三相笼型异步电动机

三相笼型异步电动机的工作原理1.概述电动机是把电能转换成机械能的设备。在机械、冶金、石油、煤炭、化学、航空、交通、农业以及其他各种工业中，电动机被广泛地应用着。随着工业自动化程度不断提高，需要采用各种各样的控制电机作为自动化系统的元件，人造卫星的自动控制系统中，电机也是不可缺少的。此外在国防、文教、医疗及日常生活中(现代化的家电工业中)电动机也愈来愈广泛地应用起来。2.结构及各部分的作用一般电动机主要由两部分组成：固定部分称为定子，旋转部分称为转子。另外还有端盖、风扇、罩壳、机座、接线盒等。定子的作用是用来产生磁场和作电动机的机械支撑。电动机的定子由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。定子绕组镶嵌在定子铁心中，通过电流时产生感应电动势，实现电能量转换。机座的作用主要是固定和支撑定子铁心。电动机运行时，因内部损耗而发生的热量通过铁心传给机座，再由机座表面散发到周围空气中。为了增加散热面积，一般电动机在机座外表面设计为散热片状。电动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。转子铁心也是作为电动机磁路的一部分。转子绕组的作用是感应电动势，通过电流而产生电磁转矩。转轴是支撑转子的重量，传递转矩，输出机械功率的主要部件。3.原理电动机的工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律和电磁力定律等基础上的。图6-10-1是三相交流异步电动机转子转动的原理图(图中只示出两根导条)，当磁极沿顺时针方向旋转，磁极的磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则来确定。因为运动是相对的，假如磁极不动，转子导条沿逆时针方向旋转，则导条中同样也能感应出电动势来。在电动势的作用下，闭合的导条中就产生电流。该电流与旋转磁极的磁场相互作用，而使转子导条受到电磁力F，电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩，转子就转动起来。4.分类按其功能可分为驱动电动机和控制电动机；按电能种类分为直流电动机和交流电动机；从电动机的转速与电网电源频率之间的关系来分类可分为同步电动机与异步电动机；按电源相数来分类可分为单相电动机和三相电动机；按防护型式可分为开启式、防护式、封闭式、隔爆式、防水式、潜水式；按安装结构型式可分为卧式、立式、带底脚、带凸缘等；按绝缘等级可分为E级、B级、F级、H级等。5.检验标准电动机的检验标准在国际上广泛采用的是国际电工委员会(IEC)的现行有效标准。我国电动机生产的国内标准主要是国家标准和行业标准。常用的标准有：GB755《旋转电机基本技术要求》；GB10068《旋转电机振动测定方法及限值》；GB10069《旋转电机噪声测定方法及限值》；GB1032《三相异步电动机试验方法》；GB1029《三相同步电机试验方法》；GB5171《小功率电动机通用技术要求》；JB1136《微型单相交流串激电动机和试验方法》；ZBK22007-88《Y系列三相异步电动机技术条件》等。6.检验电动机的性能检验分为检查试验和型式试验两大类。(1)检查试验项目包括：A.绕组对接地端及绕组相互之间的绝缘电阻的测定；B.耐电压试验；C.绕组在实际冷态下直流电阻的测定；D.电动机的空载试验；E.电动机的堵转试验；F.空载特性及运行平滑程度检查(轴承应平稳轻快，无停滞现象，声音均匀和谐而无有害杂音)；G.相序检查；H.直流，单相串激，交流整流子电机的火花试验；I.直流电动机固有转速调整率的测定；J.铭牌和接地标志检查；K.外观及外部装配质量检查(油漆、吊环、螺栓、接线盒等)；L.(内外包装强度，防潮措施，包装内的定位措施，随机文件及附件，中性包装因素的考核)；M.各类电机产品技术条件规定的其他检查试验项目。N.各类电机产品技术条件规定的其他检查试验项目。(2)遇到下述情况之一者,必须进行型式试验：①制造厂家首次试制或小批量生产时；②电动机设计或工艺发生重大变动时；③当出厂试验结果与从前进行的型式试验结果发生不可容许的偏差时；④成批的电动机定期抽试,至少每年一次。(3)产品型式试验内容：①温升负载试验；②噪声、振动的测定；③防护等级报告检查；④产品技术条件要求的其他型式试验项目。三相笼型异步电动机分类、结构、工作原理、参数和铭牌识读一、电动机的用途和分类1.用途：电动机用于把电能转换成机械能并输出转矩，从而带动其他机械运转。2.分类：直流电动机单相电动机同步电动机按系列分:J\JO2\JO3\JR\Y(国产\体积小\重量轻\节能)等系列电动机交流电动机按转子结构分:绕线式和鼠笼式电动机三相电动机异步电动机按工作方式分:连续\短时\间断等工作制电机按防护方式分:开启\防护\封闭\防爆\潜水电机按外型尺寸分:大型\趼\小型\微型电机三相电动机大小分类表大型中型小型微型中心高度㎜＞630355~630＜71定子铁心外径㎜＞1000500~1000100~500＜100电动机座号16号以上者11~15号者10号以下者三相异步交流电动机具有结构简单、维修方便、运行可靠的特点，与同容量的其他电动机比重量轻、成本低、价格便宜，因此得到广泛的应用。由于时间关系，我们只学习三相笼型异步电动机。二、三相笼型异步电动机的基本结构:,:,机座:由铸铁或铸钢铸成,用于支承定子铁心\定子绕组\转子定子铁心:由相互绝缘的硅钢片叠制而成,用于集磁和装放定子绕组绕组:铜线制成,三个绕组互成120,用于通入三相对称交流电以产生旋转磁场三相笼型异步电动机转子铁心:由相互绝缘的硅钢片叠制固定在转子轴上,用于集磁和装放转子导体转子转子导体多用铝铸成用于切割磁力线,通过感应电流和产生电磁力转轴由优质碳钢制成用于支承转子铁心并使其作定轴旋转和输出机械转矩三、三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的定子中的三个对称绕组通入对称三相交流电，就产生一个旋转磁场，旋转磁场按160/nfp旋转(f为交流电的频率,p为磁极对数),在转子绕组或鼠笼条产生感应电动势和感应电流，进而转子绕组或鼠笼条受到电磁力的作用，电磁力产生电磁转矩，转子在电磁转矩的作用下以1(1)nsn的转速转动起来；电动机的转向与旋转磁场的方向相同，任意对调两相电源线，就可改变电动机的转向。1．旋转磁场的形成、转速和方向下面以两极电动机说明旋转磁场的形成。设输入三相电流为:1sinUmiiIt2sin(120)VmiiIt3sin(120)WmiiIt则三相电流的波形图如图4.1ti1i2i3i901802703604.1图定子绕组中三相交流电的波形三相交流电在不同时刻产生的合成磁场的方向如图4.2所示从图4.2可见，对于一对极旋转磁场来说，电流变化一周，磁场旋转一周。若交流电的频率为f，两极旋转磁场的转速为1n（r/min），则fn601。旋转磁场的转速1n称为同步转速。对于p对磁极电机，电流变化一周，磁场旋转只转过1/p周，故pfn/601。所以，旋转磁场的转速1n与电流的频率为f成正比，与电机的磁极的对数成反比，即pfn/601式中1n——旋转磁场的转速，也叫同步转速，r/min；f——三相交流电的频率f，单位为赫兹（Hz）p——旋转磁场的磁极对数。综上所述，周期性变化交流电产生周期性变化的磁场，三相异步电动机的对称三相绕组通入对称三相交流电，就在对称三相绕组中建立一个旋转的合成磁场。对于p对磁极的电机，旋转磁场按1,60/()fpnfp为交流电频率为旋转磁极对数的转速旋转,其方向就是三相交流电的正序方向。任意调两相电源线，旋转磁场即转向。2．转子的转动原理图4.3三相异步电动机转子的转动原理图。旋转磁场以同步转速顺1n时针旋转，相当于磁场不动，转子逆时针切割磁力线，产生感应电流，用右手定则判定，转子半部分的感应电流流入纸面。有电流的转子在磁场中受到电磁力的作用，用左手定则判定，上半部分所受磁场力向右，下半部分所受磁场力向左，这两个力对转子转轴形成电磁转矩，使转子沿旋转磁场的方向以转速n旋转。任意对调两相电源线，旋转磁场即转向，就可改变电动机的转向。BBBU1U2V1V2W1W2U1U2V1V2W1W2U1U2V1V2W1W2123()0,,atiii=0时为负为正123(),btiii=90时为正、为负123(),ctiii=180时=0为正,为负BBU1U2V1V2W1W2U1U2V1V2W1W2123(),,dtiii=0时为负、为正123(),,etiii=0时=0为负为正4.2图两极旋转磁场的形成4.3图笼型转子转动原理3．三相交流异步电动机转差率s电动机总是以低于旋转磁场的转速转动。即n＜1n，异步电动机的同步转率1n与转子转速n之差，即1nn称为三相交流异步电动机的转速差。转速差(1nn)与1n之比称为异步电动机的转差率，用s表示。11nnsn或1(1)nsn转差率是异步电动机的一个重要参数,电动机的转速、转矩等参数都与它有关。四、三相异步电动机的铭牌识读及参数含义1.三相异步交流电动机型号识读举例Y100M2—4极数2号铁心机座代号，S代表短，M代表中，L代表长电动机中心高，㎜异步电动机2.三相绕组的接法：220V/380V，Δ/Y，电源电压为220V时用Δ接法，电源电压为380V时用Y接法。3.额定电压：铭牌上的电压值是指电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压，一般规定波动不大于5%。若一异步电动机上铭牌上标示额定电压380V，连接，而电源线电压为660V，若将此电动机绕组接成Y形，则电动机绕组上的线电压就是380V。4.额定电流：铭牌上的电流值是指电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电流。5.额定功率：铭牌上的功率是指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率值，它不是输入功率。6.额定转速：指电动机在额定电压、额定频率、额定功率下，转子每分钟的所转的圈数，通常额定转速比同步转速低2%~6%。二极电机的额定转速为2950r/min左右，四极电机的额定转速为1450r/min左右。7.电动机的绝缘等级和允许温升在发电机等电气设备中，绝缘材料是最为薄弱的环节。绝缘材料尤其容易受到高温的影响而加速老化并损坏。不同的绝缘材料耐热性能有区别，采用不同绝缘材料的电气设备其耐受高温的能力就有不同。因此一般的电气设备都规定其工作的最高温度。电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级，分Y、A、E、B、F、H、C级。允许温升是指电动机的温度与周围环境温度相比升高的限度。绝缘等级Y级A级E级B级F级H级C级极限温度（℃）90105120130155180180以上电机的绝缘等级决定于它所采用的绝缘材料的耐热等级。若一台电机主要部件的绝缘结构采用不同耐热等级的绝缘材料，其绝缘等级按绝缘材料的最低耐热等级考核。1W1V1U8.电动机的外壳防护等级IP为电动机的外壳防护等级表示国际防护代号，44为防护等级，数字越大，防护能力越强，见下表。第一位数字:表征防固体进入性能简述第2位数字:表征防液体进入性能简述0无防护电机0无防护电机1防护＞50mm固体的电机1防滴电机2防护＞12mm固体的电机215º防滴电机3防护＞2.5mm固体的电机3防淋水电机4防护＞1mm固体的电机4防溅水电机5防尘的电机5防喷水电机6防海浪电机7防浸水电机8潜水电机9.噪声级噪声级只反映人们对声音强度的感觉，不能反映人们对频率的感觉，而且，人耳对高频声音比对低频声音较为敏感。因此表示噪声的强弱必须同时考虑声压级和频率对人的作用，这种共同作用的强弱称为噪声级。噪声级可借噪声计测量。噪声计中设有A、B、C三种计权网络，其中A权网络能较好地模拟人耳听觉特性。由A网络测出的声级成为A声级，计作“dB（A）”。A声级越高，人们就觉得越吵闹。几种A声级的噪声级声音正常讲话火车驰过电动机开动喷气式飞机起飞火箭发射声级（dB）609011014019010.工作制（也叫定额）：电动机的工作方式。有S1S10共十类，常用的是S1S3这三类。S1为连续工作制，S2为短时工作制(运行与停歇交替进