三相异步电动机的基本结构和工作原理课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 交流电动机的工作原理及特性,了解三相异步电动机的基本结构及工作原理；,掌握三相异步电动机的转矩特性和机械特性；,掌握三相异步电动机的连接方法和额定参数；,掌握三相异步电动机启动、调速和制动等各种特性；,掌握实现三相异步电动机启动、调速和制动的各种方法及它们的使用场所；,掌握单相异步电动机的工作原理和启动方法；,了解同步电动机的结构、工作原理、运行特性和启动方法。,5,1,三相异步电动机的基本结构和工作原理,一、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个部分组成，定子是不动的部分，转子是旋转部分，在定子和转子之间有一定的气隙。如图所示。,异步电动机的结构,上一页,下一页,返 回,上一节,下一节,图,6.1.1,三相笼式异步电动机的部件图,1,.,定子,定子由定子铁心、绕组以及机座组成。,定子铁心是磁路的一部分，它由,0.5mm,的硅钢片叠压而成，片与片之间是绝缘的，以减少涡流损耗。定子铁心的硅钢片的内圆冲有定子槽，槽中安放线圈，如图所示。硅钢片铁心在叠压后成为一个整体，固定于机座上。,定子绕组是电动机的电路部分。三相电动机的定子绕组分为三个部分对称地分布在定子铁心上，称为三相绕组，分别用,AX,、,BY,、,CZ,表示，其中，,A,、,B,、,C,称为,首端,，而,X,、,Y,、,Z,称为,末端,。,机座主要用于固定与支撑定子铁心。中小型异步电动机一般采用铸铁机座。根据不同的冷却方式采用不同的机座型式。,三相绕组接入三相交流电源，三相绕组中的电流定子铁心中产生,旋转磁场,。,2,.,转子,转子铁心也是电动机磁路的一部分，由硅钢片叠压而成。转子铁心装在转轴上。硅钢片冲片如图所示。,转子由铁心与绕组组成。,线绕式和鼠笼式两种电动机的转子构造虽然不同，但工作原理是一致的。转子的作用是,产生转子电流，即产生电磁转矩,。,鼠笼式异步电动机转子绕组是在转子铁心槽里插入铜条，再将全部铜条两端焊在两个铜端环上而组成，如图所示。,线绕式异步电动机转子绕组是由线圈绕组放入转子铁心槽内，并分为三相对称绕组，与定子产生的磁极数相同。线绕式转子通过轴上的滑环和电刷在转子回路中接入外加电阻，用以改善启动性能与调节转速，,对称三相绕组,通入对称三相电流,旋转磁场,(,磁场能量,),磁场绕组切,割转子绕组,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,上一页,下一页,返 回,上一节,下一节,二、三相异步电动机的工作原理,二、三相异步电动机的工作原理,1,定子旋转磁场,假设每相绕组只有一个线匝，分别嵌放在定子内圆周的,6,个凹槽之中。现将三相绕组的末端,X,、,Y,、,Z,相连，首端,A,、,B,、,C,接三相交流电源。且三相绕组分别叫做,A,、,B,、,C,相绕组。如图所示。,假定定子绕组中电流的正方向规定为从首端流向末端，且,A,相绕组的电流作为参考正弦量，即,i,A,的初相位为零，则三相绕组,A,、,B,、,C,的电流（相序为,ABC,）,的瞬时值为：,如图所示是这些电流随时间变化的曲线。,i,B,为,负，电流实际方向与正方向相反，即电流从,Y,端流到,B,端；,i,C,为,正，电流实际方向与正方向一致，即电流从,C,端流到,Z,端。,按右手螺旋法则确定三相电流产生的合成磁场，如图（,a,）,箭头所示。,i,A,=0,i,B,为,负，电流实际方向与正方向相反，即电流从,Y,端流到,B,端；,i,A,为,正，电流实际方向与正方向一致，即电流从,A,端流到,X,端。,此时的合成磁场如图（,b,）,所示，合成磁场已从,t,=0,瞬间所在位置顺时针方向旋转了,/3,。,i,C,=0,i,C,为,负，电流实际方向与正方向相反，即电流从,Z,端流到,C,端；,i,A,为,正，电流实际方向与正方向一致，即电流从,A,端流到,X,端。,此时的合成磁场如图（,c,）,所示，合成磁场已从,t,=0,瞬间所在位置顺时针方向旋转了,2,/3,。,i,B,=0,i,C,为,负，电流实际方向与正方向相反，即电流从,Z,端流到,C,端；,i,B,为,正，电流实际方向与正方向一致，即电流从,B,端流到,Y,端。,此时的合成磁场如图（,d,）,所示，合成磁场已从,t,=0,瞬间所在位置顺时针方向旋转了,。,按以上分析可以证明：当三相电流随时间不断变化时，合成磁场也在不断旋转，故称,旋转磁场。,2,旋转磁场的旋转方向,A,相绕组内的电流超前,B,相绕组内的电流,2,/3,，而,B,相绕组内的电流又超前,C,相绕组内的电流,2,/3,，,当三相交流电的,ABC,，,旋转磁场的旋转方向为从,ABC,，,即向顺时针方向旋转。,如果将定子绕组接至电源的三根导线中的,任意两根线对调,，例如，将,B,，,C,两根线对调，使,B,相与,C,相绕组中电流的相位对调，如图所示。,此时,A,相绕组内的电流超前,C,相绕组内的电流,2,/3,，而,C,相绕组内的电流又超前,B,相绕组内的电流,2,/3,，用上述同样的分析方法可知，此时旋转磁场的旋转方向将变为,ACB,，,即向逆时针方向旋转，如图所示，即与未对调前的旋转方向相反。,由此可见，要改变旋转磁场的旋转方向，只要把定子绕组接到电源的三根导线中的任意两根对调即可。,（,1,）,旋转磁场的产生,（一）旋转磁场,上一页,下一页,返回,上一节,下一节,图,6.2.2,二极旋转磁场,3,.,旋转磁场的极数与旋转速度,在交流电动机中，旋转磁场相对定子的旋转速度被称为同步速度，用,n,0,表示。,以上讨论的旋转磁场，具有一对磁极（磁极对数用,p,表示）即,p=,1,。,从上述分析可以看出，电流变化经过一个周期（变化,360,电角度），旋转磁场在空间也旋转了一转（转了,360,机械角度），若电流的频率为,f,，,旋转磁场每分钟将旋转,60,f,转，即：,如果把定子铁心的槽数增加,1,倍（,12,个槽），制成如图所示的三相绕组。,其中，每相绕组由两个部分串联组成，再将这三相绕组接到对称三相电源使通过对称三相电流，便产生具有两对磁极的旋转磁场。如图所示。,上一页,下一页,返回,上一节,下一节,电流变化一周,旋转磁场转一圈,电流每秒钟变化,50,周,旋转磁场转,50,圈,旋转磁场转,3000,圈,电流每分钟变化,(5060),周,p,=,1,时：,电流变化一周,旋转磁场转半圈,电流每秒钟变化,50,周,旋转磁场转,25,圈,旋转磁场转,1500,圈,电流每分钟变化,(2560),周,p,= 2,时：,上一页,下一页,返回,上一节,下一节,三相异步电动机的同步转速,60,0,p,f,n,=,min,）,r,/,(,p,1,2,3,4,5,6,n,0,/(r/min),3000,1500,1000,750,600,500,f,= 50 Hz,时,不同极对数时的同步转速如下,:,表,6.2.1,同步转速,p,为任意值时：,上一页,下一页,返回,上一节,下一节,从图可以看出，对应于不同时刻，旋转磁场在空间转到不同位置，此情况下电流变化半个周期，旋转磁场在空间只转过了,/2,，即,1/4,转，电流变化一个周期，旋转磁场在空间只转了,1/2,转。,由此可知，当旋转磁场具有两对磁极（,p,=2,）,时，其旋转速度仅为一对磁极时的一半。依次类推，当有,p,对磁极时，其转速为：,所以，旋转磁场的旋转速度与电流的频率成正比而与磁级对数成反比。,5,.,转,差率,S,由工作原理可知：转子的转速,n,（,电动机的转速）恒比旋转磁场的旋转速度,n,0,（,同步速度）要小。因为如果两种速度相等时，转子和旋转磁场没有,相对运动,，转子导体不切割磁力线，因此，不能产生电磁转矩，转子将不能继续旋转。因此，转子与旋转磁场之间的转速差是保证转子转速的主要因素，也是,异步电动机,的由来。,定义：转速差,(,n,0,-,n,),与同步转速,n,0,的比值称为异步电动机的转差率，用表示,S,，,即,转差率,S,是分析异步电动机运行特性的主要参数。,