机械电气设备与维修电子教案56课时三相异步电动机的结构;定子绕组基本知识

第5-6课时第1页授课日期班级出勤情况复习旧课要点1.旋转磁场是怎样产生的？2.转差率的概念？3.一台三相异步电动机在220V交流电压时，转速为1000r/m问在110交流电压时，转速为多少？新课内容章、节标题课题名称第四章三相异步电动机第二节三相异步电动机的基本结构授课目的掌握三相异步电动机的基本结构新课重点及措施三相异步电动机的极距、节距、槽距角、每极每相槽数新课难点及措施三相异步电动机的极距、节距、槽距角、每极每相槽数备注图3-2定子铁心第2页教授内容与教法第二节三相异步电动机的基本结构三相异步电动机主要由定子和转子两大部分组成，定子和转子之间存在很小的气隙，此外还有端盖、轴承、风扇等部件。三相异步电动机的结构如图3-1所示。下面分别介绍各主要部件的结构和作用。一、结构1.定子三相异步电动机的定子由机座、定子铁心和定子绕组三部分组成。(1)定子铁心定子铁心是电动机磁路的一部分，定子铁心的结构如图3-2所示。为了减少电机的铁心损耗，定子铁心采用0.5mm厚的硅钢片叠成，叠好后压装在机座的内腔中。硅钢片内圆周表面冲有槽形，用以嵌放定子绕组。小容量的电动机由于铁心中的涡流电动势较小，相叠时利用硅钢片表面的氧化层即可减小涡流损耗。对于容量较大的电动机，在硅钢片两面涂绝缘漆作为片间绝缘。(2)定子绕组定子绕组是电机的电路部分，其主要作用是感应电势，通过电流以实现机电能量转换。它由嵌在定子铁心槽内的线圈按一定规律组成，根据定子绕组线圈在槽内的布置可分为单层和双层绕组。绕组的槽内部分与铁心之间必须可靠地绝缘，这部分绝缘称为槽绝缘，如果是双层绕组，两层绕组之间还应有层间绝缘，槽内的导线用槽楔固定在槽内。三相异步电动机的定子绕组必须是对称绕组，即每相绕组匝数和结构完全相同，在空间相差120°电角。每相绕组的首端用U1、V1、W1表示，尾端用U2、V2、W2表示。首尾端分别引出到电动机的接线盒里，以便根据需要接成星形或三角形。图3-1三相鼠笼式异步电动机结构图1－轴承2－前端盖3－转轴4－接线盒5－吊环6－转子铁心7－转子8－定子绕组9－机座10－后端盖11－风罩12－风扇ab图3-3笼式转子绕组结构示意图a铜条笼式绕组b铸铝笼式绕组第3页教授内容与教法（3）机座机座的作用是支撑定子铁心和固定端盖，在中小型电动机中端盖还具有轴承座的作用，机座还要支撑电动机的转子部分。因此机座必须具有足够的机械强度和刚度。中小型异步电动机通常采用铸铁机座，而大型电动机的机座都是用钢板焊接而成。2.转子转子主要部分由转子铁心、转子绕组和转轴等构成。（1）转子铁心转子铁心是电动机磁路的一部分，由0.5mm厚的硅钢片叠压而成。硅钢片外圆周上冲有槽形，以便浇铸或嵌放转子绕组。中小型异步电机的转子铁心大都直接安装在转轴上，而大型异步电机转子则固定在转子支架上，转子支架再套装固定在转轴上。（2）转子绕组转子绕组的作用是产生感应电动势和电流，并产生电磁转矩。其结构形式有鼠笼式和绕线式两种。①鼠笼式转子绕组鼠笼式转子绕组按制造绕组的材料可分为铜条转子绕组和铸铝转子绕组。铜条转子绕组是在转子铁心的每一槽内插入一根铜条，每一根铜条两端各用一端环焊接起来。铜条转子绕组主要用在容量较大的异步电动机中。小容量异步电动机为了节约用铜和简化制造工艺，绕组采用铸铝工艺将转子槽内的导条以及端环和风扇叶片一次浇铸而成，称为铸铝转子。如果把铁心去掉，绕组就像一个笼子，故称为鼠笼式绕组，如图2-5所示。由于两个端环分别把每一根导条的两端联接在一起，因此，鼠笼式转子绕组是一个自行闭合的绕组。②绕线式转子b绕线式转子绕组和定子绕组一样，是由嵌放到转子铁心槽内的线圈按一定规律组成的三相对称绕组。转子三相绕组一般接成星形，三个尾端连在一起，三个首端分别与装在转轴上图3-5电机的极距图3-6一对磁极定子磁场沿圆周的分布但与转轴绝缘的三个滑环相连接，再经电刷装置引出。当异步电动机起动或调速时，可以串接附加电阻，如图3-3所示。3.气隙异步电动机定子铁心与转子铁心之间的空气间隙称为气隙。气隙的大小对异步电动机的运行性能影响极大，气隙大则磁路磁阻大，由电网提供的励磁电流也大，使电机的功率因数降低。但是气隙过小时，将使电机装配困难，运行时可能会发生定转子铁心相擦，而且气隙过小时高次谐波磁场的影响增大，对电机产生不良影响，因此气隙又不能过小。一般情况下异步电动机的气隙在0.2mm～1.6mm之间。二、定子绕组的基本知识在三相异步电动机的结构中，定子绕组是三相异步电动机的核心部件，是实现电机机电能量转换的关键。在此有必要对定子绕组的结构作详细讨论。三相异步电动机对定子三相绕组的要求是：①各相绕组的磁势和电势要对称，阻抗要平衡。②绕组产生的磁势和电势在波形上接近于正弦波。③用铜量省，绝缘强度和机械强度高，散热条件好。④制造、维修方便。三相定子绕组按照槽内导体的层数分为单层绕组和双层绕组。单层绕组按联接方式不同分为整距式、链式、交叉式和同心式绕组等。双层绕组又分为迭绕组和波绕组。1、线圈线圈是构成绕组的基本单元，由一匝或多匝线圈串联而成。每个线圈在铁心槽内的直线部分是线圈产生感应电势的主要部分，故称为有效边或导体。在槽外的部分起把有效边连接起来的作用，称为端部，如图3-4所示。2、极距τ定子绕组通入电流后将产生磁场，磁极在定子圆周上是均匀分布的（如图3-5）。相邻两磁极轴线之间的距离称为极距，可用定子槽数或定子内圆弧长来表示：pZ21或p2Dπ（2-1）式中Z1为定子槽数，D为定子内径，p为电机的磁极对数，p2为极数。3、节距yy为一个线圈的两个有效边在定子圆周上跨过的距离（如图3-4），用槽数来表示。y=τ时称为整距线圈；yτ时称为短距线圈；yτ时称为长距线圈。由于长距线圈端部跨距大，用铜量大，故很少采用。由于磁场在圆周空间近似按正弦分布（如图3-6所示，由于N、S极下磁通的方向相反，故在N、S极下磁通密度反向），为abc图3-4线圈示意图a单匝线圈b多匝线圈c多匝线圈简化图使线圈的感应电势较大，应使y接近或等于τ。4、槽距角相邻两槽之间的距离用电角度表示，称为槽距角，即：1Z360p5、每极每相槽数q在每个磁极下每相所占有的槽数，称为每极每相槽数q。若定子绕组相数为m1，则：112pmZq第4页本次课要点三相异步电动机的极距、节距、槽距角、每极每相槽数课外作业本课小结与改进措施三相异步电动机的极距、节距、槽距角、每极每相槽数的定义，为下一步定子绕组的嵌装、接线打下基础。任课教师:张伟敏年月日