项目21三相交流异步电动机参数和工作

1、项目项目2 三相交流异步电动机参数和工作三相交流异步电动机参数和工作特性的测试特性的测试n任务2.1 三相交流异步电动机的拆装n任务2.2 三相交流异步电动机参数的测试n任务2.3 三相交流异步电动机工作特性的测定任务任务2.1 三相交流异步电动机的拆装三相交流异步电动机的拆装任务导入任务导入对于电机拖动系统的重要组成部分三相交流电动机来说，应用的种类繁多，但他们的基本结构和基本原理是相似的。通过本次任务,即三相交流异步电动机的拆装，能够达到掌握三相交流异步电动机的基本结构的目的。2.1.1 概述交流旋转电动机主要分为同步电机和异步电机两类。同步电机主要用做发电机，工农业生产和日常生活中所用的

2、交流电能，几乎全是由同步发电机产生的。异步电机的定子绕组接上电源以后，由电源供给励磁电流，建立磁场，依靠电磁感应作用，使转子绕组感生电流，产生电磁转矩，以实现机电能量转换。因其转子电流是由电磁感应作用而产生的，因而也称为感应电机，是现代应用最广泛的一种交流电机。 交流电机包括同步电机和异步电机，两者都既可以用作发电机，也可以用作电动机。 同步电机作为发电机使用较多，现在世界上工农业生产中事业的交流电能几乎全部是同步发电机发出的。 异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械，用于各行各业。异步电动机是电力系统的主要负载。2.1.2 异步电动机的用途和分类1.1.异步电动机的用途异步电动机的用途异步

3、电机主要用作电动机，去拖动各种生产机械。 例如：风机、泵、压缩机、机床、轻工及矿山机械、农业生产中的脱粒机和粉碎机、农副产品中的加工机械等等。2.1.2 异步电动机的用途和分类 在民用生活中，电扇、洗衣机、电冰箱和空调器等一般由单相异步电动机来拖动。2.1.2 异步电动机的用途和分类 异步电动机的优点:结构简单、容易制造、价格低 廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高和具有适用的工作特征。 异步电动机的缺点:功率因数较差。异步电动机运行时，必须从电网里吸收落后性的无功功率，它的功率因数总是小于。2.1.2 异步电动机的用途和分类 异步电动机运行时，定子绕组接到交流电源上，转子绕组自身短路，由于电

4、磁感应的关系，在转子绕组中产生电动势、电流，从而产生电磁转矩，所以，异步电动机又叫感应电机。异步电动机的种类很多，从不同角度看，有不同的分类法:（1）按定子相数分有单相异步电动机；两相异步电动机；三相异步电动机。（2）按转子结构分有绕线式异步电动机；鼠笼式异步电动机。后者又包括单鼠笼异步电动机、双鼠笼异步电动机和深槽式异步电动机。 此外，根据电机定子绕组上所加电压的大小，又有高压异步电动机、低压异步电动机之分。从其它角度看，还有高起动转矩异步电机、高转差率异步电机、高转速异步电机等等。2.2.异步电动机的分类异步电动机的分类2.1.2 异步电动机的用途和分类按定子绕组供电电源相数按定子绕组供电

5、电源相数按转子绕组的结构按转子绕组的结构单相异步电动机单相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机两相异步电动机两相异步电动机异步电机异步电机鼠笼式异步电动机鼠笼式异步电动机绕线式异步电动机绕线式异步电动机结构简单，坚固，成本低，结构简单，坚固，成本低，运行性能不如绕线式运行性能不如绕线式通过外串电阻改善电机通过外串电阻改善电机的起动、调速等性能的起动、调速等性能2.1.2 异步电动机的用途和分类按定子相数分单相异步电动机两相异步电动机三相异步电动机2.1.2 异步电动机的用途和分类按转子结构分绕线型异步电动机鼠笼型异步电动机2.1.2 异步电动机的用途和分类旋转磁场产生的条件2.1.3 三相异

6、步电动机的基本工作原理1.1.旋转磁场旋转磁场（1）旋转磁场的产生AYCBZAiBiCimIt()电流出电流出( )电流入电流入X240sin120sinsintIitIitIimCmBmA2.1.3 三相异步电动机的基本工作原理0tAXYCBZNSAiBiCimIt2.1.3 三相异步电动机的基本工作原理180tXBZ1nAYC 60tAXYCBZSN1n60A120tXYCBZ1n同理分析，可得其它电流角度下的磁场方向：AiBiCitmI（2）旋转磁场的转向：取决于三相电流的相序。1n1nAiBiCimItAiCiBimIt2.1.3 三相异步电动机的基本工作原理mIt旋转磁场是沿着U1V

7、1W1与三相绕组中的三相电流的相序一致一致U1U2V1V2W1W2i3i1i2U1U2V1V2W2W1i1L1L1i2L2L3i3L3L22.1.3 三相异步电动机的基本工作原理极对数（p）的概念AXBYCZ1p此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：AXYCBZNS2.1.3 三相异步电动机的基本工作原理CYABCXYZAXBZAiBiCi 将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。AXBYCZ2.1.3 三相异步电动机的基本工作原理极对数2pAXX ANSSNZCZCBYBYAiBiCimIt0t2.1.3 三相异步电动机的基本工作原理极对数（p）的概念

8、1p即：即：（3）旋转磁场的转速旋转磁场转速n1 同步转速如何改变旋转磁场的转速？U1U2V1V2W1W2i3i1i2 以Y型接法为例，当每相绕组只有一个线圈时，按右下图放入定子槽内，合成的旋转磁场只有一对磁极，则极对数为1。U1U2V1V2W2W12.1.3 三相异步电动机的基本工作原理即 p = 2 按右图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W32.1.3 三相异步电动机的基本工作原理 以Y型接法为例，将每相绕组都改用两个线圈串联组成。i2W2V4U1V1W1U2V2W3U3U4V3W4i1i3电流变化一周 旋转磁场转一圈电流每秒钟变化 50

9、周 旋转磁场转 50 圈旋转磁场转 3000 圈电流每分钟变化 (5060) 周p = 1 时电流变化一周 旋转磁场转半圈电流每秒钟变化 50 周 旋转磁场转 25 圈旋转磁场转 1500 圈电流每分钟变化 (2560) 周p = 2 时2.1.3 三相异步电动机的基本工作原理三相异步电动机的同步转速601pfn min）r/( p 1 23 4 56n1/(r/min)300015001000 750 600 50050Hz 时,不同极对数时的同步转速如下f 同步转速表同步转速表 p为任意值时2.1.3 三相异步电动机的基本工作原理2.1.3 三相异步电动机的基本工作原理2. 2. 基本工作

10、原理基本工作原理 在电动机定子绕组中通入三相对称交流电流后，产生旋转磁场。 旋转磁场的磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。 在电动势的作用下，闭合的导条中就有电流，该电流与旋转磁场相互作用，使转子导条受到电磁力作用。由电磁力产生电磁转矩，转子就转动起来。异步电机的工作原理异步电机的工作原理2.1.3 三相异步电动机的基本工作原理NS工作原理工作原理电磁转矩的产生电磁转矩的产生* 用右手定则判断转子绕用右手定则判断转子绕组中感应电流的方向组中感应电流的方向* 用左手定则判断转子绕用左手定则判断转子绕组受到的电磁力的方向组受到的电磁力的方向电磁力电磁力电磁转矩电磁转矩T：T与与 n1 同方向

11、。同方向。2.1.3 三相异步电动机的基本工作原理电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速:n电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但 异步电动机1nn 无转距转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流提示：如果1nn 2.1.3 三相异步电动机的基本工作原理11nnns 转差率 转差率：当转子以转速 开始旋转时，此时显然，气隙磁场不在以同步转速 切割转子绕组，同步转速和转子转速之间有一个同方向的相对运动，即此时的气隙磁场是以一个在切割转子绕组。1nnnn 1s是一个没有量纲的数，它的大小也能反映电动机转子的转速3. 3. 转差率转差率2.1.3 三相异步

12、电动机的基本工作原理 正常运行的异步电动机，转子转速接近于同步转速，转差率很小，一般s=0.010.05。例如 时， ;时， ； 时s为负；电动机转子的转向与气隙旋转磁密的转向相反时，s1。一般：0n1s1nn 0s1nn 05. 001. 0s 负载越大，转速越低，转差率越大；反之，转差率越小。转差率的大小能够反映电机的转速大小或负载大小。电机的转速为：11n = (- s)n2.1.3 三相异步电动机的基本工作原理根据转差率的大小和正负，异步电机有三种运行状态机械能转变为电机械能转变为电能能电能和机械能变电能和机械能变成内能成内能电能转变为机电能转变为机械能械能能量关系能量关系制动制动制动

13、制动驱动驱动电磁转矩电磁转矩转差率转差率转速转速外力使电机快速外力使电机快速旋转旋转外力使电机沿磁外力使电机沿磁场反方向旋转场反方向旋转定子绕组接对定子绕组接对称电源称电源实现实现发电机发电机电磁制动电磁制动电动机电动机状态状态10 n n0n n10 s1s0s2.1.3 三相异步电动机的基本工作原理异步电动机在结构上主要由定子、转子、气隙组成2.1.4 三相异步电动机的主要结构2.1.4 三相异步电动机的主要结构三相异步电机结构YBZXAC转子转子定子定子定子绕组定子绕组（三相）（三相）机机 座座2.1.4 三相异步电动机的主要结构 机壳机壳 定子绕组定子绕组1.定子部分定子部分: 定子铁

14、心定子铁心 接线盒接线盒 端盖端盖 轴承轴承 转子绕组转子绕组2.转子部分转子部分 转子铁心转子铁心 轴轴三相异步电机结构3.气隙气隙：定子与转子之间的间隙定子与转子之间的间隙2.1.4 三相异步电动机的主要结构YBZXAC定子定子转子转子一台三相鼠笼型异步电动机2.1.4 三相异步电动机的主要结构机座机座定子绕组定子绕组铭牌数据铭牌数据出线端子出线端子1 1、定子：、定子： 由机座、定子铁心和定子绕组三个部分组成的2.1.4 三相异步电动机的主要结构（1）定子绕组：定子绕组： 放置于定子铁心内圆槽中定定子子线线圈圈2.1.4 三相异步电动机的主要结构 高压大、中型容量的异步电动机定子绕组常采

15、用Y接，只有三根引出线，如图(a)所示。对中、小容量低压异步电动机，通常把定子三相绕组的六根出线头都引出来，根据需要可接成Y形或形，如图(b)所示。定子绕组用绝缘的铜（或铝）导线绕成，嵌在定子槽内。A B CA B CZ X YZ X YD联结Y联结2.1.4 三相异步电动机的主要结构 三相异步电动机的定子绕组的连接方式，有Y（星形）接线和（三角形）接线两种，使用时应按铭牌规定连接。2.1.4 三相异步电动机的主要结构2.1.4 三相异步电动机的主要结构（2）定子铁心：是电动机磁路的一部分，装在机座里。为了降低定子铁心里的铁损耗，定子铁心用用0.5mm厚的硅钢片叠压而成的，在硅钢片的两面还应途

16、上绝缘漆。2.1.4 三相异步电动机的主要结构定子冲片2.1.4 三相异步电动机的主要结构（3）机座：固定与支撑定子铁心。如果是端盖轴承电机，还要支撑电机的转子部分。因此，机座应有足够的机械强度和刚度。对中、小型异步电动机，通常用铸铁机座。对大型电机，一般采用钢板焊接的机座，整个机座和座式轴承都固定在同一个底板上。2.1.4 三相异步电动机的主要结构2 2、转子：、转子： 由转子铁心、转子绕组和转轴组成。 （1）转子铁心转子铁心：是电动机磁路的一部分，它用0.5mm厚的硅钢片叠压而成。铁心固定在转轴或转子支架上，整个转子的外表呈圆柱形。其外围表面冲有凹槽， 用以安放转子绕组。2.1.4 三相异

17、步电动机的主要结构鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图 鼠笼型转子绕组由插入每个转子槽中的导条和两侧的短路端环构成，如果去掉转子铁心，剩余的转子绕组就像一个松鼠笼子。（2）转子绕组：鼠笼型和绕线型2.1.4 三相异步电动机的主要结构鼠笼式转子鼠笼式转子转轴转轴轴承轴承转子转子2.1.4 三相异步电动机的主要结构斜槽形式2.1.4 三相异步电动机的主要结构2.1.4 三相异步电动机的主要结构 这种电机的特点是：可以在转子绕组中串入附加电阻，来改善电机的起动性能或作转速调节用。 三相绕线型转子结构。绕组的三个出线端子接到固定在转轴上的三铜环上，通过电刷引出。2.1.4 三相异步电动机的主要结构绕绕线线式

18、式转转子子铁心铁心绕组绕组转轴转轴2.1.4 三相异步电动机的主要结构2.1.4 三相异步电动机的主要结构 绕线型转子的槽内嵌放有用绝缘导线组成的三相绕组，一般都联接成Y形。转子绕组的三条引线分别接到三个滑环上，用一套电刷装置引出来，如图所示。这就可以把外接电阻串联到转子绕组回路里去，以改善电动机的启动性能或调节电动机的转速。 2.1.4 三相异步电动机的主要结构 虽然绕线式异步电动机与鼠笼式异步电动机的结构不同， 但它们的工作原理是相同的。 与笼型转子相比较，绕线型转子结构稍复杂，价格稍贵，因此只在要求起动电流小，起动转距大，或需平滑调速的场合使用。2.1.4 三相异步电动机的主要结构（3

19、3）转轴：）转轴：转轴用来固定转子铁心和传递功率， 一般用中碳钢制成。3 3、气隙、气隙 异步电动机的气隙比同容量直流电动机的气隙小得多，在中、小型异步电动机中，气隙一般为0.21.5mm左右。 异步电动机定子与转子之间很小的空气隙是电动机磁路的一部分，气隙的大小直接影响电动机的励磁电流和功率因数。2.1.4 三相异步电动机的主要结构n三相异步电动机的铭牌上标明电机的型号、额定数据等。 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132S6功功 率率 3 kW 频频 率率 50Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 联联 结结 Y转转 速速 960r/min 功率因数功率因数 0.7

20、6 绝缘等级绝缘等级 B2.1.5 三相异步电动机的铭牌数据n异步电动机的型号： 电机产品的型号一般采用大写印刷体的汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。其中汉语拼音字母是根据电机的全名称选择有代表意义的汉字，再用该汉字的第一个拼音字母组成。例如Y系列三相异步电动机表示如下：2.1.5 三相异步电动机的铭牌数据铭牌：型号，额定值，绕组联结方式，生产厂家等 额定值:正常运行时的主要数据指标。 绕组联结方式：接法或者Y接法。 型号： Y 100 L 1 2机座中心高机座中心高铁心长度代号铁心长度代号机座长度代号机座长度代号异步电动机异步电动机极数极数2.1.5 三相异步电动机的铭牌数据n我国生产的异步电动

21、机种类很多，下面列出一些常见的产品系列。nY系列为小型鼠笼全封闭自冷式三相异步电动机。用于金属切削机床、通用机械、矿山机械、农业机械等。也可用于拖动静止负载或惯性负载较大的机械，如压缩机、传送带、磨床、锤击机、粉碎机、小型起重机、运输机械等。nJQ2 和JQO2系列是高起动转矩异步电动机，用在起动静止负载或惯性负载较大的机械上。JQ2 是防护式和JQO2是封闭式的。nJS系列是中型防护式三相鼠笼异步电动机。nJR系列是防护式三相绕线式异步电动机。用在电源容量小、不能用同容量鼠笼式电动机起动的生产机械上。2.1.5 三相异步电动机的铭牌数据nJSL2 和JRL2系列是中型立式水泵用的三相异步电动

22、机，其中JSL2 是鼠笼式，JRL2是绕线式。JZ2 和JZL2系列是起重和冶金用的三相异步电动机，JZ2是鼠笼式，JZL2是绕线式。nJD2 和JDO2系列是防护式和封闭式多速异步电动机。nBJO2 系列是防爆式鼠笼异步电动机。nJPZ系列是旁磁式制动异步电动机。nJZZ系列是锥形转子制动异步电动机。nJZT系列是电磁调速异步电动机。n其他类型的异步电动机可参阅产品目录。2.1.5 三相异步电动机的铭牌数据异步电动机的额定值：n异步电动机的额定值包含下列内容：n（1）额定功率PN ：指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率，单位是kw。n（2）额定电压UN ：指额定运行状态下加在定子绕组上的线电压，单位为V。n（3）额定电流IN ：指电动机在定子绕组上加额定电压、轴上输出额定功率时，定子绕组中的线电流，单位为A。2.1.5 三相异步电动机的铭牌数据n（4）额定频率f ：指我国规定工业用电的频率是50Hz。n（5）额定转速n：指电动机定子加额定频率的额定电压，且轴端输出额定功率时电机的转速，单位为r/min 。n（6）额定功率因数 ：指电动机定子加额定负载时，定子边的功率因数。Ncos2.1.5