三相异步电动机的设计原理

1、三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构定子：由定子铁心、定子绕组定子：由定子铁心、定子绕组和机座三个主要部分组成。和机座三个主要部分组成。定定子铁心是电机磁路的一部分，子铁心是电机磁路的一部分，由涂有绝缘漆的由涂有绝缘漆的0.50.5mmmm硅钢片叠硅钢片叠压而成。在定子铁心内圆周上压而成。在定子铁心内圆周上冲满槽，槽内安放定子三相对冲满槽，槽内安放定子三相对称绕组，即三相在空间位置上称绕组，即三相在空间位置上互差互差1201200 0电角度的绕组，可以根电角度的绕组，可以根据需要联结成星形和三角形。据需要联结成星形和三角形。整个定子铁心装在机座内，机整个定子铁心装在机座内，机座主要

2、起支撑和固定作用。座主要起支撑和固定作用。 定子铁心与机座三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构转子：由转子铁心、转子绕组和转轴组成。转子转子：由转子铁心、转子绕组和转轴组成。转子铁心也是磁路的一部分，由铁心也是磁路的一部分，由0.50.5mmmm硅钢片叠成，硅钢片叠成，铁心与转轴必须可靠的固定，以便传递机械功铁心与转轴必须可靠的固定，以便传递机械功率。转子铁心的外圆周上也冲满槽，槽内安放率。转子铁心的外圆周上也冲满槽，槽内安放转子绕组。转子绕组分绕线型和笼型两种，转子绕组。转子绕组分绕线型和笼型两种， 应用最广泛的是笼型，转子绕组由两侧端部互应用最广泛的是笼型，转子绕组由两侧端部互

3、相短接的铜条或铝条（鼠笼条）构成，和外电相短接的铜条或铝条（鼠笼条）构成，和外电路之间没有任何电的连接，因而可自成一体，路之间没有任何电的连接，因而可自成一体，像个像个“鼠笼鼠笼”。 1 1）绕线型转子绕组：它也是一个三相绕组，一般接成星形，）绕线型转子绕组：它也是一个三相绕组，一般接成星形，三根引出线分别接到转轴上的三个与转轴绝缘的集电环三根引出线分别接到转轴上的三个与转轴绝缘的集电环上，通过电刷装置与外电路相联。这就有可能在转子电上，通过电刷装置与外电路相联。这就有可能在转子电路中串接电阻以改善电动机的运行性能路中串接电阻以改善电动机的运行性能。绕线型转子绕组与外加变阻器的联接绕线型转子绕

4、组与外加变阻器的联接2 2）笼型绕组：在转子铁心的每一个槽中插入一铜条，在铜条）笼型绕组：在转子铁心的每一个槽中插入一铜条，在铜条两端各用一铜环（称为端环），把导条联接起来，这称为两端各用一铜环（称为端环），把导条联接起来，这称为铜排转子。也可用铸铝的方法，把转子导条和端环、风扇铜排转子。也可用铸铝的方法，把转子导条和端环、风扇叶片用铝液一次浇铸而成，称为铸铝转子。叶片用铝液一次浇铸而成，称为铸铝转子。 笼型绕组因结笼型绕组因结构简单、制造方便、运行可靠，所以应用广泛构简单、制造方便、运行可靠，所以应用广泛。铜排转子铜排转子铸铝转子铸铝转子异步电动机的结构轴轴出线盒出线盒风罩风罩风风扇扇转子转

5、子定子定子机座机座吊环吊环轴承轴承异步异步电动机结构图电动机结构图三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理通三相交流电通三相交流电 定子三相绕组定子三相绕组 旋转磁场旋转磁场转子绕组转子绕组 闭合线圈闭合线圈旋转磁场的作用旋转磁场的作用下，产生感应电下，产生感应电动势和感应电流动势和感应电流产生产生组成组成转子转动转子转动三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理0t120t240t360t旋转磁场的转速旋转磁场的转速一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360360电流频率为电流频率为 f Hzf Hz，则磁场，则磁场1/f1/f秒旋转秒旋转1 1圈，

6、每秒旋转圈，每秒旋转f f圈。圈。每分钟旋转：每分钟旋转：分）转/( 601fn n n1 1称为称为同步转速同步转速分转/3000,501nHzfBiAXBYCZAiCiAXYCBZNS1p此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：即：极对数（极对数（P P）的概念）的概念极对数（极对数（P）的改变）的改变 将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形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。成的磁场则是两对磁极。CYABCXYZAXBZAiBiCiX AAXBYBYCZCZCYABCXYZAXBZAiCiBiAX

7、X ANSSNZCZCBYBYAiBiCimIt0t极对数极对数2pXNSASNZBX AYCZBCY0t 60tA0nAZXXCZCSNSN30分）转/( 601pfn AiBiCimIt极对数和转速的关系极对数和转速的关系三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理异步电动机的转速恒小于旋转磁场转速，即异步电动机的转速恒小于旋转磁场转速，即nn1nn1，是异步电动机工作的必要条件，也是是异步电动机工作的必要条件，也是称为称为“异步异步”的原因。的原因。 = = n1n1 - - n n称为转速称为转速差，而差，而 与与n1n1之比称为转差率，用之比称为转差率，用S S表示表示 11nn

8、nsnn三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理一般异步电动机的额定转差率在一般异步电动机的额定转差率在0.020.050.020.05之之间。它反映异步电动机的各种运行情况。间。它反映异步电动机的各种运行情况。对异步电动机而言，当转子尚未转动（如对异步电动机而言，当转子尚未转动（如起动瞬间）时，起动瞬间）时，n=0n=0，此时转差率此时转差率s=1s=1；当当转子转速接近同步转速（空载运行）时，转子转速接近同步转速（空载运行）时，n n n1 n1，此时转差率此时转差率s0s0，由此可见，作为由此可见，作为异步电动机，转速在异步电动机，转速在0 0 n1n1范围内变化，其范围内变化，

9、其转差率转差率s s在在0101范围内变化。范围内变化。三相异步电动机的三相异步电动机的铭牌数据铭牌数据 1 1额定功率额定功率P PN N 指电动机额定运行时轴端输出的机械功指电动机额定运行时轴端输出的机械功率，单位为率，单位为KWKW。2 2额定电压额定电压U UN N 指电动机额定运行时定子加的线电压，指电动机额定运行时定子加的线电压，单位为单位为KVKV或或V V。3 3额定电流额定电流I IN N 指定子加额定电压，轴端输出额定功率指定子加额定电压，轴端输出额定功率时定子线电流，单位为时定子线电流，单位为A A。4 4额定频率额定频率f f1 1 我国工频为我国工频为5050HzHz

10、。5 5额定转速额定转速n nN N 指额定运行时转子的转速，单位为指额定运行时转子的转速，单位为r/minr/min。6 6额定功率因数额定功率因数COSCOS N N 指电动机工作在额定功率时的指电动机工作在额定功率时的功率因数。功率因数。 7 7工作方式工作方式 S1S1：连续工作制，：连续工作制，S2S2：短时工作制，：短时工作制，S3S3：断续：断续周期工作制。周期工作制。8 8绝缘等级绝缘等级 电动机允许达到的最高温度是由电动机使用绝电动机允许达到的最高温度是由电动机使用绝缘材料的耐热程度决定的，绝缘材料的耐热程度称为绝缘等缘材料的耐热程度决定的，绝缘材料的耐热程度称为绝缘等级。不

11、同的绝缘材料，其最高允许的温度是不同的。级。不同的绝缘材料，其最高允许的温度是不同的。9 9防护等级防护等级 是以字母是以字母“IP”IP”和其后面的两位数表示的。和其后面的两位数表示的。“IP”IP”为国际防护的缩写。为国际防护的缩写。IPIP后面第一位数字代表第一种防后面第一位数字代表第一种防护形式（防尘）的等级，共分七个等级。第二位数字代表第护形式（防尘）的等级，共分七个等级。第二位数字代表第二种防护形式（防水）的等级，共分九个等级，数字越大，二种防护形式（防水）的等级，共分九个等级，数字越大，表示防护的能力越强。表示防护的能力越强。10.10.额定负载转矩额定负载转矩T TN N(N.

12、m(N.m) ) 电动机轴上输出的额定转矩电动机轴上输出的额定转矩, ,其大小其大小应该是输出的机械功率额定值除以转子角速度的额定值，即应该是输出的机械功率额定值除以转子角速度的额定值，即9.55NNNNNPPTN三相异步电动机的三相异步电动机的铭牌数据铭牌数据绕线转子异步电动机还标有转子额定电压绕线转子异步电动机还标有转子额定电压（指定子绕组加额定电压，转子开路时滑（指定子绕组加额定电压，转子开路时滑环之间的线电压）和转子额定电流。环之间的线电压）和转子额定电流。 三相异步电动机的三相异步电动机的接线接线三相异步电动机的三相异步电动机的T T型等效电路型等效电路111 11 1UErIjx

13、I 111111 1()Erjx IEZ I 111Zrjx10()mmErjxI mmmjxrz三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性是指当定子电压、三相异步电动机的机械特性是指当定子电压、频率以及绕组参数固定时，电动机的转速与电频率以及绕组参数固定时，电动机的转速与电磁转矩之间的关系磁转矩之间的关系 或电磁转矩与转或电磁转矩与转差率之间的关系差率之间的关系 。 ()emnf T( )emTf s机械特性的参数表达式机械特性的参数表达式221122211122()()emrm pUsTrfrxxs三相异步电动机的机械特性曲线 固有机械特性固有机械特性从图可见

14、，三相异步电动机的机械特性曲线有四个特从图可见，三相异步电动机的机械特性曲线有四个特殊点，即图中的殊点，即图中的A、B、C、D四点。这四个点确定四点。这四个点确定了机械特性的形状也就基本确定了。了机械特性的形状也就基本确定了。（1）同步运行点）同步运行点A 该点该点 ， , s =0。此时电动机不进行机电能量转换。此时电动机不进行机电能量转换。（2）最大转矩点）最大转矩点B 该点电磁转矩为最大值该点电磁转矩为最大值TmTm，相，相应的转差率为应的转差率为SmSm, ,称为临界转差率。最大转矩称为临界转差率。最大转矩TmTm是是三相异步电动机的性能指标之一，它不仅反映了电三相异步电动机的性能指标

15、之一，它不仅反映了电动机的过载能力，对起动性能也有影响。通常用最动机的过载能力，对起动性能也有影响。通常用最大转矩与额定转矩之比表示，即大转矩与额定转矩之比表示，即 。m m称称为过载系数。为过载系数。 0T1160/n nfp/mmNT T固有机械特性固有机械特性（3）起动点）起动点C 该点该点S=1，n=0，电磁转矩为初始起动转矩电磁转矩为初始起动转矩Tst。相应的电流起动电流。通常起动电流为额定电流的相应的电流起动电流。通常起动电流为额定电流的56倍。倍。 (4)额定工作点额定工作点D 额定工作点的转速、转矩、电流及功率等额定工作点的转速、转矩、电流及功率等都是额定值。与额定转速对应的转差率都是额定值。与额定转速对应的转差率 称为额定转差率，称为额定转差率，其值在其值在0