三相交流异步电动机的结构及工作原理

下一页总目录章目录返回上一页电动机的分类：电动机交流电动机直流电动机三相电动机单相电动机同步电动机异步电动机他励、并励电动机串励、复励电动机第2章交流电动机主讲：李园园江苏省赣榆中等专业学校下一页总目录章目录返回上一页异步电动机的应用非常广泛：在工业方面：中、小型轧钢设备，机床、轻工机械、起重机械，矿山机械等。在农业方面：脱粒机、粉碎机、排灌机械及加工机械。在家用电器方面：电风扇、空调机、洗衣机、电冰箱等。1.交流电动机按电机定子相数分三相异步电动机、两相异步电动机、单相异步电动机。2.按电机的转子结构分鼠笼型异步电动机、绕线型异步电动机2.1三相异步电动机的用途及分类下一页总目录章目录返回上一页电动机的外形2.2三相异步电动机的构造与工作过程下一页总目录章目录返回上一页三相异步电动机的构造下一页总目录章目录返回上一页三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。下一页总目录章目录返回上一页三相异步电动机的基本结构示意图三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。定子下一页总目录章目录返回上一页三相异步电动机的基本结构示意图三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。定子转子轴承端盖机座下一页总目录章目录返回上一页1.定子三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组组成。定子绕组机座铁心基本作用：产生旋转磁场。下一页总目录章目录返回上一页（1）定子铁心是由冲有槽孔的硅钢片叠压而成。定子硅钢片下一页总目录章目录返回上一页（2）在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组。AXBYCZABCZXYAXBYCZAXBYCZABCZXY定子绕组星接定子绕组角接端子下一页总目录章目录返回上一页（3）机座作用：固定定子铁心，保护整台电机材料：铸铁（中小型）钢板（大型）2、转子电动机的旋转部分为转子，由转子铁心、转子绕组、转轴及风叶等组成。（1）转子铁心作用：电动机磁路一部分材料：0.5mm相互绝缘硅钢片基本作用：产生电磁转矩。下一页总目录章目录返回上一页（2）转子绕组作用：产生感应电流和电动势，在旋转磁场作用下产生电磁转矩分类：a、笼型转子结构：单笼型、双笼型、深槽式，其中单笼型又分铸铝和铜条转子。下一页总目录章目录返回上一页b、绕线转子结构：与定子绕组具有相同极数的三相对称绕组接法：星形，首端接到转轴上的滑环，再通过定子端盖上的电刷与外电路相连。下一页总目录章目录返回上一页鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：鼠笼式：结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。绕线式：结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。下一页总目录章目录返回上一页2.2.2旋转磁场120sin120sinsinmCmBmAtIitIitIi定子三相绕组通入三相交流电(星形联接)BiAXBYCZAiCi1.旋转磁场的产生CiAiBiitmIo下一页总目录章目录返回上一页iCiAiBitmIo0n规定i:“+”首端流入，尾端流出。i:“–”尾端流入，首端流出。AYCBZX(•)电流出()电流入下一页总目录章目录返回上一页CiBiAiitAXYCBZAXYCBZAXYCBZNS三相电流合成磁场的分布情况0t60t合成磁场方向向下合成磁场旋转60°0n6090t合成磁场旋转90°600mIoSNSN下一页总目录章目录返回上一页AAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°取决于三相电流的相序2.旋转磁场的旋转方向结论：任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转。0t60t任意调换两根电源进线(电路如图)CiAXCZBYAiBi0mICiBiAitiomINSNS下一页总目录章目录返回上一页0t3.旋转磁场的极对数P当三相定子绕组按图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场，即：1pCiBiAioimItBiAXBYCZAiCiAXYCBZNS下一页总目录章目录返回上一页若定子每相绕组由两个线圈串联，绕组的始端之间互差60°，将形成两对磁极的旋转磁场。C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AiBiCiXAAXBYBYCCZZ下一页总目录章目录返回上一页极对数2p旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AiBiCiAXXNSZCZBYBYACSNBiCiAiimIt0下一页总目录章目录返回上一页4.旋转磁场的转速分）转/(6010fn工频：Hz501f分）转/(30000n旋转磁场的转速取决于磁场的极对数p=1时0mICiBiAitiomINSAXYCBZNSAXYCBZNSAXYCBZNS下一页总目录章目录返回上一页XNSAXABZCYZCYBSN0t60tp=2时BiCiAiitmI0分）转/(150026010fn0n30AXXZCZBYBYACNSNS下一页总目录章目录返回上一页旋转磁场转速n0与极对数p的关系)/(6010分转pfn2p180分）转/(50011p360分）转/(0003极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速)f(Hz5013p120分）转/(00014p分）转/(75090旋转磁场转速n0与频率f1和极对数p有关。可见:下一页总目录章目录返回上一页2.2.2电动机的转动原理1.转动原理AXYCBZ定子三相绕组通入三相交流电分）转/(6010pfn方向:顺时针切割转子导体Blv右手定则感应电动势E20旋转磁场感应电流I2旋转磁场BlI左手定则电磁力FF电磁转矩TnvF0nNS下一页总目录章目录返回上一页8.2.3转差率旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为转差率。由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但转子转速n不可能达到与旋转磁场的转速相等，即0nn异步电动机如果:0nn无转子电动势和转子电流转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切割转子导条无转矩因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。下一页总目录章目录返回上一页异步电动机运行中:%~s)91(转子转速亦可由转差率求得0)(1nns%10000nnns转差率s例1：一台三相异步电动机，其额定转速n=975r/min，电源频率f1=50Hz。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知：n0=1000r/min,即p=3额定转差率为2.5%100%10009751000%10000nnns下一页总目录章目录返回上一页8.4三相异步电动机的起动8.4.1起动性能起动问题：起动电流大，起动转矩小。一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5~7倍;电动机的起动转矩为额定转矩的(1.0~2.2)倍。大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作频繁起动时造成热量积累，使电机过热后果：原因：起动：n=0，s=1,接通电源。起动时，n=0，转子导体切割磁力线速度很大，转子感应电势转子电流定子电流下一页总目录章目录返回上一页8.4.2起动方法(1)直接起动二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。(2)降压起动：星形-三角形(Y－)换接起动自耦降压起动（适用于鼠笼式电动机）(3)转子串电阻起动（适用于绕线式电动机）以下介绍降压起动和转子串电阻起动。下一页总目录章目录返回上一页ZUIll3:Y星形联结时ZUIll3三角形联结时：设：电机每相阻抗为Z31YllII1.降压起动(1)Y－换接起动降压起动时的电流为直接起动时的31YlIZlU+－起动U1U2V1V1W1W2lIlU+－Z正常运行U1U2V1V2W1W2下一页总目录章目录返回上一页Y－起动器接线简图L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1△动触点Y动触点静触点下一页总目录章目录返回上一页Y－起动器接线简图Y起动L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1起动UPU1+＿Ul+＿U2V1V2W1W2下一页总目录章目录返回上一页Y－起动器接线简图工作L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2正常运行Ul+＿U1V1V2W1W2下一页总目录章目录返回上一页lUU31P(a)仅适用于正常运行为三角形联结的电机。)(2StUT(b)Y－起动ststTIY－换接起动适合于空载或轻载起动的场合Y-换接起动应注意的问题ΔSYtst31TT正常运行UlU1W2V2W1+＿U2V1UP起动+＿Ul+＿U1W2V2W1U2V1下一页总目录章目录返回上一页(2)自耦降压起动L1L3L2FUQQ2下合：接入自耦变压器，降压起动。Q2上合：切除自耦变压器，全压工作。合刀闸开关QQ2自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成Y形不能采用Y－起动的鼠笼式异步电动机。下一页总目录章目录返回上一页R12220220)(st2IIRXREIRR滑环电刷定子转子起动时将适当的R串入转子电路中，起动后将R短路。起动电阻2.绕线式电动机转子电路串电阻起动•下一页总目录章目录返回上一页若R2选得适当，转子电路串电阻起动既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。R2Tst22022212stXRURKT22'RRstTTOn0nmaxT2R2RstT转子电路串电阻起动的特点下一页总目录章目录返回上一页方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。电动机正转电动机反转三相异步电动机的正、反转电源~UVWM3~UVW电源~M3~下一页总目录章目录返回上一页例1:A2849230880380310453...1)NNN3N2Ncos310UPI解:一台Y225M-4型的三相异步电动机，定子绕组△型联结，其额定数据为：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cosN=0.88，Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：1)额定电流IN?2)额定转差率sN?3)额定转矩TN、最大转矩Tmax、和起动转矩TN。下一页总目录章目录返回上一页2）由nN=1480r/min，可知p=2（四极电动机）minr15000/n013.015001480150000Nnnns3）mN429014804595509550NN2N.nPTmN9638429022)(NNmaxmax...TTTTmN8551429091)(NNstst...TTTT下一页总目录章目录返回上一页在上例中(1)如果负载转矩为510.2N•m,试问在U=UN和U´=0.9UN两种情况下电动机能否起动？（2）采用Y-换接起动时，求起动电流和起动转矩。又当负载转矩为起动转矩的80%和50%时，电动机能否起动？解:(1)在U=UN时Tst=551.8N•m510.2N.mmN2510mN4478551902st...T不能起动(2)Ist=7IN=784.2=589.4AA519645983131ststY..IIΔ在U´=0.9UN时能起动例2:下一页总目录章目录返回上一页在80%额定负载时132329183%8042909183%80NstY....TT不能起动在50%额定负载时121459183%5042909183%50NstY....TT可以起动mN918385513131ststY..TTΔ(3)下一页总目录章目录返回上一页对