《電機與拖動技術(shù)》課件第 2 章 三相異步電動機的構(gòu)造與原理

2.1三相異步電動機的構(gòu)造2.2三相異步電動機的工作原理2.3三相異步電動機的空載運行2.4三相異步電動機的負載運行2.5三相異步電動機的工作特性2.6三相異步電動機的使用本章實驗實訓(xùn)

第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理交流異步電動機三相異步電動機單相異步電動機按定子繞組的相數(shù)劃分優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單運行可靠維護方便效率較高價格低廉廣泛用于驅(qū)動各種金屬切削機床、起重機械、鼓風(fēng)機、水泵及紡織機械等。第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理2.1

三相異步電動機的構(gòu)造圖2.1

三相異步電動機外形圖圖2.2

三相異步電動機結(jié)構(gòu)圖第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理三相異步電動機轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵芯由表面沖槽的硅鋼片疊制而成一圓柱形。轉(zhuǎn)子鐵芯裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸拖動機械負載。轉(zhuǎn)子有兩種形式：鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。圖2.3鼠籠式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理圖2.4

繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖每相繞組的始端連接在三個銅制的滑環(huán)上，滑環(huán)固定在轉(zhuǎn)軸上。環(huán)與環(huán)、環(huán)與轉(zhuǎn)軸之間都是互相絕緣的，通過與滑環(huán)滑動接觸的電刷和轉(zhuǎn)子繞組的三個始端與外電路的可變電阻相連接，用于啟動和調(diào)速。價格較高，一般用于要求具有較大啟動轉(zhuǎn)矩以及有一定調(diào)速范圍的場合，如大型立式車床和起重設(shè)備等。第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理

第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理圖2.5三相定子繞組的布置

第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理圖2.6三相對稱電流的波形圖

第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理圖2.7三相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理

2.旋轉(zhuǎn)磁場的方向從圖2.7可見，旋轉(zhuǎn)磁場是按順時針方向旋轉(zhuǎn)的，而三相電流的相序也按順時針方向布置，由此可知，旋轉(zhuǎn)磁場的方向與三相電流的相序一致。如改變?nèi)嚯娏鞯南嘈颍▽⑦B接三相電源的三根導(dǎo)線中的任意兩根互換），則仍按圖2.7分析可知，旋轉(zhuǎn)磁場將按逆時針方向旋轉(zhuǎn)。第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理

圖2.8三相四極異步電動機的定子繞組示意圖第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理

圖2.9

三相四極異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場示意圖第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理

第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理2.2.2三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理載流轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場中受到電磁力的作用，方向可用左手定則判斷。這些電磁力對轉(zhuǎn)軸形成電磁轉(zhuǎn)矩T，其方向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向一致。于是轉(zhuǎn)子是在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下，沿著旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動起來，轉(zhuǎn)速為n。

圖2.10三相異步電動機轉(zhuǎn)動原理第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理

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第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理如果電機的定子三相繞組仍然接在三相電源上，同時又因某種原因（例如利用外力）使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向相反，從而使電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)子方向相反，成為阻礙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的制動轉(zhuǎn)矩，則這時異步電機所處的狀態(tài)稱為制動狀態(tài)。這時，n＜0，s＞0。第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理

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第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理2.4

三相異步電動機的負載運行2.4.1磁動勢平衡方程式三相異步電動機在負載運行時，轉(zhuǎn)子將拖動生產(chǎn)機械旋轉(zhuǎn)，輸出機械功率。這時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將低于空載轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組中的電動勢和電流將增加，定子繞組的電流也相應(yīng)增加。這一點與變壓器相似。定子繞組相當(dāng)于一次繞組，從電源取用電功率，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于二次繞組，通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生電動勢和電流，只不過變壓器將感應(yīng)電流作輸出電流，從而輸出電功率，而三相異步電動機利用感應(yīng)電流產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而輸出機械功率。第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理

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圖2.11三相異步電動機轉(zhuǎn)動原理第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理

第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理轉(zhuǎn)子每相繞組功率因數(shù)

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第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理空載損耗電磁轉(zhuǎn)矩第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理

圖2.12三相異步電動機的工作特性曲線第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理

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2.6三相異步電動機的使用

以Ｙ180—4型電動機銘牌為例，來說明銘牌上各個數(shù)據(jù)的意義。第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理1.型號為了適應(yīng)不同用途和不同工作環(huán)境的需要，電動機制成不同的系列和種類，每種電動機用不同的型號表示。型號說明如下：第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理

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第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理接法接法表示電動機在額定電壓下定子三相繞組的連接方法。一般電動機定子三相繞組的首、尾端均引至接線板上，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用符號Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１分別表示電動機三相繞組線圈的首端，用符號Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２分別表示電動機三相繞組線圈的尾端。電動機的六個線頭可以接成星形和三角形，如下圖所示。但必須按銘牌所規(guī)定的接法連接，才能正常運行。第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理圖2.13三相異步電動機的接線圖第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理9.定額工作制定額工作制是指三相電動機按銘牌值工作時，可以允許連續(xù)運行的時間和順序。分為連續(xù)定額（Ｓ１）、短時定額（Ｓ２）和周期斷續(xù)定額（Ｓ３）三種。10.絕緣等級及溫升絕緣等級是指電動機定子繞組所用的絕緣材料允許的最高溫度的等級。中小型電動機常用的絕緣分為Ａ、Ｅ、Ｂ、Ｆ、Ｈ、Ｃ六級。目前一般電動機采用較多的是Ｅ級絕緣和Ｂ級絕緣。溫升是指電動機運行時定子鐵芯和繞組溫度高于環(huán)境溫度的允許溫差。第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理11.防護等級防護等級指防止人體接觸電機轉(zhuǎn)動部分、電機內(nèi)帶電體和防止固體異物進入電機內(nèi)的防護級別，共分為四級。（１）IP00———無專門防護。（２）IP23———能防止直徑大于12mm的固體異物進入殼內(nèi)，并能防淋水。（３）IP44———能防止直徑大于1mm的固體異物進入殼內(nèi)，并能防濺水。（４）IP54———防塵防濺水。12.LW值指電動機總噪聲等級，LW

值小表示電動機的噪聲低。第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理

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第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理本章實驗實訓(xùn)實驗一三相異步電動機的空載運行1.實驗?zāi)康模ǎ保┱莆杖喈惒诫妱訖C的連接方法。（２）掌握三相異步電動機的直接啟動方法。（３）掌握三相異步電動機的反轉(zhuǎn)方法。第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理2.實驗內(nèi)容（１）熟悉電動機銘牌數(shù)據(jù)和接線盒繞組首尾端的布置方式。（２）根據(jù)電動機銘牌上給出的額定電壓和連接方式以及實驗室的電源電壓，確定電動機定子繞組的連接方式，并接好電路。（３）合上電源開關(guān)，啟動電動機，注意觀察啟動瞬間電流表指針擺動的幅度和變化。將最后的空載電流值記錄下來。（４）斷開電源開關(guān)，注意電動勢的變化。（５）將電源線的任意兩相對調(diào)改接好電路，重新啟動電動機，觀察電動機的轉(zhuǎn)向是否改變，然后斷開電源開關(guān)，結(jié)束實驗。第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理實驗二三相異步電動機的負載運行

第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理圖2.14

三相異步電動機負載實驗電路第2章三相異步電動機的構(gòu)造與原理（２）將調(diào)壓器Ｔ置于起始位置（輸出電壓為零位置），轉(zhuǎn)矩儀電源開