三相异步电动机的结构与工作原理

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,*,课题三 交流电机的应用,异步电机,同步电机,异步发电机,异步电动机,三相异步电动机,三相异步电动机具有结构简单、制造方便、价格低廉、运行可靠等一系列优点；还具有较高的运行效率和较好的工作特性，能满足各行各业大多数生产机械的传动要求。异步电动机还便于派生成各种专用、特殊要求的形式，以适应不同生产条件的需要。,任务,1,认识三相异步电动机,交流旋转电机,转子转速与磁场转速相等,转子转速与磁场转速不相等,单相异步电动机,用于家用电器和医疗仪器中,用于风力发电机等特殊场合,在各种电动机中应用最广、需要量最大。工业生产、农业机械化、交通运输、国防工业等电力拖动装置中，有,90%,采用三相异步电动机。,一、三相异步电动机的特点和用途,洗衣机电机,吸油烟机电机,Z3050,钻床,三相异,步电动,机,异步电动机的应用举例,单相异,步电动,机,三相笼型异步电动机的部件图,1,.,定子,定子铁心：由内周有槽,的硅钢片叠成。,U,1,-U,2,V,1,-V,2,W,1,-W,2,定子绕组,机座：铸钢或铸铁,首端,1,末端,2,三相异步电动机的结构的不同分为笼型和绕线型异步电动机两大类。,二、三相异步电动机的结构,绝缘铜线或铝线绕制；,嵌放在定子槽中,三相定子绕组可连接成星形或三角形,若各相绕组的额定电压是,220V,定子绕组必须接成,星形,各相绕组的额定电压是,380V,定子绕组必须接成,三角形,一般电源电压,380V,转子,:,在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。,2.,转子,鼠笼转子,转子铁心：,由外周有槽的硅钢片叠成。,(1,),鼠笼式转子,铁芯槽内放铜条，端,部用短路环形成一体。,或铸铝形成转子绕组。,同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。,(2),绕线式转子,鼠笼式转子,绕线型异步电动机的结构,绕线式转子,(a),绕线式转子的结构,绕线式转子的特点是可以通过滑环和电刷在转轴上的三个铜环上，通过一组电刷把转子绕组从三个接线端引出来并与外电路相连接。,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。,三相异步电动机的定子铁心中放入三相定子绕 组。,接入三相对称电源。,定子绕组,U,1,U,2,V,1,V,2,W,1,W,2,U,1,V,1,W,1,i,u,i,v,i,w,定子绕组,Y,接, t,0,2,i,u,i,w,i,v,i,(,),电流入,(),电流出,规定,i,:,“+”,首端流入，尾端流出。,i,:,“,”,尾端流入，首端流出。,1,.,旋转磁场的产生,五、三相异步电动机的工作原理,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,t,= 120,t,= 60,t,= 0,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,N,N,N,S,S,S,+,U,1,V,1,W,1,i,u,i,v,i,w,U,1,V,1,W,1,i,u,i,v,i,w,U,1,V,1,W,1,i,u,i,v,i,w,t,=0,i,u,= 0,i,v,为,负,值,i,w,为,正,值,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,t,=0,360,240,120,t,= 120,t,= 240,t,= 360,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,N,S,N,N,N,S,S,S, t,0,2,i,u,i,w,i,v,i,N,S,N,S,N,S,N,S,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,空间相差,120,角的三相绕组，通入对称三相电流时，产生的是一对磁极的旋转磁场，,磁场的旋转方向,与绕组中电流的相序一致。,如果改变流入三相绕组的电流相序,就能改变旋转磁场的旋转方向，三相异步电动机的旋转方向也就跟着改变。,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,N,S,如果电流的相序为,U-V-W-U,则旋转磁场为顺时针方向。,n,0,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,N,S,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,N,S,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,N,S,2,.,旋转磁场的旋转方向, t,0,i,u,i,w,i,v,i,t,=0,360,240,120,U,1,V,1,W,1,i,u,i,w,i,v,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,N,S,t,= 120,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,N,S,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,N,S,t,=0,t,= 240,绕组中电流的相序为,U- W - V -U,，,磁场逆时针旋转。,把三相异步电动机的三根线任意调换两根与电源相接，电动机旋转方向反向。,t,= 360,方法：,将电源,任意两相互换,相接,(,改变相序,),，就可实现反转。,三相异步电动机的正、反转,正转,反转,U,V,W,M,3,电 源,U,V,W,M,3,电 源,U,U,V,V,W,W,N,S,N,S,N,S,N,S,N,S,N,S,N,S,N,S,N,S,2.,接法,电动机三相定子绕组的接线方法。,接线盒,接线盒,接,Y,接,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：,o,t,U,U,V,V,W,W,U,U,V,W,V,W,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。,U,1,U,2,V,1,V,2,W,1,W,2,W,1,V,2,U,1,V,1,W,1,U,2,V,2,W,2,U,1,U,2,V,1,W,2,极对数,旋转磁场的磁极对数,与三相绕组的排列有关,0,4,.,旋转磁场的转速,工频：,旋转磁场的转速取决于磁场的极对数,p,=1,时,0,t,o,U,U,V,W,V,W,U,U,V,W,V,W,U,U,V,W,V,W,p,=,2,时,0,U,1,U,2,V,1,V,2,W,1,W,2,U,1,U,2,V,1,V,2,W,1,W,2,旋转磁场转速,n,0,与极对数,p,的关系,极对数,每个电流周期,磁场转过的空间角度,同步转速,旋转磁场转速,n,0,与频率,f,1,和极对数,p,有关。,可见,:,电动机的转动原理,1.,转动原理,U,U,V,W,V,W,定子三相绕组通入三相交流电,方向,:,顺时针,切割转子导体,右手定则,感应电动势,E,20,旋转磁场,感应电流,I,2,旋转磁场,左手定则,电磁力,F,F,电磁转矩,T,n,F,U,1,U,2,V,1,V,2,W,1,W,2,+,+,S,N,+,f,f,转子,转速,n,旋转的磁场可以带动转子同方向旋转,异步电动机原理图,+,+,+,转子,定子,磁场转速,n,0,n,三相异步电动机转子在旋转磁场的作用下转动起来，其转向与旋转磁场的转向相同。,磁场转,速,n,0,转子,感应电动势,(,电流,),5,、三相异步电动机的工作原理,（,1,）“,异步,”转动原理,异步电动机的定子和转子之间能量的传递是依靠电磁感应实现的，故有称感应电动机。,（,2,）转子的转速和转差率转子的转速,转子转速,n,2,是否会与旋转磁场的转速,n,1,相同呢,?,回答是不可能的。因为一旦转子转速和旋转磁场的转速相同，二者便无相对运动，转子也就不可能产生感应电动势和电流，也就没有电磁转矩了。只有当两者转速有差异时，才能产生电磁转矩了。,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,异步电动机,如果,:,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。,异步电动机运行中,:,转差率,s,例,1,：,一台三相异步电动机，其额定转速,n,=,975 r/min,，电源频率,f,1,=,50 Hz,。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：,n,1,=1000 r/min ,即,p,=3,额定转差率为,n1,旋转磁场转速，单位为,r,min,n2,转子转速，单位为,r,min,n,为同步转速与转子转速之差，单位为,r/min,例,2,一台额定转速为,1450r/min,的三相异步电动机，,求：,额定转差率。,解：,因为,s,N,= 0.01 0.06,，所以该电动机为,4,极电机，旋转磁场转速为,1500 r/min,。,转差率,s,是分析异步电动机运行情况的一个重要,参数。,在电动机起动时，转子转速,n2,0,，,s=1,，转差率最大。 随着,n2,的逐步上升，,s,将不断下降。,在额定情况下，,S,0.02,0.06,，,n2=,（,0.94,0.98,）,n1,，与同步转速,n1,十分接近。,若,n2=n1,，,s,0,为理想空载情况，所对应的转速称为理想空载转速。（但并不存在）,