三相异步电动机的结构与工作原理概要

三相异步电动机的结构与工作原理一、能力目标二、仪器与设备三、项目要求（一）了解常用交流电动机的主要用途和分类电动机是一种将电能转换为机械能的动力设备，应用十分广泛，它具有结构简单、价格低廉、坚固耐用、使用维护方便等优点。异步电动机又分为三相电动机和单相电动机，单相电动机功率小，多用于小型机械设备或家用电器；三相电动机功率大，多用于工矿企业中。交流电动机按工作原理的不同分为同步电动机和异步电动机。三相异步电动机的结构与工作原理三相异步电动机按防护方式不同分为开起式、防护式、封闭式和防爆式；按转子结构不同可分为笼型和绕线转子；根据安装方式不同可分为卧式和立式；根据电动机轴伸不同又分为单轴伸和双轴伸。在使用中，对不要求调速和起动性能要求不高的场合，如各种机床、水泵、通风机等生产机械上应优先选用三相异步电动机；对要求大起动转矩的生产机械，可选用高起动转矩的三相笼型异步电动机，如斜槽式、深槽式或双笼型异步电动机。对启动、制动比较频繁、起动、制动转矩较大，而且有一定调速要求的生产机械，应优先选用三相绕线转子异步电动机；对要求大功率、恒转速和改善功率因数的场合，应选用三相同步电动机。一般情况下应选用卧式电动机和单轴伸电动机；在干燥清洁的环境应使用开起式电动机；防护式电动机适用于比较干燥、灰尘不多、无腐蚀气体和爆炸性气体的环境；封闭式电动机用于潮湿、尘土多、有腐蚀性气体、易引起火灾和已受风雨侵蚀的环境中；密闭式电动机则用于浸入水中的机械。三相异步电动机的结构与工作原理（二）了解交流电动机的结构及各部分的作用三相异步电动机均由定子和转子两大部分组成，定子和转子之间留有0.25～2mm的空气隙。三相异步电动机的结构与工作原理图5-1三相笼型异步电动机的组成部件图转子和转子线圈定子和励磁线圈一三相异步电动机的结构与工作原理三相笼型异步电动机的组成如图5-1所示。1．定子电动机的静止部分称为定子，主要包括定子铁心、定子绕组、机座、端盖、风罩等部件。（1）定子铁心定子铁心是电动机磁路的一部分，并放置定子绕组。为了减小定子铁心中的损耗，铁心一般用厚0.35—0.5mm、表面有绝缘层的硅钢片冲片叠装而成，在铁心片的内圆冲有均匀分布的槽，以嵌放定子绕组。定子铁心冲片的具体结构如图5-2所示。三相异步电动机的结构与工作原理三相对称绕组AX，BY，CZ定子和转子硅钢冲片三相异步电动机的结构与工作原理（2）定子绕组定子绕组的作用是通入三相对称交流电，产生旋转磁场。它是由嵌放在定子铁心槽中的线圈按一定规律连接而成的。定子三相绕组的结构完全对称，一般有六个出线端，置于电动机机座的接线盒内，可按需要将三相绕组接成星形（Y）接法或三角形（△）接法，如图5-15,16所示。（3）机座机座的作用是为了固定定子铁心和定子绕组，并通过两侧的端盖和轴承来支撑转子，同时保护整台电动机的电磁部分和散发电动机运行中产生的热量。三相异步电动机的结构与工作原理出线端排列线电压铭牌：Y/△－接线方式380/220－不同接线应加的线电压短路片相电压三相异步电动机的结构与工作原理2．转子转子是电动机的旋转部分，由转子铁心、转子绕组、转轴和风叶等组成。（1）转子铁心转子铁心也是电动机磁路一部分，一般用0.5mm厚、相互绝缘的硅钢片冲制叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的槽，用来安置转子绕组，如图5-2（b）所示。转子铁心固定在转轴或转子支架上。为了改善电动机的启动及运行性能，笼型异步电动机转子铁心一般采用斜槽结构，如图5-1所示。（2）转子绕组转子绕组的作用是产生感应电动势和电流，并在旋转磁场的作用下产生电磁力矩而使转子转动。转子绕组根据结构不同分为笼型和绕线型两种。三相异步电动机的结构与工作原理1）笼型转子通常有两种不同的结构型式，一种结构为铜条转子，即在转子铁心槽内放置没有绝缘的铜条，铜条的两端用短路环焊接起来，形成一个笼型的形状，如图5-5（a）所示。另一种结构为中小型异步电动机的笼型转子，一般为铸铝式转子，将熔化了的铝浇铸在转子铁心槽内成为一个完整体，连两端的短路环和风扇叶片一起铸成，图5-5（b）为铸铝转子结构。图5-5笼型转子绕组(a)铜条转子绕组；(b)铸铝转子三相异步电动机的结构与工作原理2）绕线转子绕线型转子绕组也是一个对称三相绕组，绕组的结构形式与定子绕组相似，也采用由绝缘导线绕制的三相绕组或成型的三相绕组嵌入转子铁心槽内，并作星形联结，三个引出端分别接到转轴上的三个与转轴绝缘的集电环上，再通过电刷装置与外电路相接。如图5-6所示，外电路与变阻器相接，通过调节该变阻器的电阻值来改善异步电动机的启动及调速性能。图5-6绕线型转子绕组与外加变阻器的联结1-铜条转子绕组2-电刷3-变阻器ABC三相异步电动机的结构与工作原理（3）其他附件1）轴承轴承用来连接转动部分与固定部分，目前都采用滚动轴承以减小摩擦阻力。2）轴承端盖轴承端盖用来保护轴承，使轴承内的润滑脂不致溢出，并防止灰、砂、脏物等浸入润滑脂内。3）风扇风扇用于冷却电动机。三相异步电动机的结构与工作原理（三）掌握三相异步电动机的铭牌数据的含义三相异步电动机的铭牌如图5-7所示。它标出了电动机的主要技术数据，供正确选用电动机之用。三相异步电动机型号Y2-132S-4编号5.5kW11.7A380V1440r/minLW82dB接法△防护等级IP4450Hz45kg标准标号工作制SIB绝缘等级年月XX电机厂图5-7三相异步电动机铭牌三相异步电动机的结构与工作原理1．型号（Y2-132S-4）Y2-132S-4磁极数机座类别（L长机座，M中机座，S短机座）中心高度（mm）设计序号异步电动机三相异步电动机的结构与工作原理2．额定功率（5.5kW）电动机在额定工作状态下、即额定电压、额定负载和规定冷却的条件下运行时，转轴上输出的机械功率。3．额定电流（11.7A）电动机在额定状态下运行时定子电路输入的线电流。4．额定电压（380V）电动机正常运行时电源线电压。5．额定转速（1440/rmin）电动机在额定状态下运行时的转速。6．接法（△）电动机定子三相绕组与交流电源的连接方法，小型电动机（3kW以下）大多数采用星形(Y)联结，大中型电动机（4kW以上）采用三角形（△）联结。•电动机铭牌上不标的额定数据•额定功率因数cosψN•额定效率ηN%100cos3NNNNNIUP额定转矩TN绕线式异步电动机转子静止时滑环电压和转子额定电流通常手册上给出的数据就是额定值三相异步电动机的结构与工作原理n0neiNSf磁场闭合线圈e方向用右手定则确定f方向用左手定则确定磁场旋转三相异步电动机的结构与工作原理(四)三相异步电动机的工作原理磁极旋转导体切割磁力线产生感应电动势vlBe（右手定则）闭合导线产生电流i（左手定则）通电导线在磁场中受力ilBfn0neif三相异步电动机的结构与工作原理1.线圈跟着磁场旋转→两者转动方向一致结论：2.线圈比磁场转得慢0nnn0neiNSf异步三相异步电动机的结构与工作原理三相异步电动机的结构与工作原理YBZXAC转子定子定子绕组（三相）机座三相定子绕组：产生旋转磁场。转子：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。（五）旋转磁场三相异步电动机的结构与工作原理旋转磁场的产生AYCBZ0n()电流入X240sin120sinsintIitIitIimCmBmAAiBiCimIt三相异步电动机的结构与工作原理旋转磁场的产生240sin120sinsintIitIitIimCmBmAAiBiCitmI0t60t120t180tBiAXBYCZAiCi三相异步电动机的结构与工作原理0tAXYCBZNSAiBiCimItBiAXBYCZAiCi合成磁场方向：向下三相异步电动机的结构与工作原理180tXBZ0nAYC60tAXYCBZSN0n60A120tXYCBZ0nAXYCBZNS0tAiBiCitmI三相异步电动机的结构与工作原理旋转方向：取决于三相电流的相序。0n0n改变电机的旋转方向：换接其中两相。AiBiCimItAiCiBimIt三相异步电动机的工作原理对称三相绕组通入对称三相电流旋转磁场(磁场能量)转子绕组中产生e和i转子绕组在磁场中受到电磁力的作用转子旋转起来机械负载旋转起来三相交流电能输出机械能量三相异步电动机的结构与工作原理三相异步电动机的结构与工作原理电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速（额定转速）:n电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但异步电动机0nn无转距转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流如果0nn三相异步电动机的结构与工作原理转差率的概念：)(s00nnns异步电机额定运行中:%9~1s转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：转差率最小），转子最大转速(00snn电动机起动瞬间:1,0sn（转差率最大）三相异步电动机的结构与工作原理旋转磁场的旋转速度称为同步转速。旋转磁场的转速为式中——旋转磁场转速（也称同步转速）（r／min）；——三相交流电频率（Hz）；——磁极对数。1fp分）转/(6010pfn0n三相异步电动机的结构与工作原理分）转/(6010pfn00nnns转子感应电流的频率：pnnf6002pnnnn60000pnf60011sf三相异步电动机的结构与工作原理小结•重点•了解三相异步电动机结构•对异步电动机铭牌数据、额定值的含义要非常熟悉：•难点•本章在分析问题时较难理解的是定子旋转磁场与转子运动的相对性