三相異步電動機的基本結構和工作原理

1、第五章交流電動機的工作原理及特性了解三相異步電動機的基本結構及工作原理；掌握三相異步電動機的轉矩特性和機械特性；掌握三相異步電動機的連接方法和額定參數；掌握三相異步電動機啟動、調速和制動等各種特性；掌握實現三相異步電動機啟動、調速和制動的各種方法及它們 的使用場所；掌握單相異步電動機的工作原理和啟動方法； 了解同步電動機的結構、工作原理、運行特性和啟動方法。5. 1三相異步電動機的基本結構和工作原理 一、三相異步電動機的基本結構三相異步電動機主要由定子和轉子兩個部分組成，定子是不動 的部分，轉子是旋轉部分，在定子和轉子之間有一定的氣隙。如圖 所可S5.1三鼻力構異步電動機的結構reSSBfiL

2、OOMING COLLEGE點擊殼體觀看分解動畫 點擊缶牌觀著聯線圖圖6丄1三相籠式異步電動機的部件圖上一節(jié)1-定子定子由定子鐵心、繞組以及機座組成。1 一定了鐵心土一定了繞組3轉子鐵心定子鐵心是磁路的一部 分，它由0.5mm的硅鋼片疊 壓而成，片與片之間是絕緣的，以減少渦流損耗。定子鐵心的硅鋼片的內圓沖有定111子槽，槽中安放線圈，如圖所示。硅鋼片鐵心在疊壓后成為一個整體，固定于機座o1 一定了按心3轉了鐵心定子繞組是電動機的電2定了繞組路部分。三相電動機的定子繞組分為三個部分對稱地分布在定子鐵心上，稱為三相繞組，分別用AX、BY、CZ 表示，其中，A、B、C稱為 首端，而X、Y、Z稱為末端

3、。三相繞組接入三相交流電源,三相繞組中的電流定子鐵心中產生旋轉磁場o機座主要用于固定與支撐定子鐵心。中小型異步電動機一般釆 用鑄鐵機座。根據不同的冷卻方式釆用不同的機座型式。2.轉子轉子由鐵心與繞組組成。1 一定了鐵心3轉了鐵心4-轉了探組轉子鐵心也是電動機磁2定了綻組路的一部分，由硅鋼片疊壓 而成。轉子鐵心裝在轉軸上。 硅鋼片沖片如圖所示。線繞式和鼠籠式兩種電動機的轉子構造雖然不同，但工作原理是一致的。轉子的作用是產生轉子電流，即產生電磁轉矩。空阻器子繞組是由線圈繞組放入轉數相同。線繞式轉子通過軸鼠籠式異步電動機轉子繞組是在轉子鐵心槽里插入銅條, 再將全部銅條兩端焊在兩個銅 端環(huán)上而組成，如

4、圖所示。線繞式異步電動機轉子鐵心槽內，并分為三相對 稱繞組，與定子產生的磁極 上的滑環(huán)和電刷在轉子回路 中接入外加電阻，用以改善 啟動性能與調節(jié)轉速,二、三相異步電動機的工作原理羅茂粥JXAOMNGCOtLEGE對稱三相繞組通入對稱三相電流三相交流電能旋轉磁場（磁場能量）轉子繞組在磁場中 受到電磁力的作用轉子繞組中產生e和Z磁場繞組切割轉子繞組轉子旋轉起來輸出機械能量機械負載 旋轉起來二、三相異步電動機的工作原理1.定子旋轉磁場假設每相繞組只有一個線匝，分別嵌放在定子內囪冋槽之中?，F將三相繞組的末端X、Y、Z相連，首端A、B、C接三相交流電源。且三相繞組分別叫做A、B、C相繞組。如圖所示。is

5、 icO C假定定子繞組中電流的正方向規(guī)定為從首端流向末端，且A相繞組的電流作為參考正弦量，即(4的初相位為零，則三相繞組A、B、C的電流(相序為ABC)的瞬時值為:A =msma)tZB =/msin( 2 lc=msin(如圖所示是這些電流隨時間變化的曲線。訃ic(1 =(WiB為負,電流實際方向與正方向相反，即電流從Y端流到B端; 応為正，電流實際方向與正方向一致，即電流從C端流到Z端按右手螺旋法則確定三相電流產生的合成磁場, 如圖(a)箭頭所示。（2 = F/6 時為正，電流實際方向與正方向一致，即電流從A端流到X端。 為負,電流實際方向與正方向相反，即電流從Y端流到B端;(a) 1=

6、0(b ) i=T/6此時的合成磁場如圖（b） 所示，合成磁場已從#0瞬間 所在位置順時針方向旋轉了龍 /3。(a) 1=0(3 = T/3 時為正，電流實際方向與正方向一致，即電流從A端流到X端。ic為負,電流實際方向與正方向相反，即電流從Z端流到C端;此時的合成磁場如圖(c)所示，合成磁場已從 心0瞬間所在位置順時針方 向旋轉了2兀/3。1=0(b)i=T/6(c) i=T/3(4 = T/2 時f為正，電流實際方向與正方向一致，即電流從B端流到Y端。ic為負,電流實際方向與正方向相反，即電流從Z端流到C端;此時的合成磁場如圖(d)所示，合成磁場己從(=0瞬間所在位置順時針方向旋轉了兀。(

7、a) 1=0(b) l=T/6(c) eTZi(d)/=7?2按以上分析可以證明：當三相電流隨時間不斷變化時，合成磁場也在不斷旋轉，故稱旋轉磁場。2.旋轉磁場的旋轉方向A相繞組內的電流超前B相繞組內的電流2兀/3,而B相繞組內的 電流又超前C相繞組內的電流2龍/3,當三相交流電的A-BtC, 旋轉磁場的旋轉方向為從AtBC,即向順時針方向旋轉。如果將定子繞組接至電源的三根導線中的任意兩根線對調，例 如，將B, C兩根線對調，使B相與C相繞組中電流的相位對調，如 圖所示。此時A相繞組內的電流超前C相繞組內的電流2龍/3,而C相繞 組內的電流又超前B相繞組內的電流2”/3,用上述同樣的分析方法可知

8、，此時旋轉磁場的旋轉方向將變?yōu)锳tCtB,即向逆時針方向旋轉，如圖所示,即與未對調前的旋轉方向相反。(町I(bt=T/6(c)i=T/3(d) t=T/2由此可見，要改變旋轉磁場的旋轉方向,只要把定子繞組接到電源的三根導線中的任意兩根對調即可。(_)旋轉磁場(1)旋轉磁場的產生11a 、V2:N :S !/V rU 2LizV2U2W1V1ifO 1 DO 060 120 180 240 300 360W2U1圖6.2.2二極旋轉磁場3.旋轉磁場的極數與旋轉速度在交流電動機中，旋轉磁場相對定子的旋轉速度被稱為同步速度，用表示。o = 60/以上討論的旋轉磁場，具有一對磁極（磁極對數用表示）即

9、p = O從上述分析可以看出，電流變化經過一個周期（變化360電角 度），旋轉磁場在空間也旋轉了一轉（轉了360機械角度）,若電 流的頻率為f,旋轉磁場每分鐘將旋轉6Qf轉，即：“ = 60/如果把定子鐵心的槽數增加1倍（12個槽），三相繞組。制成如圖所示的嚴中，每相繞組由兩個部分串聯組成，再將這三相繞組接到對 稱三相電源使通過對稱三相電流，便產生具有兩對磁極的旋轉磁場 如圖所示。LiU2演示p = 1 時:電流變化一周-旋轉磁場轉_圈電流每秒鐘變化50周一 旋轉磁場轉50圈 電流每分鐘變化(50 x 60)周旋轉磁場轉3000圈p = 2 時:電流變化一周- 旋轉磁場轉半圈電流每秒鐘變化50

10、周f 旋轉磁場轉25圈電流每分鐘變化(25 x 60)周旋轉磁場轉1500圈p為任意值時：三相異步電動機的同步轉速60/% = p( r /min)/=50 Hz時，不同極對數時的同步轉速如下:表6.2.1同步轉速P123456/(/(r/min)300015001000750600500從圖可以看出，對應于不同時刻，旋轉磁場在空間轉到不同位置，此情況下電流變化半個周期，旋轉磁場在空間只轉過了龍/2, 即1/4轉，電流變化一個周期，旋轉磁場在空間只轉了 1/2轉。由此可知，當旋轉磁場具有兩對磁極(p=2)時，其旋轉速度 僅為一對磁極時的一半。依次類推，當有卩對磁極時，其轉速為：“0 所以，旋轉磁場的旋儀度與電流的頻率成正比而與磁級對數成反比。5.轉差率S由工作原理可知：轉子的轉速（電動機的轉速）恒比旋轉磁 場的旋轉速度久（同步速度）要小。因為