三相交流異步電機(jī)

三相交流異步電機(jī)第一頁，共三十三頁，2022年，8月28日一、三相交流異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)任務(wù)6.4三相交流異步電機(jī)第二頁，共三十三頁，2022年，8月28日

1、異步電動(dòng)機(jī)的定子：

異步電動(dòng)機(jī)的定子是由機(jī)座、定子鐵心和定子繞組三個(gè)部分組成的。（1）定子鐵心：是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，裝在機(jī)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。下圖所示為定子槽,其中(a)是開口槽，用于大、中型容量的高壓異步電動(dòng)機(jī)中；(b)是半開口槽，用于中型500V以下的異步電動(dòng)機(jī)中；(c)是半閉口槽，用于低壓小型異步電動(dòng)機(jī)中。第三頁，共三十三頁，2022年，8月28日（3）機(jī)座：主要是為了固定與支撐定子鐵心。如果是端蓋軸承電機(jī)，還要支撐電機(jī)的轉(zhuǎn)子部分。因此，機(jī)座應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。對(duì)中、小型異步電動(dòng)機(jī)，通常用鑄鐵機(jī)座。對(duì)大型電機(jī)，一般采用鋼板焊接的機(jī)座，整個(gè)機(jī)座和座式軸承都固定在同一個(gè)底板上。（2）定子繞組：高壓大、中型容量的異步電動(dòng)機(jī)定子繞組常采用Y接，只有三根引出線，如圖(a)所示。對(duì)中、小容量低壓異步電動(dòng)機(jī)，通常把定子三相繞組的六根出線頭都引出來，根據(jù)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(dǎo)線繞成，嵌在定子槽內(nèi)。第四頁，共三十三頁，2022年，8月28日3、異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子：

異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成的。

（1）轉(zhuǎn)子鐵心：是電動(dòng)機(jī)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(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上，整個(gè)轉(zhuǎn)子的外表呈圓柱形。（2）轉(zhuǎn)子繞組：分為籠型和繞線型兩類。2、氣隙：

異步電動(dòng)機(jī)的氣隙比同容量直流電動(dòng)機(jī)的氣隙小得多，在中、小型異步電動(dòng)機(jī)中，氣隙一般為0.2~1.5mm左右。第五頁，共三十三頁，2022年，8月28日1）籠型轉(zhuǎn)子：籠型繞組是一個(gè)自己短路的繞組。在轉(zhuǎn)子的每個(gè)槽里放上一根導(dǎo)體，在鐵心的兩端用端環(huán)連接起來，形成一個(gè)短路的繞組。如果把轉(zhuǎn)子鐵心拿掉，則可看出，剩下來的繞組形狀像個(gè)松鼠籠子，如圖（a)所示，因此又叫鼠籠轉(zhuǎn)子。導(dǎo)條的材料有用銅的，也有用鋁的。第六頁，共三十三頁，2022年，8月28日

2）繞線型轉(zhuǎn)子：繞線型轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)嵌放有用絕緣導(dǎo)線組成的三相繞組，一般都聯(lián)接成Y形。轉(zhuǎn)子繞組的三條引線分別接到三個(gè)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(zhuǎn)子繞組回路里去，以改善電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能或調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。與籠型轉(zhuǎn)子相比較，繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，價(jià)格稍貴，因此只在要求起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)距大，或需平滑調(diào)速的場(chǎng)合使用。第七頁，共三十三頁，2022年，8月28日二、三相交流異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的通入三相交流電后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)n1，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)拉動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。我們?nèi)∫粚?duì)旋轉(zhuǎn)磁極，分析該對(duì)磁極是如何拉動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的？

第八頁，共三十三頁，2022年，8月28日磁極旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)線長磁感應(yīng)強(qiáng)度切割速度（右手定則）閉合導(dǎo)線產(chǎn)生電流

i（左手定則）通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力fn第九頁，共三十三頁，2022年，8月28日(1)線圈跟著磁極轉(zhuǎn)→兩者轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致

結(jié)論：(2)線圈比磁場(chǎng)轉(zhuǎn)得慢異步fn第十頁，共三十三頁，2022年，8月28日旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是如何產(chǎn)生的？AYCBZ(?)電流出()電流入X第十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日AXYCBZAXBYCZ合成磁場(chǎng)方向：向下第十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得其它電流角度下的磁場(chǎng)方向：第十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向第十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速大小

一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過360°電流頻率為fHz，則磁場(chǎng)1/f秒旋轉(zhuǎn)1圈，每秒旋轉(zhuǎn)f圈。每分鐘旋轉(zhuǎn)：n1稱為同步轉(zhuǎn)速第十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日極對(duì)數(shù)（P）的概念A(yù)XBYCZ此種接法下，合成磁場(chǎng)只有一對(duì)磁極，則極對(duì)數(shù)為1。即：AXYCBZ第十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日極對(duì)數(shù)（P）的改變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(nèi)。形成的磁場(chǎng)則是兩對(duì)磁極。AXBYCZ第十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日極對(duì)數(shù)C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'第十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日極對(duì)數(shù)和轉(zhuǎn)速的關(guān)系第十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速極對(duì)數(shù)每個(gè)電流周期磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速第二十頁，共三十三頁，2022年，8月28日電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（額定轉(zhuǎn)速）:電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向一致，但

異步電動(dòng)機(jī)無轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)無轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電流提示：如果第二十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日異步電機(jī)運(yùn)行中:轉(zhuǎn)差率為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之差。即：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間:（轉(zhuǎn)差率最大）轉(zhuǎn)差率S的概念第二十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日三、三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性轉(zhuǎn)矩公式

常數(shù)，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)第二十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日機(jī)械特性曲線OTSOT1第二十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日1.額定轉(zhuǎn)矩TN三個(gè)重要轉(zhuǎn)矩OT(N?m)第二十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日2.最大轉(zhuǎn)矩TmaxOTTmax第二十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日3.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TstOTTst第二十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日4.電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào)整，這種能力稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。此過程中，n、sE2,I2

I1電源提供的功率自動(dòng)增加。T2sT2>TT=T2nT

T′2達(dá)到新的平衡T2常用特性段TO第二十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日5.U1和R2變化對(duì)機(jī)械特性的影響(1)

U1變化對(duì)機(jī)械特性的影響UTmTstT2TO第二十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日(2)R2變化對(duì)機(jī)械特性的影響TOR2Tstn硬特性：負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化不大，運(yùn)行特性好。軟特性：負(fù)載增加時(shí)轉(zhuǎn)速下降較快，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)特性好。第三十頁，共三十三頁，2022年，8月28日(2)R2變化對(duì)機(jī)械特性的影響

不同場(chǎng)合應(yīng)選用不同的電機(jī)。如金屬切削，選硬特性電機(jī)；重載起動(dòng)則選軟特性電機(jī)。TOR2Tstn硬特性：負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化不大，運(yùn)行特性好。軟特性：負(fù)載增加時(shí)轉(zhuǎn)速下降較快，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)特性好。第三十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日四、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：1．變極調(diào)速通過改變電動(dòng)機(jī)的定子繞組所形成的磁極對(duì)數(shù)p來調(diào)速。因磁極對(duì)數(shù)只能是按1、2、3、…、的規(guī)律變化，所以用這種方法調(diào)速，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不能連續(xù)、平滑地進(jìn)行調(diào)節(jié)。第三十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日2．變頻調(diào)速通過變頻器把頻率為50Hz