三相交流电动机基本知识

1、三相交流电动机基本知识 1.7 三相交流电动机基本知识三相交流电动机基本知识 本讲主要内容：本讲主要内容： 一、三相异步电动机的基本结构一、三相异步电动机的基本结构 二、二、 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 三、三、 三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据 三相交流电动机基本知识 实现电能与机械能相互转换的电工设备总称为电机。 机械能 电能 发电机 电动机 三相交流电动机基本知识 交流电动机感性认识交流电动机感性认识 三相交流电动机基本知识 三相交流电动机基本知识 三相异步电动 机由静止的 定子和转子 两大部分组 成。定子与 转子之间有 一很小的气 隙。 转子转子

2、风扇风扇 定子铁心定子铁心 转轴转轴 接线盒接线盒 外壳外壳 定子绕组定子绕组 三相交流电动机基本知识 定子定子 轴承支轴承支 撑端盖撑端盖 轴承轴承 冷却冷却 风扇风扇 机壳机壳 轴承轴承 转子转子 三相交流电动机基本知识 笼型绕组(也称为导条)是在转子铁心的槽里嵌放裸铜条 或铝条，然后用两个金属环(称为端环)分别在裸金属导 条两端把它们全部接通(短接)，即构成了转子绕组；小 型笼型电动机一般用铸铝转子，这种转子是用熔化的铝 液浇在转子铁心上，导条、瑞环一次浇铸出来。如果去 掉铁心，整个绕组形似鼠笼，所以得名笼型绕组。笼型 转子线槽一般都是斜槽，目的是改善起动与调速性能。 三相交流电动机基本

3、知识 机座：铸铁或钢板焊接机座：铸铁或钢板焊接 支撑铁心和固定电机支撑铁心和固定电机 装有三相绕组的定 子 三相交流电动机基本知识 笼型笼型 转子转子: 在旋转磁场作用下，在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或电流产生感应电动势或电流,产生产生 旋转力矩旋转力矩 转轴 转子铁心 转子绕组 0.5mm的硅钢片叠压 三相交流电动机基本知识 笼型转子笼型转子 (1)笼型转子笼型转子 铁芯槽内放铜条，端铁芯槽内放铜条，端 部用短路环形成一体。部用短路环形成一体。 或铸铝形成转子绕组。或铸铝形成转子绕组。 三相交流电动机基本知识 绕线式转子绕组是嵌于转子铁心绕线式转子绕组是嵌于转子铁心 槽内的三组相对称绕

4、。小容量接成槽内的三组相对称绕。小容量接成 三角形，中大容量接成星形。三角形，中大容量接成星形。 绕组接线图 三相交流电动机基本知识 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 三相交流电动机基本知识 工作原理工作原理 三相交流电源接通三相定子绕组 定子绕组产生三相对称电流 三相对称电流在电机内部建立旋转磁场 旋转磁场与转子绕组产生相对运动 ( 切割 ) 转子绕组中产生感应电流 感应电流转子绕组(感应电流)在磁场中受到电磁力的作用 在电磁力作用下，转子逆时针方向开始旋转，转速为n 。 iA ACB X ZY iB iC 三相异步电动机原理简图 三相对 称电流 旋转 磁场 感应 电流 三相

5、交流电动机基本知识 vlBe （右手定则）（右手定则） （左手定则）（左手定则） ilBf n 0 n e i N S f B:磁感应强度磁感应强度 v:切割速度切割速度 l :导线长导线长 磁极旋转磁极旋转 导线切割磁力线产生感应电动势导线切割磁力线产生感应电动势 闭合导线产生电流闭合导线产生电流 通电导线在磁场中受力通电导线在磁场中受力 三相交流电动机基本知识 1. 线圈跟着磁铁转线圈跟着磁铁转 两者转动方向一致两者转动方向一致 异步异步 2. 线圈比磁场转得慢线圈比磁场转得慢 0 nn 三相交流电动机基本知识 C i A X C Z B Y A i B i i C i A i B i t

6、 m I o 1.7.2旋转磁场的产生 三相交流电动机基本知识 由此可知，异步电动机是通过载流 的转子绕组在磁场中受力而使电动 机旋转的，而转子绕组中的电流由 电磁感应产生，并非外部输入，故 异步电动机又称感应电动机。 三相交流电动机基本知识 120sin 120sin sin m3 m2 m1 tIi tIi tIi 1 i 2 i U1 U2 V1 V2 W1 W2 3 i 1 i 2 i 3 i m I o t 三相交流电动机基本知识 i C i A i B i t m I o 0 n 规定规定 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。

7、尾端流入，首端流出。 A Y C B Z X ()电流出电流出 ( )电流入电流入 三相对称交流绕组通入三相对 称交流电流时，将在电机气隙 空间产生旋转磁场； 三相交流电动机基本知识 C i B i A i i t A X Y C B Z A X Y C B Z A X Y C B Z N S 0 t 60t 0 n 60 90t 600 m I o S N SN 三相交流电动机基本知识 A A X Z B C Y A A X Z B C Y 分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即：即： 1、 0t 60t 任意调换两根电源进线任意调换

8、两根电源进线 N S N S B i A X B Y C Z A i C i 三相交流电动机基本知识 磁场旋转方向：取决于三相电流的相序。磁场旋转方向：取决于三相电流的相序。 0 n 0 n 改变电机的旋转方向：改变定子三相电流的相序。改变电机的旋转方向：改变定子三相电流的相序。 1 i 2 i m I o 3 i t 1 i m I o 3 i t 2 i 转子转动方向和旋转磁场的旋转方向一致。转子转动方向和旋转磁场的旋转方向一致。 三相交流电动机基本知识 C Y A B C X Y Z A X B Z A i B i C i X A A X B Y B Y C C Z Z 三相交流电动机基

9、本知识 极对数极对数2p 旋转磁场的磁极对数旋转磁场的磁极对数 与三相绕组的排列有关与三相绕组的排列有关 C Y A B C X Y Z A X B Z A i B i C i A X X N S Z C Z B Y B Y A C S N B i C i A i i m I t 0 三相交流电动机基本知识 11 60 (/nf转 分 ） 工频：工频：Hz50 1 f 1 3000 (/n 转 分） p=1时时 0 m I C i B i A i t i o m I N S A X Y C B Z N S A X Y C B Z N S A X Y C B Z N S 三相交流电动机基本知识

10、X N S A X A B Z C Y Z C Y B S N 0t 60t p=2时时 B i C i A i i t m I 0 1 1 60 1500 (/ 2 f n 转 分） 1 n30 A X X Z C Z B Y B Y A C N S N S 三相交流电动机基本知识 1 1 60 (/) f n p 转 分 2p 180分）转/( 5001 1p 360分）转/( 0003 极对数极对数 每个电流周期每个电流周期 磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度 同步转速同步转速 )f(Hz50 1 3p120分）转/( 0001 4p分分）转转/( 750 90 旋转磁场转速旋转磁场转

11、速 与频率与频率f1和极对数和极对数p有关。有关。 三相交流电动机基本知识 1 nn 如果如果: 1 nn 三相交流电动机基本知识 %s)91( 转子转速亦可由转差率求得转子转速亦可由转差率求得 1 (1)nns 1 1 100% nn s n 例例1 1：一台三相异步电动机，其额定转速：一台三相异步电动机，其额定转速 n= =975 r/min，电源频率，电源频率 f1 1= =50 Hz。试求电动机的。试求电动机的 极对数和额定负载下的转差率。极对数和额定负载下的转差率。 解：解： 根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转 速的关系可知：速的关系可知：n

12、1=1000 r/min , 1 1 1000975 100%100%2.5% 1000 nn n s 三相交流电动机基本知识 磁极数磁极数( 极对数极对数 p = 2 ) 例如：例如： Y 132 M4 用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。 机座长度代号机座长度代号 机座中心高（机座中心高（mm） 三相异步电动机三相异步电动机 三相交流电动机基本知识 例如：例如：380/220V、Y/ 是指线电压为是指线电压为 380V 时时 采用采用 Y联结；线电压为联结；线电压为 220V 时采用时采用 联结。联结。 电动机在额定运行时定子绕组的电动机在额定运行时

13、定子绕组的 表示星形表示星形联结联结 下电机的线电流为下电机的线电流为 6.73A；三角形；三角形联结联结下线电下线电 流为流为 11.64A。两种接法下相电流均为。两种接法下相电流均为 6.73A 。 三相交流电动机基本知识 1 2 P P cos3 NN1 IUP 笼型电机笼型电机 =7293 额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机 械功率械功率 P2，它不等于从电源吸取的电功率，它不等于从电源吸取的电功率 P1。 三相交流电动机基本知识 0 N0 N n nn s 额定转差率额定转差率 三相交流电动机基本知识 定子绕组定子绕组 接线盒接线盒 。通

14、常。通常 联联结结电电机机容容量量Y3kW 联联结结电电机机容容量量 kW4 X AZ BY C A X ZXY BCA CB ZY 三相交流电动机基本知识 . .三相异步机的起动方法三相异步机的起动方法 1. 直接起动直接起动 20-3020-30千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动。 2. 降压起动降压起动 在起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，以 减小起动电流，鼠笼式电动机常用的降压起动方法有 Y换接起动和自耦降压起动。 方法简单，但起动电流较大，影响电网上其他负 载正常工作。 三相交流电动机基本知识 （1）Y 起动起动 正常正常运行运行 l U A

15、Z B Y X C l I 起动起动 A B C X Y Z l U lY I Z U I l lY 3 3 Z U I l l 设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为 z 3 1 l lY I I 三相交流电动机基本知识 L1L3L2 FU U1 V1 U2 V2 W1 W2 W1 L3 V2 U2 L2 V1 W2 L1 U1 UP U1 + Ul + U2 V1 V2 W1 W2 三相交流电动机基本知识 工作工作 L1L3L2 FU U1 V1 U2 V2 W1 W2 W1 L3 V2 U2 L2 V1 W2 L1 U1 U2 Ul + U1 V1V2 W1 W2 三相交流电动机基本知识

16、tstY TT s 3 1 PP UU 3 1 （c） Y 起动应注意的问题：起动应注意的问题： （b）仅适用于正常接法为三角形接法的电动机。）仅适用于正常接法为三角形接法的电动机。 Y 起动时，起动电流减小的同时，起动转起动时，起动电流减小的同时，起动转 矩也减小了。矩也减小了。 所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合 （a）可采用星三角起动器来实现。）可采用星三角起动器来实现。 三相交流电动机基本知识 1.7.2直流电机 直流电机是直流发电机和直流电动机 的总称。直流发电机将机械能转换为电能； 直流电动机将电能转换为机械能。 1构造 直流电动机主要由磁极、电枢和换向 器组成，如图1-38