三相交流異步電動機的結(jié)構及工作原理

1、下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁主主 講：李園園講：李園園江蘇省贛榆中等專業(yè)學校江蘇省贛榆中等專業(yè)學校下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁異步電動機的應用非常廣泛：異步電動機的應用非常廣泛：在在工業(yè)工業(yè)方面：中、小型軋鋼設備，機床、輕工機械、方面：中、小型軋鋼設備，機床、輕工機械、 起重機械，礦山機械等。起重機械，礦山機械等。在在農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)方面：脫粒機、粉碎機、排灌機械及加工機械。方面：脫粒機、粉碎機、排灌機械及加工機械。在在家用電器家用電器方面：電風扇、空調(diào)機、洗衣機、電冰箱等。方面：電風扇、空調(diào)機、洗衣機、電冰箱等。1. 交流電動機按電機定子相

2、數(shù)分交流電動機按電機定子相數(shù)分三相異步電動機、兩相異步電動機、單相異步電動機。三相異步電動機、兩相異步電動機、單相異步電動機。2. 按電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構分按電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構分 鼠籠型異步電動機、繞線型異步電動機鼠籠型異步電動機、繞線型異步電動機2.1 三相異步電動機的用途及分類三相異步電動機的用途及分類下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁電動機的外形電動機的外形2.2 三相異步電動機的構造與工作過程三相異步電動機的構造與工作過程下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁三相異步電動機的構造三相異步電動機的構造下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上

3、一頁三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風扇等部件。組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風扇等部件。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁三三相相異異步步電電動動機機的的基基本本結(jié)結(jié)構構示示意意圖圖三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風扇等部件。組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風扇等部件。定子定子下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁三三相相異異步步電電動動機機的的基基本本結(jié)結(jié)構構示示

4、意意圖圖三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風扇等部件。組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風扇等部件。定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子軸承軸承端蓋端蓋機座機座下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁1. 定子定子三相異步電動機的定子是由機座、定子鐵心和定子三相異步電動機的定子是由機座、定子鐵心和定子繞組組成。繞組組成。定子繞組定子繞組機座機座鐵心鐵心基本作用：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場?；咀饔茫寒a(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁（1） 定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而成。定子鐵心

5、是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而成。定子硅鋼片定子硅鋼片下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁（2）在定子槽孔中放置三相彼此獨立的繞組。）在定子槽孔中放置三相彼此獨立的繞組。AXBYCZABCZXYAXBYCZAXBYCZABCZXY定子繞組定子繞組星接星接定子繞組定子繞組角接角接端子端子下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 （3）機座）機座 作用：作用：固定定子鐵心，保護整臺電機固定定子鐵心，保護整臺電機 材料：材料：鑄鐵（中小型）鑄鐵（中小型） 鋼板（大型）鋼板（大型）2、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子 電動機的旋轉(zhuǎn)部分為轉(zhuǎn)子，由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、電動機的旋轉(zhuǎn)部分為轉(zhuǎn)子，

6、由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸及風葉等組成。轉(zhuǎn)軸及風葉等組成。 （1）轉(zhuǎn)子鐵心）轉(zhuǎn)子鐵心 作用：電動機磁路一部分作用：電動機磁路一部分 材料：材料：0.5mm相互絕緣硅鋼片相互絕緣硅鋼片 基本作用：產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。基本作用：產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁（2）轉(zhuǎn)子繞組）轉(zhuǎn)子繞組 作用：產(chǎn)生感應電流和電動勢，在旋轉(zhuǎn)作用：產(chǎn)生感應電流和電動勢，在旋轉(zhuǎn) 磁場作用下產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩磁場作用下產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 分類：分類：a、籠型轉(zhuǎn)子、籠型轉(zhuǎn)子 結(jié)構：單籠型、雙籠型、深槽式，其結(jié)構：單籠型、雙籠型、深槽式，其 中單籠型又分鑄鋁和銅條轉(zhuǎn)子。中單籠型又分鑄鋁和銅條轉(zhuǎn)子。下一頁下一

7、頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 b、繞線轉(zhuǎn)子、繞線轉(zhuǎn)子 結(jié)構：與定子繞組具有相同極數(shù)的三相對稱結(jié)構：與定子繞組具有相同極數(shù)的三相對稱 繞組繞組 接法：星形，首端接到轉(zhuǎn)軸上的滑環(huán)，再通接法：星形，首端接到轉(zhuǎn)軸上的滑環(huán)，再通 過定子端蓋上的電刷與外電路相連。過定子端蓋上的電刷與外電路相連。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 結(jié)構簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改結(jié)構簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改變電動機的機械特性。變電動機的機械特性。 結(jié)構復雜、價格較貴、維護工作量大；轉(zhuǎn)子結(jié)構復雜、價格較貴、維護工作量大；轉(zhuǎn)子外加電阻可人為改變電動機的機械特性。外

8、加電阻可人為改變電動機的機械特性。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 120sin120sinsinmCmBmAtIitIitIi BiAXBYCZAiCiCiAiBiitmIo下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁iCiAiBitmIo0n規(guī)定規(guī)定 i : “+” 首端流入，尾端流出。首端流入，尾端流出。 i : “” 尾端流入，首端流出。尾端流入，首端流出。 AYCBZX()電流出電流出( )電流入電流入下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁CiBiAii tAXYCBZAXYCBZAXYCBZNS0 t 60t 0n60 9

9、0t 600mIoSNSN下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁AAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁場分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁場 即：即：2. .0t 60t 任意調(diào)換兩根電源進線任意調(diào)換兩根電源進線(電路如圖電路如圖)CiAXCZBYAiBi0mICiBiAi tiomINSNS下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁0t 即：即：1pCiBiAioimI tBiAXBYCZAiCiAXYCBZNS下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁CYABCXYZAXBZAiBiCiX A

10、AXBYB Y CC ZZ 下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁極對數(shù)極對數(shù)2p旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)與三相繞組的排列有關與三相繞組的排列有關CYABCXYZAXBZAiBiCiAX XNSZ CZBYB Y A C SNBiCiAiimIt 0下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) /( 6010fn 工頻：工頻：Hz501 f分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) /( 30000 np=1時時0mICiBiAi tiomINSAXYCBZNSAXYCBZNSAXYCBZNS下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁X NSA X AB

11、ZCYZ C Y B SN0t 60tp=2時時BiCiAiit mI0分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 150026010 fn0n30AX XZ CZBYB Y A C NSNS下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁)/( 6010分分轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)pfn 2p180分）轉(zhuǎn)/( 50011p360分）轉(zhuǎn)/( 0003極對數(shù)極對數(shù)每個電流周期每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速)f(Hz501 3p120分）轉(zhuǎn)/( 00014p分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 75090旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與頻率與頻率f1和極對數(shù)和極對數(shù)p有關。有關。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回

12、上一頁上一頁AXYCBZ分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 6010pfn BlvBlIFvF0nNS下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁0nn 如果如果:0nn 下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁%s)91( 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得0)(1nns %10000 nnns 例例1 1：一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速 n= =975 r/min，電源頻率，電源頻率 f1 1= =50 Hz。試求電動機的。試求電動機的極對數(shù)和額定負載下的轉(zhuǎn)差率。極對數(shù)和額定負載下的轉(zhuǎn)差率。解：解：根據(jù)異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步

13、轉(zhuǎn)根據(jù)異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關系可知：速的關系可知：n0=1000 r/min , 2.5%100%10009751000%10000 nnns下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁問題：問題：。 一般中小型鼠籠式電機起動電流為額定電流的一般中小型鼠籠式電機起動電流為額定電流的5 7 倍倍; 電動機的起動電動機的起動 下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 二、三十千瓦以下的異步電動機一般都采用二、三十千瓦以下的異步電動機一般都采用直接起動。直接起動。星形星形-三角形三角形(Y ) 換接起動換接起動自耦降壓起動自耦降壓起動(3) 轉(zhuǎn)子串電

14、阻起動轉(zhuǎn)子串電阻起動以下介紹降壓起動和轉(zhuǎn)子串電阻起動。以下介紹降壓起動和轉(zhuǎn)子串電阻起動。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁ZUIll3:Y 星形聯(lián)結(jié)時星形聯(lián)結(jié)時ZUIll3 三三角角形形聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)時時：Z31Y llII31YlIZlU+U1U2V1V1W1W2 lIlU+ZU1U2V1V2W1W2下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1動觸點動觸點Y動觸點動觸點靜觸點靜觸點下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3

15、V2U2L2V1W2L1U1UPU1+Ul+U2V1V2W1W2下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 工作工作L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2Ul+U1V1V2W1W2下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁lUU31P (a) 僅適用于正常運行為三角形聯(lián)結(jié)的電機。僅適用于正常運行為三角形聯(lián)結(jié)的電機。 )(2StUT (b) Y 起動起動 ststTIY 換接起動適合于空載或輕載起動的場合換接起動適合于空載或輕載起動的場合SYtst31TT UlU1W2V2W1+U2V1UP+Ul+U1W2V2W1U2V1

16、下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁L1L3L2FUQQ2下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁R 12220220)(st2IIRXREIRR滑環(huán)滑環(huán)電刷電刷定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子起動電阻起動電阻 下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁R2 Tst 22022212stXRURKT 22RR stTTOn0nmaxT2R2R stT 下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁M3M3下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁A2849230880380310453. 1)NNN3N2Ncos310 UPI

17、 一臺一臺Y225M-4型的三相異步電型的三相異步電 動機，定子動機，定子繞組繞組型聯(lián)結(jié)，其額定數(shù)據(jù)為：型聯(lián)結(jié)，其額定數(shù)據(jù)為：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V， N=92.3%，cos N=0.88， Ist/IN=7.0, Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：，求：下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 2）由由nN=1480r/min，可知，可知 p=2 （四極電動機）（四極電動機）minr 15000/n 013. 015001480150000N nnns 3）mN 429014804595509550NN2N .nPTmN

18、9638429022)(NNmaxmax .TTTTmN 8551429091)(NNstst .TTTT下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 在在上例中上例中(1)如果負載轉(zhuǎn)矩為如果負載轉(zhuǎn)矩為 510.2Nm, 試試問在問在U=UN和和U =0.9UN兩種情況下電動機能否起兩種情況下電動機能否起動？（動？（2）采用）采用Y- 換接起動時，求起動電流和換接起動時，求起動電流和起動轉(zhuǎn)矩。起動轉(zhuǎn)矩。 又當負載轉(zhuǎn)矩為起動轉(zhuǎn)矩的又當負載轉(zhuǎn)矩為起動轉(zhuǎn)矩的80%和和50%時，電動機能否起動？時，電動機能否起動？(1) Tst = 551.8Nm 510.2 N. m mN2510mN

19、 4478551902st .T (2) Ist =7IN=7 84.2=589.4 AA519645983131st stY.II 在在U = 0.9UN 時時下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁132329183%8042909183%80NstY .TT121459183%5042909183%50NstY .TT起動起動mN918385513131ststY .TT(3)下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 對對例例8.5.1中的電動機采用自耦變壓器降壓中的電動機采用自耦變壓器降壓起動，設起動時加到電動機上的電壓為額定電壓起動，設起動時加到電

20、動機上的電壓為額定電壓的的64%，求這時的線路起動電流，求這時的線路起動電流Ist和電動機的和電動機的起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩Tst 。設電動機的起動電壓為設電動機的起動電壓為U，電動機的起動，電動機的起動電流為電流為Ist stNst640640I.ZU.ZUI 依據(jù)變壓器的一次、二次側(cè)電壓電流關系，依據(jù)變壓器的一次、二次側(cè)電壓電流關系，可求得線路起動電流可求得線路起動電流Ist。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁64. 0Nstst UUIIA424145890.64 6406406406402st2ststst.I.I.I.I 2 UT 又又22Nstst640 .UUT

21、T mN 226 8551640640 2st2st .T.T下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁st2stIxI st2stTxT 下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 pfsnsn106011 f=50HzM3 +變頻調(diào)速方法變頻調(diào)速方法恒轉(zhuǎn)距調(diào)速（恒轉(zhuǎn)距調(diào)速（f1f1N）下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁變頻調(diào)速方法可實現(xiàn)無級平滑調(diào)速變頻調(diào)速方法可實現(xiàn)無級平滑調(diào)速,調(diào)速性調(diào)速性能優(yōu)異，因而正獲得越來越廣泛的應用。能優(yōu)異，因而正獲得越來越廣泛的應用。A1X1A2X2iiP=2A1A2X1X2NNSS下一頁下一頁總目錄總目錄

22、 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁A1X1A2X2iiP=1 采用變極調(diào)速方法的電動機稱作雙速電機，采用變極調(diào)速方法的電動機稱作雙速電機，由于調(diào)速時其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對由于調(diào)速時其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對調(diào)速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床調(diào)速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床等機床上。等機床上。A1A2X1X2SN下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁Tn0no22RR2R2R( 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線式電動機特有的一種調(diào)變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線式電動機特有的一種調(diào)速方法。其優(yōu)點是調(diào)速平滑、設備簡單投資少，速方法。其優(yōu)點是調(diào)速平滑、設備簡單投資少，缺點是

23、能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應用于各種缺點是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應用于各種提升、起重設備中。提升、起重設備中。nnTLTLs sTs2R2Ro下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁制動方法制動方法機械制動機械制動電氣制動電氣制動能耗制動能耗制動反接制動反接制動發(fā)電反饋制動發(fā)電反饋制動 在斷開三相電源的同時，給電動機其中兩相在斷開三相電源的同時，給電動機其中兩相繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場與繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)距（制動轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)距（制

24、動轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁nF轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子T n0=0 +-運轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)制動制動RP下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁運轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)nFT n0 當電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速當電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速時，旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變時，旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變化，由驅(qū)動轉(zhuǎn)距變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)距。電動機進入制化，由驅(qū)動轉(zhuǎn)距變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)距。電動機進入制下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁動狀態(tài)，同時將外力作用于轉(zhuǎn)子的能量轉(zhuǎn)換成動狀態(tài)，同時將外力作用于轉(zhuǎn)子的能量轉(zhuǎn)換成電能回送給電網(wǎng)。電能回送給電網(wǎng)。nF轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子T n0n n0下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 磁極數(shù)磁極數(shù)( 極對數(shù)極對數(shù) p = 2 )例如：例如： Y 132 M4 用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數(shù)。用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機座長度代號機座長度代號機座中心高（機座中心高（mm）三相異步電動機三相異步電動機教材表教材表8.8.1中列出了各種電動機的系列代號。中列出了各種電動機的系列代號。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁異步電動機產(chǎn)品名稱代號異步電動機產(chǎn)品名稱