項目2.1三相交流異步電動機參數(shù)和工作

項目2三相交流異步電動機參數(shù)和工作特性的測試任務2.1三相交流異步電動機的拆裝任務2.2三相交流異步電動機參數(shù)的測試任務2.3三相交流異步電動機工作特性的測定任務2.1三相交流異步電動機的拆裝任務導入對于電機拖動系統(tǒng)的重要組成部分三相交流電動機來說，應用的種類繁多，但他們的基本結構和基本原理是相似的。通過本次任務,即三相交流異步電動機的拆裝，能夠達到掌握三相交流異步電動機的基本結構的目的。2.1.1概述交流旋轉電動機主要分為同步電機和異步電機兩類。同步電機主要用做發(fā)電機，工農業(yè)生產和日常生活中所用的交流電能，幾乎全是由同步發(fā)電機產生的。異步電機的定子繞組接上電源以后，由電源供給勵磁電流，建立磁場，依靠電磁感應作用，使轉子繞組感生電流，產生電磁轉矩，以實現(xiàn)機電能量轉換。因其轉子電流是由電磁感應作用而產生的，因而也稱為感應電機，是現(xiàn)代應用最廣泛的一種交流電機。

交流電機包括同步電機和異步電機，兩者都既可以用作發(fā)電機，也可以用作電動機。同步電機作為發(fā)電機使用較多，現(xiàn)在世界上工農業(yè)生產中事業(yè)的交流電能幾乎全部是同步發(fā)電機發(fā)出的。

異步電機主要用作電動機，拖動各種生產機械，用于各行各業(yè)。異步電動機是電力系統(tǒng)的主要負載。2.1.2異步電動機的用途和分類1.異步電動機的用途異步電機主要用作電動機，去拖動各種生產機械。

例如：風機、泵、壓縮機、機床、輕工及礦山機械、農業(yè)生產中的脫粒機和粉碎機、農副產品中的加工機械等等。2.1.2異步電動機的用途和分類

在民用生活中，電扇、洗衣機、電冰箱和空調器等一般由單相異步電動機來拖動。2.1.2異步電動機的用途和分類

異步電動機的優(yōu)點:結構簡單、容易制造、價格低廉、運行可靠、堅固耐用、運行效率較高和具有適用的工作特征。異步電動機的缺點:功率因數(shù)較差。異步電動機運行時，必須從電網里吸收落后性的無功功率，它的功率因數(shù)總是小于１。2.1.2異步電動機的用途和分類

異步電動機運行時，定子繞組接到交流電源上，轉子繞組自身短路，由于電磁感應的關系，在轉子繞組中產生電動勢、電流，從而產生電磁轉矩，所以，異步電動機又叫感應電機。異步電動機的種類很多，從不同角度看，有不同的分類法:（1）按定子相數(shù)分有①單相異步電動機；②兩相異步電動機；③三相異步電動機。（2）按轉子結構分有①繞線式異步電動機；②鼠籠式異步電動機。后者又包括單鼠籠異步電動機、雙鼠籠異步電動機和深槽式異步電動機。此外，根據電機定子繞組上所加電壓的大小，又有高壓異步電動機、低壓異步電動機之分。從其它角度看，還有高起動轉矩異步電機、高轉差率異步電機、高轉速異步電機等等。2.異步電動機的分類2.1.2異步電動機的用途和分類按定子繞組供電電源相數(shù)按轉子繞組的結構單相異步電動機三相異步電動機兩相異步電動機異步電機鼠籠式異步電動機繞線式異步電動機結構簡單，堅固，成本低，運行性能不如繞線式通過外串電阻改善電機的起動、調速等性能2.1.2異步電動機的用途和分類按定子相數(shù)分單相異步電動機兩相異步電動機三相異步電動機2.1.2異步電動機的用途和分類按轉子結構分繞線型異步電動機鼠籠型異步電動機2.1.2異步電動機的用途和分類三相對稱繞組：——互差120度空間電角度。三相對稱電源：——互差120度時間電角度。旋轉磁場產生的條件2.1.3三相異步電動機的基本工作原理1.旋轉磁場（1）旋轉磁場的產生AYCBZ(?)電流出()電流入X2.1.3三相異步電動機的基本工作原理AXYCBZ2.1.3三相異步電動機的基本工作原理XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得其它電流角度下的磁場方向：（2）旋轉磁場的轉向：取決于三相電流的相序。2.1.3三相異步電動機的基本工作原理旋轉磁場是沿著U1V1W1與三相繞組中的三相電流的相序一致U1U2V1V2W1W2i3i1i2U1U2V1V2W2W1i1L1L1i2L2L3i3L3L22.1.3三相異步電動機的基本工作原理極對數(shù)（p）的概念AXBYCZ此種接法下，合成磁場只有一對磁極，則極對數(shù)為1。即：AXYCBZ2.1.3三相異步電動機的基本工作原理C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'

將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內。形成的磁場則是兩對磁極。AXBYCZ2.1.3三相異步電動機的基本工作原理極對數(shù)2.1.3三相異步電動機的基本工作原理極對數(shù)（p）的概念即：（3）旋轉磁場的轉速旋轉磁場轉速n1—同步轉速如何改變旋轉磁場的轉速？U1U2V1V2W1W2i3i1i2

以Y型接法為例，當每相繞組只有一個線圈時，按右下圖放入定子槽內，合成的旋轉磁場只有一對磁極，則極對數(shù)為1。U1U2V1V2W2W12.1.3三相異步電動機的基本工作原理即

p=2

按右圖放入定子槽內。形成的磁場則是兩對磁極。U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W32.1.3三相異步電動機的基本工作原理

以Y型接法為例，將每相繞組都改用兩個線圈串聯(lián)組成。i2W2V4U1V1W1U2V2W3U3U4V3W4i1i3電流變化一周→旋轉磁場轉一圈電流每秒鐘變化50周→旋轉磁場轉50圈→旋轉磁場轉3000圈電流每分鐘變化(50×60)周p=1時電流變化一周→旋轉磁場轉半圈電流每秒鐘變化50周→旋轉磁場轉25圈→旋轉磁場轉1500圈電流每分鐘變化(25×60)周p=2時2.1.3三相異步電動機的基本工作原理三相異步電動機的同步轉速601pfn=min）r/(

p123456n1/(r/min)30001500100075060050050Hz時,不同極對數(shù)時的同步轉速如下f=同步轉速表p為任意值時2.1.3三相異步電動機的基本工作原理2.1.3三相異步電動機的基本工作原理2.基本工作原理

在電動機定子繞組中通入三相對稱交流電流后，產生旋轉磁場。

旋轉磁場的磁力線切割轉子導條，導條中就感應出電動勢。

在電動勢的作用下，閉合的導條中就有電流，該電流與旋轉磁場相互作用，使轉子導條受到電磁力作用。由電磁力產生電磁轉矩，轉子就轉動起來。異步電機的工作原理定子繞組通入三相交流電流旋轉磁場切割轉子繞組轉子繞組產生感應電勢轉子中產生感應電流轉子電流與磁場作用產生電磁轉矩運轉2.1.3三相異步電動機的基本工作原理NS工作原理電磁轉矩的產生*

用右手定則判斷轉子繞組中感應電流的方向*

用左手定則判斷轉子繞組受到的電磁力的方向電磁力→電磁轉矩T：T與n1同方向。2.1.3三相異步電動機的基本工作原理電動機轉速和旋轉磁場同步轉速的關系電動機轉速:電機轉子轉動方向與磁場旋轉的方向一致，

但

異步電動機無轉距轉子與旋轉磁場間沒有相對運動無轉子電動勢（轉子導體不切割磁力線）無轉子電流提示：如果2.1.3三相異步電動機的基本工作原理轉差率

轉差率：當轉子以轉速開始旋轉時，此時顯然，氣隙磁場不在以同步轉速切割轉子繞組，同步轉速和轉子轉速之間有一個同方向的相對運動，即此時的氣隙磁場是以一個在切割轉子繞組。s是一個沒有量綱的數(shù)，它的大小也能反映電動機轉子的轉速3.轉差率2.1.3三相異步電動機的基本工作原理

正常運行的異步電動機，轉子轉速接近于同步轉速，轉差率很小，一般s=0.01~0.05。例如時，;時，；時s為負；電動機轉子的轉向與氣隙旋轉磁密的轉向相反時，s＞1。一般：

負載越大，轉速越低，轉差率越大；反之，轉差率越小。轉差率的大小能夠反映電機的轉速大小或負載大小。電機的轉速為：2.1.3三相異步電動機的基本工作原理根據轉差率的大小和正負，異步電機有三種運行狀態(tài)機械能轉變?yōu)殡娔茈娔芎蜋C械能變成內能電能轉變?yōu)闄C械能能量關系制動制動驅動電磁轉矩轉差率轉速外力使電機快速旋轉外力使電機沿磁場反方向旋轉定子繞組接對稱電源實現(xiàn)發(fā)電機電磁制動電動機狀態(tài)2.1.3三相異步電動機的基本工作原理異步電動機在結構上主要由定子、轉子、氣隙組成2.1.4三相異步電動機的主要結構2.1.4三相異步電動機的主要結構三相異步電機結構YBZXAC轉子定子定子繞組（三相）機座2.1.4三相異步電動機的主要結構

機殼定子繞組1.定子部分:定子鐵心接線盒端蓋軸承

轉子繞組2.轉子部分轉子鐵心軸

三相異步電機結構3.氣隙：定子與轉子之間的間隙2.1.4三相異步電動機的主要結構YBZXAC定子轉子一臺三相鼠籠型異步電動機2.1.4三相異步電動機的主要結構機座定子繞組銘牌數(shù)據出線端子1、定子：

由機座、定子鐵心和定子繞組三個部分組成的2.1.4三相異步電動機的主要結構（1）定子繞組：

放置于定子鐵心內圓槽中定子線圈2.1.4三相異步電動機的主要結構

高壓大、中型容量的異步電動機定子繞組常采用Y接，只有三根引出線，如圖(a)所示。對中、小容量低壓異步電動機，通常把定子三相繞組的六根出線頭都引出來，根據需要可接成Y形或△形，如圖(b)所示。定子繞組用絕緣的銅（或鋁）導線繞成，嵌在定子槽內。A

B

CA

B

CZ

X

YZ

X

YD聯(lián)結Y聯(lián)結2.1.4三相異步電動機的主要結構

三相異步電動機的定子繞組的連接方式，有Y（星形）接線和△（三角形）接線兩種，使用時應按銘牌規(guī)定連接。2.1.4三相異步電動機的主要結構2.1.4三相異步電動機的主要結構（2）定子鐵心：是電動機磁路的一部分，裝在機座里。為了降低定子鐵心里的鐵損耗，定子鐵心用用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成的，在硅鋼片的兩面還應途上絕緣漆。2.1.4三相異步電動機的主要結構定子沖片2.1.4三相異步電動機的主要結構（3）機座：固定與支撐定子鐵心。如果是端蓋軸承電機，還要支撐電機的轉子部分。因此，機座應有足夠的機械強度和剛度。對中、小型異步電動機，通常用鑄鐵機座。對大型電機，一般采用鋼板焊接的機座，整個機座和座式軸承都固定在同一個底板上。2.1.4三相異步電動機的主要結構2、轉子：

由轉子鐵心、轉子繞組和轉軸組成。

（1）轉子鐵心：是電動機磁路的一部分，它用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。鐵心固定在轉軸或轉子支架上，整個轉子的外表呈圓柱形。其外圍表面沖有凹槽，用以安放轉子繞組。2.1.4三相異步電動機的主要結構鼠籠型轉子鐵心和繞組結構示意圖

鼠籠型轉子繞組由插入每個轉子槽中的導條和兩側的短路端環(huán)構成，如果去掉轉子鐵心，剩余的轉子繞組就像一個松鼠籠子。（2）轉子繞組：鼠籠型和繞線型2.1.4三相異步電動機的主要結構鼠籠式轉子轉軸軸承轉子2.1.4三相異步電動機的主要結構斜槽形式2.1.4三相異步電動機的主要結構2.1.4三相異步電動機的主要結構

這種電機的特點是：可以在轉子繞組中串入附加電阻，來改善電機的起動性能或作轉速調節(jié)用。

三相繞線型轉子結構。繞組的三個出線端子接到固定在轉軸上的三銅環(huán)上，通過電刷引出。2.1.4三相異步電動機的主要結構繞線式轉子鐵心繞組轉軸2.1.4三相異步電動機的主要結構2.1.4三相異步電動機的主要結構

繞線型轉子的槽內嵌放有用絕緣導線組成的三相繞組，一般都聯(lián)接成Y形。轉子繞組的三條引線分別接到三個滑環(huán)上，用一套電刷裝置引出來，如圖所示。這就可以把外接電阻串聯(lián)到轉子繞組回路里去，以改善電動機的啟動性能或調節(jié)電動機的轉速。

2.1.4三相異步電動機的主要結構

雖然繞線式異步電動機與鼠籠式異步電動機的結構不同，但它們的工作原理是相同的。

與籠型轉子相比較，繞線型轉子結構稍復雜，價格稍貴，因此只在要求起動電流小，起動轉距大，或需平滑調速的場合使用。2.1.4三相異步電動機的主要結構（3）轉軸：轉軸用來固定轉子鐵心和傳遞功率，一般用中碳鋼制成。3、氣隙

異步電動機的氣隙比同容量直流電動機的氣隙小得多，在中、小型異步電動機中，氣隙一般為0.2~1.5mm左右。

異步電動機定子與轉子之間很小的空氣隙是電動機磁路的一部分，氣隙的大小直接影響電動機的勵磁電流和功率因數(shù)。2.1.4三相異步電動機的主要結構三相異步電動機的銘牌上標明電機的型號、額定數(shù)據等。

三相異步電動機型號Y132S－6功率3kW

頻率

50Hz電壓380V

電流7.2A

聯(lián)結Y轉速960r/min

功率因數(shù)0.76

絕緣等級

B2.1.5三相異步電動機的銘牌數(shù)據異步電動機的型號：電機產品的型號一般采用大寫印刷體的漢語拼音字母和阿拉伯數(shù)字組成。其中漢語拼音字母是根據電機的全名稱選擇有代表意義的漢字，再用該漢字的第一個拼音字母組成。例如Y系列三相異步電動機表示如下：2.1.5三相異步電動機的銘牌數(shù)據銘牌：型號，額定值，繞組聯(lián)結方式，生產廠家等

額定值:正常運行時的主要數(shù)據指標。繞組聯(lián)結方式：△接法或者Y接法。型號：Y100L1—2機座中心高鐵心長度代號機座長度代號異步電動機極數(shù)2.1.5三相異步電動機的銘牌數(shù)據我國生產的異步電動機種類很多，下面列出一些常見的產品系列。Y系列為小型鼠籠全封閉自冷式三相異步電動機。用于金屬切削機床、通用機械、礦山機械、農業(yè)機械等。也可用于拖動靜止負載或慣性負載較大的機械，如壓縮機、傳送帶、磨床、錘擊機、粉碎機、小型起重機、運輸機械等。JQ2和JQO2系列是高起動轉矩異步電動機，用在起動靜止負載或慣性負載較大的機械上。JQ2

是防護式和JQO2是封閉式的。JS系列是中型防護式三相鼠籠異步電動機。JR系列是防護式三相繞線式異步電動機。用在電源容量小、不能用同容量鼠籠式電動機起動的生產機械上。2.1.5三相異步電動機的銘牌數(shù)據JSL2

和JRL2系列是中型立式水泵用的三相異步電動機，其中JSL2

是鼠籠式，JRL2是繞線式。JZ2

和JZL2系列是起重和冶金用的三相異步電動機，JZ2是鼠籠式，JZL2是繞線式。JD2

和JDO2系列是防護式和封閉式多速異步電動機。BJO2

系列是防爆式鼠籠異步電動機。JPZ系列是旁磁式制動異步電動機。JZZ系列是錐形轉子制動異步電動機。JZT系列是電磁調速異步電動機。其他類型的異步電動機可參閱產品目錄。2.1.5三相異步電動機的銘牌數(shù)據異步電動機的額定值：異步電動機的額定值包含下列內容：（1）額定功率PN

：指電動機在額定運行時軸上輸出的機械功率，單位是kw。（2）額定電壓UN

：指額定運行狀態(tài)下加在定子繞組上的線電壓，單位為V。（3）額定電流IN

：指電動機在定子繞組上加額定電壓、軸上輸出額定功率時，定子繞組中的線電流，單位為A。2.1.5三相異步電動機的銘牌數(shù)據（4）額定頻率f：指我國規(guī)定工業(yè)用電的頻率是50Hz。（5）額定轉速