111三相異步電動機(jī)的工作原理及特性課件

1、111三相異步電動機(jī)的工作原理及特性111三相異步電動機(jī)的工作原理及特性1.1.1 三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 一、三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 三相異步電動機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩個部分組成，定子是不動的部分，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，在定子和轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。如圖所示。1.1.1 三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 一、三相1.定子 定子由定子鐵心、繞組以及機(jī)座組成。 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(nèi)圓沖有定子槽，槽中安放線圈（繞組），如圖所示。硅鋼片鐵心在疊壓后成為一個整體，固定于機(jī)座上。 1.定子 定子由定子鐵心

2、、繞組以及機(jī)座組成。 定子繞組是電動機(jī)的電路部分。三相電動機(jī)的定子繞組分為三個部分對稱(互成120度)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。 機(jī)座主要用于固定與支撐定子鐵心。中小型異步電動機(jī)一般采用鑄鐵機(jī)座。根據(jù)不同的冷卻方式采用不同的機(jī)座型式。 三相繞組接入三相交流電源，三相繞組中的電流在定子鐵心中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 定子繞組是電動機(jī)的電路部分。三相電動機(jī)的定子2.轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子鐵心也是電動機(jī)磁路的一部分，由硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子鐵心裝在轉(zhuǎn)軸上。硅鋼片沖片如圖所示。 轉(zhuǎn)子由鐵心與繞組組成。 線繞式和鼠籠式兩種電動機(jī)的轉(zhuǎn)子構(gòu)造雖然不

3、同，但工作原理是一致的。轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，即產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。2.轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子鐵心也是電動機(jī)磁路的一部分，由 鼠籠式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)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，如圖所示。 線繞式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組是由線圈繞組放入轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，并分為三相對稱繞組，與定子產(chǎn)生的磁極數(shù)相同。線繞式轉(zhuǎn)子通過軸上的滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入外加電阻，用以改善啟動性能與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速， 鼠籠式繞線式 鼠籠式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入二、三相異步電動機(jī)的工作原理 1定子旋轉(zhuǎn)磁場 假設(shè)每相繞組只有一個線匝，分別嵌放在定子內(nèi)圓周的6個凹槽之中。現(xiàn)將三相繞組的末端X、Y、Z相連，首

4、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。二、三相異步電動機(jī)的工作原理 1定子旋轉(zhuǎn)磁場 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 iA的初相位為零，則三相繞組A、B、C的電流（相序?yàn)锳BC）的瞬時值為： 如圖所示是這些電流隨時間變化的曲線。 假定定子繞組中電流的正方向規(guī)定為從首端流向末 iB為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從Y端流到B端； iC為正，電流實(shí)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(chǎn)生的合成磁場，如圖（a）箭頭所示。 iA=0 iB為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流

5、iB為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從Y端流到B端； iA為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從A端流到X端。 此時的合成磁場如圖（b）所示，合成磁場已從t=0 瞬間所在位置順時針方向旋轉(zhuǎn)了 /3。 iC=0 iB為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流 iC為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從Z端流到C端； iA為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從A端流到X端。 此時的合成磁場如圖（c）所示，合成磁場已從t=0 瞬間所在位置順時針方向旋轉(zhuǎn)了2 /3。 iB=0 iC為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從 iC為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從Z端流到C端； iB為正，電

6、流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從B端流到Y(jié)端。 此時的合成磁場如圖（d）所示，合成磁場已從 t=0 瞬間所在位置順時針方向旋轉(zhuǎn)了 。 iC為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流 按以上分析可以證明：當(dāng)三相電流隨時間不斷變化時，合成磁場也在不斷旋轉(zhuǎn)，故稱旋轉(zhuǎn)磁場。2旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向 A相繞組內(nèi)的電流超前B相繞組內(nèi)的電流2 /3，而B相繞組內(nèi)的電流又超前C相繞組內(nèi)的電流2 /3，當(dāng)三相交流電的ABC ，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)閺腁BC，即向順時針方向旋轉(zhuǎn)。 按以上分析可以證明：當(dāng)三相電流隨時間不斷變 如果將定子繞組接至電源的三根導(dǎo)線中的任意兩根線對調(diào)，例如，將B，C兩根線對調(diào)，使B相與C相繞組中電流

7、的相位對調(diào)，如圖所示。 如果將定子繞組接至電源的三根導(dǎo)線中的任意兩根 此時A相繞組內(nèi)的電流超前C相繞組內(nèi)的電流2 /3，而C相繞組內(nèi)的電流又超前B相繞組內(nèi)的電流2 /3，用上述同樣的分析方法可知，此時旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒆優(yōu)锳CB，即向逆時針方向旋轉(zhuǎn)，如圖所示，即與未對調(diào)前的旋轉(zhuǎn)方向相反。 由此可見，要改變旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向，只要把定子繞組接到電源的三根導(dǎo)線中的任意兩根對調(diào)即可。 此時A相繞組內(nèi)的電流超前C相繞組內(nèi)的電流2 3.旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度 在交流電動機(jī)中，旋轉(zhuǎn)磁場相對定子的旋轉(zhuǎn)速度被稱為同步速度，用n0表示。 以上討論的旋轉(zhuǎn)磁場，具有一對磁極（磁極對數(shù)用p表示）即p=1。 從上述

8、分析可以看出，電流變化經(jīng)過一個周期（變化360電角度），旋轉(zhuǎn)磁場在空間也旋轉(zhuǎn)了一轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)了360機(jī)械角度），若電流的頻率為f，旋轉(zhuǎn)磁場每分鐘將旋轉(zhuǎn)60f 轉(zhuǎn)，即：3.旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度 在交流電動機(jī) 如果把定子鐵心的槽數(shù)增加1倍（12個槽），制成如圖所示的三相繞組。 其中，每相繞組由兩個部分串聯(lián)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(chǎn)生具有兩對磁極(p=2)的旋轉(zhuǎn)磁場。如圖所示。 如果把定子鐵心的槽數(shù)增加1倍（12個槽），制 從圖可以看出，對應(yīng)于不同時刻，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)到不同位置，此情況下電流變化半個周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間只轉(zhuǎn)過了 /2，即1/4轉(zhuǎn)，電流變化一個周期，旋

9、轉(zhuǎn)磁場在空間只轉(zhuǎn)了1/2轉(zhuǎn)。 由此可知，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場具有兩對磁極（p=2）時，其旋轉(zhuǎn)速度僅為一對磁極時的一半。依次類推，當(dāng)有p對磁極時，其轉(zhuǎn)速為： 所以，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度與電流的頻率成正比而與磁級對數(shù)成反比。 從圖可以看出，對應(yīng)于不同時刻，旋轉(zhuǎn)磁場在空4工作原理 三相異步電動機(jī)的工作原理是基于定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子電流的相互作用。 假設(shè)定子只有一對磁極，轉(zhuǎn)子只有一匝繞組。 在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線（其方向與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向相反），因而在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e從而產(chǎn)生感應(yīng)電流i。根據(jù)安培電磁力定律，轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁力F（其方向用左手定則決定），這力在轉(zhuǎn)子的軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，且轉(zhuǎn)矩作用方向與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向相同，轉(zhuǎn)子受此轉(zhuǎn)矩的作用，按旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)起來。 轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度稱為電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，用n表示。4工作原理 三相異步電動機(jī)的工作原理是基于5.轉(zhuǎn)差率 S 由工作原理可知：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n（電動機(jī)的轉(zhuǎn)速）恒比旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度n0（同步速度）要小。因?yàn)槿绻麅煞N速度相等時，轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場沒有相對運(yùn)動，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線，因此，不能產(chǎn)生