn)子Tn0=0反接制動停車時，將接入電動機的三相電源線中的任意兩相對調(diào)，使電動機定子產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場，從而獲得所需的制動轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。

M3~+-運轉(zhuǎn)制動?RP當前第51頁\共有59頁\編于星期日\17點M3~運轉(zhuǎn)制動?nF轉(zhuǎn)子Tn0發(fā)電反饋制動

當電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速時，旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變化，由驅(qū)動轉(zhuǎn)距變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)距。電動機進入制當前第52頁\共有59頁\編于星期日\17點動狀態(tài)，同時將外力作用于轉(zhuǎn)子的能量轉(zhuǎn)換成電能回送給電網(wǎng)。nF轉(zhuǎn)子Tn0n>n0當前第53頁\共有59頁\編于星期日\17點8.7三相異步電動機銘牌數(shù)據(jù)1.型號

磁極數(shù)(極對數(shù)p=2)例如：Y132M－4

用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機座長度代號機座中心高（mm）三相異步電動機教材表8.8.1中列出了各種電動機的系列代號。當前第54頁\共有59頁\編于星期日\17點異步電動機產(chǎn)品名稱代號產(chǎn)品名稱異步電動機繞線式異步電動機防爆型異步電動機高起動轉(zhuǎn)矩異步電動機新代號漢字意義老代號Y異異繞異爆異起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQO當前第55頁\共有59頁\編于星期日\17點2.接法接線盒定子三相繞組的聯(lián)接方法。通常V1W2U1W1U2V2U2U