三相異步電動(dòng)機(jī)原理預(yù)習(xí)PPT課件講義

日期：2022/12/30頁碼：1三相異步電動(dòng)機(jī)

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)各部門對(duì)電機(jī)的需求量日益增長。目前電動(dòng)機(jī)已成為我國主要的拖動(dòng)機(jī)械，尤其是異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用范圍最廣，需要量最大。由于現(xiàn)代電網(wǎng)普遍采用三相交流電，因此三相異步電動(dòng)機(jī)使用得更廣泛。這里介紹三相異步電動(dòng)機(jī)的性能特點(diǎn)、用途、基本結(jié)構(gòu)、銘牌數(shù)據(jù)以及額定值的計(jì)算方法。（a）（b）圖1-1三相異步電動(dòng)機(jī)的外形（a）鼠籠式三相異步電動(dòng)（b）繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)日期：2022/12/30頁碼：2一、三相異步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)和用途

三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠性好、價(jià)格相對(duì)便宜、制造維護(hù)方便，所以得到廣泛應(yīng)用，因現(xiàn)在變頻調(diào)速已廣泛使用，所以異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速已可與直流電機(jī)相媲美。三相異步電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小、啟動(dòng)電流大。在工礦企業(yè)的電氣傳動(dòng)設(shè)備中，三相異步電動(dòng)機(jī)是所有電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在電網(wǎng)中的電能2/3以上是由三相異步電動(dòng)機(jī)消耗的，而且工業(yè)越發(fā)達(dá)，現(xiàn)代化程度越高，其比例越大。中小型三相異步電動(dòng)機(jī)在中小企業(yè)應(yīng)用特別多。例如：普通機(jī)床、起重機(jī)、生產(chǎn)線、鼓風(fēng)機(jī)、水泵以及各種農(nóng)副產(chǎn)品的加工機(jī)械等。日期：2022/12/30頁碼：3二、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

三相異步電動(dòng)機(jī)主要由靜止的定子和轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子兩大基本部分組成。定子與轉(zhuǎn)子之間有一個(gè)較小的氣隙。圖1-2表示三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。圖1-2三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)日期：2022/12/30頁碼：41、定子

定子是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的，主要由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座三部分組成。如圖1-3。圖1-3定子鐵心、定子繞組、機(jī)座日期：2022/12/30頁碼：51）定子鐵心定子鐵心是電機(jī)磁路的一部分，為了增強(qiáng)導(dǎo)磁能力和減小鐵耗，定子鐵心常選用0.5mm或0.35mm厚的硅鋼片沖制疊壓而成，片間涂上絕緣漆。定子硅鋼片的內(nèi)圓上沖有均勻分布的槽，用于嵌放繞組。定子鐵心固定于機(jī)座內(nèi)。2）定子繞組定子繞組是異步電動(dòng)機(jī)的電路部分，由三相對(duì)稱繞組組成。為了便于接線，三相繞組的六個(gè)出線端引致接線盒內(nèi)。三相繞組的六個(gè)出線可按需要接成星形（Y）或三角形（△）。如圖1-4所示。定子三相繞組的連接方式由電源的線電壓決定，當(dāng)電動(dòng)機(jī)電源線電壓等于每相繞組的額定電壓時(shí)，定子繞組應(yīng)接成△形；當(dāng)電源線電壓為每相繞組額定電壓的倍時(shí)，定子繞組應(yīng)接成Y形。3）機(jī)座機(jī)座主要用于支撐定子鐵心和固定端蓋。封閉式電動(dòng)機(jī)的機(jī)座表面有散熱筋，以增加散熱面積。中小型異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)座通常采用鑄鐵制成。大型異步電動(dòng)機(jī)一般采用鋼板焊接機(jī)座。日期：2022/12/30頁碼：6（a）（b）圖1-4三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的接線方式（a）△形連接；（b）Y形連接三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的接線方式日期：2022/12/30頁碼：72、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，它可以帶動(dòng)其它機(jī)械旋轉(zhuǎn)做功。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心，轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸三部分組成。1）轉(zhuǎn)子鐵心。轉(zhuǎn)子鐵心為圓柱形，是電機(jī)磁路的一部分。在轉(zhuǎn)子鐵心與定子鐵心之間有微小的空氣隙。在轉(zhuǎn)子硅鋼片的外圓槽口內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組。為了改善電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能，鼠籠式轉(zhuǎn)子采用斜槽結(jié)構(gòu)。2）轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子按結(jié)構(gòu)不同可分為鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子兩種。其中以鼠籠式的應(yīng)用最為廣泛。鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組是由嵌在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的若干銅條或鋁條組成，兩端分別焊接在兩個(gè)短接的端環(huán)上，如圖1-5所示。圖1-5鼠籠式轉(zhuǎn)子日期：2022/12/30頁碼：8

繞線式轉(zhuǎn)子的繞組與定子繞組相似，在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)嵌有對(duì)稱的三相繞組，作星形連接。三相繞組的三個(gè)尾端連接在一起，三個(gè)首端分別接到裝在轉(zhuǎn)軸上的三個(gè)彼此絕緣的銅制集電環(huán)上，如圖1-7所示。轉(zhuǎn)子繞組通過集電環(huán)和電刷與外電路的可變電阻器相連接，如圖1-8所示，用于啟動(dòng)或調(diào)速。圖1-7繞線式轉(zhuǎn)子圖1-8繞線式轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子接線示意圖（a）接線圖（b）提刷裝置（a）（b）

繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高，制造工藝和維修較復(fù)雜。因此，一般只用于要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、起動(dòng)電流小和需要調(diào)速的場(chǎng)合，如立式車床、起重機(jī)等。日期：2022/12/30頁碼：9三、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理

三相異步電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子之間有一個(gè)很小的空氣隙。定子鐵心槽內(nèi)放置對(duì)稱三相繞組，分別用三個(gè)集中線圈AX，BY，CZ表示。轉(zhuǎn)子繞組通過一定的連接方式構(gòu)成回路。三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理：1）定子三相對(duì)稱繞組通入三相對(duì)稱電流時(shí)，將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。圖1-9中畫出某一瞬時(shí)定子電流方向及其產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)。2）轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，可用右手定則決定轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì)方向。該電動(dòng)勢(shì)在閉合的轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生電流。若忽略轉(zhuǎn)子繞組電抗，轉(zhuǎn)子電流與電動(dòng)勢(shì)方向相同。3）載流的轉(zhuǎn)子繞組在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，將受到電磁力作用?？捎米笫侄▌t判定轉(zhuǎn)子繞組受到一個(gè)逆時(shí)針方向的電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩作用，使轉(zhuǎn)子隨著定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相同方向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為n。如果轉(zhuǎn)軸帶上機(jī)械負(fù)載，電動(dòng)機(jī)便將輸入的電功率轉(zhuǎn)換為軸上輸出的機(jī)械功率。

由前可知，三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向與電流相序一致。要改變轉(zhuǎn)向，只要改變電流的相序即可。反轉(zhuǎn)原理：若交換電源任意兩相的相序，則定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反向，電磁轉(zhuǎn)矩反向，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向反向。

日期：2022/12/30頁碼：10圖1-9異步電動(dòng)機(jī)工作原理圖N極S極日期：2022/12/30頁碼：11

異步電動(dòng)機(jī)的“異步”二字的含義就是指轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速之間存在著轉(zhuǎn)速差，此轉(zhuǎn)速差正是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度，它的大小決定著轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)及其頻率的大小，直接影響到異步電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。轉(zhuǎn)速差可用轉(zhuǎn)差率s這一重要物理量來表示。即（1.2）異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率s的范圍為0＜s＜1。一般異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，額定轉(zhuǎn)差率。日期：2022/12/30頁碼：12四、三相電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)

三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)座上都有一塊銘牌，上面標(biāo)有電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、規(guī)格和有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)，如表1-1所示。要正確使用電動(dòng)機(jī)，就必須看懂銘牌。三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y90L-4電壓380V接法Y容量1.5kW電流3.7A工作方式連續(xù)轉(zhuǎn)速1400r/min功率因數(shù)0.79溫升90°C頻率50Hz絕緣等級(jí)B出廠年月×年×月×××電機(jī)廠產(chǎn)品編號(hào)重量Kg日期：2022/12/30頁碼：131）型號(hào)型號(hào)是電動(dòng)機(jī)類型、規(guī)格的代號(hào)。2）額定值（1）額定電壓額定電壓是指電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)加到定子繞組上的線電壓。單位為V或者kV。（2）額定電流額定電流是指電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，定子繞組線電流的有效值，同時(shí)也是電動(dòng)機(jī)長期運(yùn)行所不允許超過的最大電流。單位為A。（3）額定功率額定功率也稱額定容量，是指在額定電壓、額定頻率、額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率。單位為W或KW。（4）額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速是指在額定頻率、額定電壓和額定輸出功率時(shí)，電動(dòng)機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。單位為r/min（5）額定頻率額定頻率是指電動(dòng)機(jī)定子繞組所加交流電源的頻率。我國工業(yè)用交流電源的標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz。日期：2022/12/30頁碼：14（6）功率因數(shù)電動(dòng)機(jī)額定狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，定子回路的功率因數(shù)。三相異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較低，在額定運(yùn)行時(shí)約為0.7～0.9，空載時(shí)只有0.2～0.3，因此，必須正確選用電動(dòng)機(jī)的容量，防止“大馬拉小車”，并力求縮短空載運(yùn)行時(shí)間。對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率、額定電壓、額定電流、功率因數(shù)的關(guān)系為

（1-1）其中為額定運(yùn)行時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的效率；

日期：2022/12/30頁碼：153）接法

接法是指電動(dòng)機(jī)在額定電壓下，三相定子繞組的連接方式，有Y（星形）接線和△（三角形）接線兩種，使用時(shí)應(yīng)按銘牌規(guī)定連接。一般功率在3kW及以下的電動(dòng)機(jī)為Y接法，4kW及以上的電動(dòng)機(jī)為△接法。三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組接成星形或三角形，視額定電壓和電源電壓的配合情況而定。例如星形接法時(shí)額定電壓為380V，則改為三角形時(shí)就可用于220V的電源上。為了滿足這種改接的需要，通常把三相繞組的6個(gè)端頭都引到接線板上，以便于采用兩種不同接法4）絕緣等級(jí)

絕緣等級(jí)是指電動(dòng)機(jī)定子繞組所用絕緣材料允許的最高溫度等級(jí)。按照溫度大小排列分別為：Y、A、E、B、F、H和C共7個(gè)等級(jí)。它們的允許工作溫度分別為：90、105、120、130、155、180和180℃以上。目前一般電動(dòng)機(jī)采用較多的是B級(jí)。日期：2022/12/30頁碼：165）工作方式電動(dòng)機(jī)的工作方式又稱為工作制或工作定額。它是電動(dòng)機(jī)承受負(fù)載情況的說明，包括起動(dòng)、電氣制動(dòng)、空載、斷電停轉(zhuǎn)以及這些階段的持續(xù)時(shí)間和先后順序。工作方式是設(shè)計(jì)和選擇電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)。異步電動(dòng)機(jī)常用的工作方式有三種：（1）連續(xù)工作方式可按銘牌上規(guī)定的額定功率長期連續(xù)運(yùn)行，溫升可以達(dá)到穩(wěn)定值，也稱為長期工作方式。如通風(fēng)機(jī)、水泵等連續(xù)工作的生產(chǎn)機(jī)械都應(yīng)使用連續(xù)工作方式的電動(dòng)機(jī)。（2）短時(shí)工作方式電動(dòng)機(jī)工作時(shí)間較短、停歇時(shí)間