三相笼型异步电动机

三相笼型异步电动机三相笼型异步电动机三相笼型异步电动机三相笼型异步电动机三相笼型异步电动机三相笼型异步电动机 电机和变压器一样，也是利用电磁感应原理工作电机和变压器一样，也是利用电磁感应原理工作的一种设备。它的主要作用是进行能量的转换，例如的一种设备。它的主要作用是进行能量的转换，例如电动机是将电能转换成机械能，可以带动其他设备工电动机是将电能转换成机械能，可以带动其他设备工作。发电机则是将其他能量转换成电能，不断提高我作。发电机则是将其他能量转换成电能，不断提高我们的生活质量。们的生活质量。了解电机的基本结构是我们今后使用或维护电动了解电机的基本结构是我们今后使用或维护电动机的第一步。机的第一步。电机有两大部分：定子和转子电机有两大部分：定子和转子 定子是指电机上所有固定不动的部分，主要部件是定子定子是指电机上所有固定不动的部分，主要部件是定子铁芯和定子绕组。铁芯和定子绕组。转子是指电机上旋转运动的部分，主要部件是转子铁芯转子是指电机上旋转运动的部分，主要部件是转子铁芯和转子绕组。和转子绕组。一、三相笼型异步电动机的基本结构一、三相笼型异步电动机的基本结构1 1、定子铁芯和定子绕组、定子铁芯和定子绕组1 1）定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成）定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成导磁部分。导磁部分。2 2）定子绕组：放在定子铁心内圆槽内）定子绕组：放在定子铁心内圆槽内导电部分。导电部分。2 2、转子铁芯和转子绕组、转子铁芯和转子绕组1)1)转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。2 2）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，形成一个多相对称短路绕组。形成一个多相对称短路绕组。二、三相电动机的铭牌二、三相电动机的铭牌1 1、型号、型号2 2、额定值、额定值1 1）额定功率）额定功率 额定功率是电动机在额定运行情况下，其轴上输出的额定功率是电动机在额定运行情况下，其轴上输出的 机机械功率。又称额定容量。械功率。又称额定容量。2 2）额定电压）额定电压 额定电压是指电动机在额定运行时定子绕组的线电压，额定电压是指电动机在额定运行时定子绕组的线电压，他同定子绕组的接法相对应。他同定子绕组的接法相对应。3 3）额定电流）额定电流 额定电流是电动机在额定运行时定子绕组的线电流。如额定电流是电动机在额定运行时定子绕组的线电流。如果铭牌上有两个电流值，则表示定子绕组在两种不同接法时果铭牌上有两个电流值，则表示定子绕组在两种不同接法时的线电流。的线电流。4 4）额定转速）额定转速 在额定电压下，输出额定功率时的转速称为额定转速在额定电压下，输出额定功率时的转速称为额定转速 5 5）绝缘等级）绝缘等级 绝缘等级是按电动机绕组所用的绝缘材料在使用时允许绝缘等级是按电动机绕组所用的绝缘材料在使用时允许的极限温度来划分的。的极限温度来划分的。6 6）工作方式）工作方式 工作方式是对电动机按铭牌上等额定功率持续运行时间工作方式是对电动机按铭牌上等额定功率持续运行时间的限制，分为的限制，分为“连续连续”、“短时短时”和和“断续断续”等。等。7 7）功率因数）功率因数电动机在额定运行状态下，定子电路的功率因数。异步电动机在额定运行状态下，定子电路的功率因数。异步电动机空载运行时定子电路的功率因数很低，只有电动机空载运行时定子电路的功率因数很低，只有0.20.20.30.3，随着负载的增加，功率因数也增加，在额定负载时一般为，随着负载的增加，功率因数也增加，在额定负载时一般为0.70.70.90.9，因此要，因此要避免空载运行。避免空载运行。8)8)接法接法 中、小容量的低压异步电动机，通常定子三相绕组的中、小容量的低压异步电动机，通常定子三相绕组的六个出线头都引出，可根据额定电压灵活地接成六个出线头都引出，可根据额定电压灵活地接成“Y Y”形或形或“D D”形。形。U1 V1 W1U1 V1 W1W2 U 2 V2W2 U2 V2D联结联结Y联结联结三相异步三相异步电动机是电动机是如何转动如何转动起来的？起来的？固定不动的转子绕组和旋转的固定不动的转子绕组和旋转的定子磁场相切割而感应电动势。定子磁场相切割而感应电动势。转子绕组是闭合的，因此感应电动势在绕组中产生感应转子绕组是闭合的，因此感应电动势在绕组中产生感应电流。感应电流的方向与感应电动势的方向相同。电流。感应电流的方向与感应电动势的方向相同。载流的转子绕组处在磁场中，载流的转子绕组处在磁场中，必定受到必定受到电磁力电磁力的作用。的作用。两个电磁力的大小相等、方向两个电磁力的大小相等、方向相反，因此对电动机转轴形成了相反，因此对电动机转轴形成了电磁转矩电磁转矩。于是转子就顺着定子于是转子就顺着定子磁场的方向转动起来。磁场的方向转动起来。N NS S模型电机的定子磁极模型电机的转子绕组eei2FFn0n用右手定则判断用左手定则判断三、三、三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 三相异步电动机的三相定子绕组以互隔三相异步电动机的三相定子绕组以互隔1201200的方式嵌的方式嵌放在定子铁芯中。当三个绕组分别接入三相交流电后，便放在定子铁芯中。当三个绕组分别接入三相交流电后，便可以产生旋转磁场。可以产生旋转磁场。实际三相电动机实际三相电动机的旋转磁场是如的旋转磁场是如何产生的呢？何产生的呢？t0iA AX XB BY YC CZ Z 规定：电流为正值时，电流从绕组首规定：电流为正值时，电流从绕组首端流入，从末端流出；电流为负值时，电端流入，从末端流出；电流为负值时，电流从绕组末端流入，从首端流出。流从绕组末端流入，从首端流出。A AX XB BY YC CZ Zt0it t=0=0时电流和磁场情况时电流和磁场情况 A A、C C两相电流两相电流t=0t=0时为正，因此首端流入、末端流出。时为正，因此首端流入、末端流出。B B相电流相电流t=0t=0时为负，末端流入、首端流出。时为负，末端流入、首端流出。电流入电流入 电流出电流出N NS Sn0相邻线圈电流流向一致，在气隙中生成合成磁场。相邻线圈电流流向一致，在气隙中生成合成磁场。t0it=120A AX XB BY YC CZ Zt t=120=120时电流和磁场情况时电流和磁场情况 N NS Sn0 可见当电流随时间变化可见当电流随时间变化120120，电动机的磁场在空间，电动机的磁场在空间的位置也随之旋转了的位置也随之旋转了120120。观察电流波形图及电机示意图可看出，合成观察电流波形图及电机示意图可看出，合成磁场的转向取磁场的转向取决于三相电流的顺序决于三相电流的顺序，A ABCBC正序时气隙磁场顺时针旋转。正序时气隙磁场顺时针旋转。t0it=240A AX XB BY YC CZ Zt=240时电流和磁场情况时电流和磁场情况 N NS Sn0 观察电流波形图及电机示意图可看出，合成观察电流波形图及电机示意图可看出，合成磁场的转向取磁场的转向取决于三相电流的顺序决于三相电流的顺序。t0it=360A AX XB BY YC CZ Z N NS Sn0 电流随时间变化一周电流随时间变化一周，电动机的气隙磁场在空间的位置，电动机的气隙磁场在空间的位置也顺时针旋转了也顺时针旋转了360360。表明。表明磁场的旋转速度与电流变化的磁场的旋转速度与电流变化的频率有关。频率有关。t=360时电流和磁场情况时电流和磁场情况归纳：归纳：只要三相异步机的对称三相定子绕组中通入对只要三相异步机的对称三相定子绕组中通入对称三相交流电，就会在定子和转子之间的气隙中产称三相交流电，就会在定子和转子之间的气隙中产生一个生一个随时间变化的随时间变化的旋转磁场旋转磁场旋转磁场旋转磁场。A AX XB BY YC CZ Z n0三相异步电动机工作原理概括三相异步电动机工作原理概括 在电动机对称三相定子绕组在电动机对称三相定子绕组中通入对称三相交流电流中通入对称三相交流电流产生气隙旋转磁场产生气隙旋转磁场N NS S 转子导体与磁场相切割，转子导体与磁场相切割，生成感应电动势、感应电流生成感应电动势、感应电流载流导体受电磁力的作用形成力偶载流导体受电磁力的作用形成力偶力偶对电机转轴形成电磁转矩力偶对电机转轴形成电磁转矩从而使固定不动的转子顺着旋转磁场的方向转动起来。从而使固定不动的转子顺着旋转磁场的方向转动起来。FF 若要改变电动机的旋转方向，只需若要改变电动机的旋转方向，只需任调通入定任调通入定子绕组中两相电流的相序即可子绕组中两相电流的相序即可。很明显，电动机上存在两个转速，一个是旋很明显，电动机上存在两个转速，一个是旋转磁场转速转磁场转速n0，一个是转子的转速一个是转子的转速n。电动机的电动机的转速转速n能等于能等于旋旋转磁场的转速转磁场的转速n0吗？吗？如果二者相等，则转子与旋转磁场之间如果二者相等，则转子与旋转磁场之间产生感应电流产生感应电流成为载流导体成为载流导体不是载流导体不是载流导体就无法在磁场中就无法在磁场中就就没有了相对切割没有了相对切割转子不切割磁场转子不切割磁场就不能就不能受力受力不受力不受力电动机就永远转运不起来。电动机就永远转运不起来。n n n n0 0，异步异步！三相电动机旋转三相电动机旋转磁场的转速与哪磁场的转速与哪些因素有关？些因素有关？1 1、电流频率、电流频率 电流随时间变化一周，电动机的旋转磁场旋电流随时间变化一周，电动机的旋转磁场旋转了转了360360。即：磁场转速即：磁场转速n0与电流频率与电流频率f成正比。成正比。2 2、磁极对数、磁极对数磁场转速随定子磁极数的增加而发生变化。磁场转速随定子磁极数的增加而发生变化。四极电机四极电机A AA A B B Y Y C C Z Z X XX X B BY YC CZ ZA AX XB BY YC CZ ZS SN N 二极电机二极电机四极旋转磁场转速的分析A AA A B B Y Y C C Z Z X XX X B BY YC CZ Zt0it=0时 t=120时A AA A B B Y Y C C Z Z X XX X B BY YC CZ Z 电流变化电流变化120120，旋转磁场在空，旋转磁场在空间的位置仅转过了间的位置仅转过了6060；当电流；当电流变化变化360360时，四极电动机的旋转时，四极电动机的旋转磁场才能旋转磁场才能旋转180180。显然，。显然，四极四极旋转磁场的转速是二极电机旋转磁场的转速是二极电机1/21/2。综合分析，可得电动机旋转磁场的转速与频率、综合分析，可得电动机旋转磁场的转速与频率、极对数之间的关系为：极对数之间的关系为：r/0min)/(60分转pfn=即：异步电动机旋转磁场的转速与电源频率成正比，即：异步电动机旋转磁场的转速与电源频率成正比，与电机的极对数成反比。与电机的极对数成反比。由于电动机转速由于电动机转速n与与n0之间存在速度差，因此我们选用一之间存在速度差，因此我们选用一个参数个参数转差率转差率s来表示来表示n与与n0的关系。的关系。(1)(1)电动机起动瞬间，电动机转速电动机起动瞬间，电动机转速n=0，转差率，转差率s=1；(2)(2)电动机转速最高时，转速电动机转速最高时，转速nn0，转差率，转差率s 0；(3)(3)电动机运行过程中，转速电动机运行过程中，转速0nn0，转差率，转差率0s T TL L，电动机就，电动机就会加速运行；若会加速运行；若T T TN动力动力小于阻力小于阻力 电机稳定运行状态被破坏电机稳定运行状态被破坏转速转速 n下降下降转差率转差率s上升上升转子电路感应电动势增加转子电路感应电动势增加电流电流I2增大增大定子电流定子电流I1随随之增大之增大电磁转矩电磁转矩T增大至增大至T当当T=TL时时电动机转速重新电动机转速重新稳定在稳定在n上，此时上，此时nn。特性曲线的。特性曲线的N点向右移。点向右移。显然，把转矩特性曲线旋转显然，把转矩特性曲线旋转90后后即可得到即可得到机械特性曲线。机械特性曲线。额定转速最大电磁转矩起动电磁转矩 电机稳定运行在电机稳定运行在 TL=TN。当负载减少时，。当负载减少时，TLn。沿特性曲线左移。沿特性曲线左移。NN35 以上有不当之处，请大家给与批评指正，以上有不当之处，请大家给与批评指正，谢谢大家！谢谢大家！