三相异步电动机原理

1、三相异步电动机三相异步电动机日期： 2022-4-26页码：1三相异步电动机三相异步电动机 随着经济的迅速发展，国民经济各部门对电机的需求量日益增长。目前电动机已成为我国主要的拖动机械，尤其是异步电动机应用范围最广，需要量最大。由于现代电网普遍采用三相交流电，因此三相异步电动机使用得更广泛。这里介绍三相异步电动机的性能特点、用途、基本结构、铭牌数据以及额定值的计算方法。 （a） （b）图1-1 三相异步电动机的外形（a）鼠笼式三相异步电动 （b）绕线式三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机日期： 2022-4-26页码：2一、三相异步电动机的特点和用途一、三相异步电动机的特点和用途 三相异

2、步电动机结构简单、运行可靠性好、价格相对便宜、制造维护方便，所以得到广泛应用，因现在变频调速已广泛使用，所以异步电动机的调速已可与直流电机相媲美。三相异步电动机的缺点是启动转矩小、启动电流大。 在工矿企业的电气传动设备中，三相异步电动机是所有电动机中应用最为广泛的一种。据有关资料统计，现在电网中的电能2/3以上是由三相异步电动机消耗的，而且工业越发达，现代化程度越高，其比例越大。中小型三相异步电动机在中小企业应用特别多。例如：普通机床、起重机、生产线、鼓风机、水泵以及各种农副产品的加工机械等。 三相异步电动机三相异步电动机日期： 2022-4-26页码：3二、三相异步电动机的基本结构三相异步电

3、动机的基本结构 三相异步电动机主要由静止的定子和转动的转子两大基本部分组成。定子与转子之间有一个较小的气隙。图1-2表示三相鼠笼式异步电动机的结构。图1-2 三相鼠笼式异步电动机结构三相异步电动机三相异步电动机日期： 2022-4-26页码：41、定子定子是用来产生旋转磁场的，主要由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。如图1-3。图1-3 定子铁心、定子绕组、机座三相异步电动机三相异步电动机日期： 2022-4-26页码：51）定子铁心 定子铁心是电机磁路的一部分，为了增强导磁能力和减小铁耗，定子铁心常选用0.5mm或0.35mm厚的硅钢片冲制叠压而成，片间涂上绝缘漆。定子硅钢片的内圆上冲有均

4、匀分布的槽，用于嵌放绕组。定子铁心固定于机座内。2）定子绕组 定子绕组是异步电动机的电路部分，由三相对称绕组组成。为了便于接线，三相绕组的六个出线端引致接线盒内。三相绕组的六个出线可按需要接成星形（Y）或三角形（）。如图1-4所示。定子三相绕组的连接方式由电源的线电压决定，当电动机电源线电压等于每相绕组的额定电压时，定子绕组应接成形；当电源线电压为每相绕组额定电压的倍时，定子绕组应接成Y形。3）机座 机座主要用于支撑定子铁心和固定端盖。封闭式电动机的机座表面有散热筋，以增加散热面积。中小型异步电动机的机座通常采用铸铁制成。大型异步电动机一般采用钢板焊接机座。 三相异步电动机三相异步电动机日期：

5、 2022-4-26页码：6（a） （b）图1-4 三相异步电动机定子绕组的接线方式（a）形连接； （b）Y形连接三相异步电动机定子绕组的接线方式三相异步电动机定子绕组的接线方式三相异步电动机三相异步电动机日期： 2022-4-26页码：72、转子 转子是电动机的转动部分，它可以带动其它机械旋转做功。转子由转子铁心，转子绕组和转轴三部分组成。1）转子铁心。转子铁心为圆柱形，是电机磁路的一部分。在转子铁心与定子铁心之间有微小的空气隙。在转子硅钢片的外圆槽口内放置转子绕组。为了改善电动机启动性能，鼠笼式转子采用斜槽结构。2）转子绕组。转子按结构不同可分为鼠笼式转子和绕线式转子两种。其中以鼠笼式的应

6、用最为广泛。 鼠笼式转子绕组是由嵌在转子铁心槽内的若干铜条或铝条组成，两端分别焊接在两个短接的端环上，如图1-5所示。 图1-5 鼠笼式转子三相异步电动机三相异步电动机日期： 2022-4-26页码：8 绕线式转子的绕组与定子绕组相似，在转子铁心槽内嵌有对称的三相绕组，作星形连接。三相绕组的三个尾端连接在一起，三个首端分别接到装在转轴上的三个彼此绝缘的铜制集电环上，如图1-7所示。转子绕组通过集电环和电刷与外电路的可变电阻器相连接，如图1-8所示，用于启动或调速。 图1-7 绕线式转子图1-8 绕线式转子异步电动机的转子接线示意图（a）接线图 （b）提刷装置（a）（b） 绕线转子异步电动机由于

7、其结构复杂，价格较高，制造工艺和维修较复杂。因此，一般只用于要求起动转矩大、起动电流小和需要调速的场合，如立式车床、起重机等。 三相异步电动机三相异步电动机日期： 2022-4-26页码：9三、三相异步电动机的基本工作原理三、三相异步电动机的基本工作原理 三相异步电动机的定子和转子之间有一个很小的空气隙。定子铁心槽内放置对称三相绕组，分别用三个集中线圈AX，BY，CZ表示。转子绕组通过一定的连接方式构成回路。 三相异步电动机工作原理：1）定子三相对称绕组通入三相对称电流时，将产生旋转磁场。图1-9中画出某一瞬时定子电流方向及其产生的旋转磁场，旋转磁场以同步转速n1旋转。2）转子导体切割旋转磁场

8、产生感应电动势，可用右手定则决定转子导体的电动势方向。该电动势在闭合的转子绕组中产生电流。若忽略转子绕组电抗，转子电流与电动势方向相同。3）载流的转子绕组在旋转磁场中，将受到电磁力作用。可用左手定则判定转子绕组受到一个逆时针方向的电磁力和电磁转矩作用，使转子随着定子旋转磁场的相同方向旋转转速为n。如果转轴带上机械负载，电动机便将输入的电功率转换为轴上输出的机械功率。 由前可知，三相异步电动机的转向与电流相序一致。要改变转向，只要改变电流的相序即可。 反转原理：若交换电源任意两相的相序，则定子旋转磁场反向，电磁转矩反向，转子的转向反向。 三相异步电动机三相异步电动机日期： 2022-4-26页码

9、：10图图1-9 异步电动机工作原理图异步电动机工作原理图N极S极三相异步电动机三相异步电动机日期： 2022-4-26页码：11 异步电动机的“异步”二字的含义就是指转子转速与旋转磁场转速之间存在着转速差，此转速差正是旋转磁场切割转子导体的速度，它的大小决定着转子电动势及其频率的大小，直接影响到异步电动机的工作状态。转速差可用转差率s这一重要物理量来表示。即 （1.2） 异步电动机转差率s的范围为0s1。一般异步电动机在额定负载运行时，额定转差率。 11nnsn三相异步电动机三相异步电动机日期： 2022-4-26页码：12四、三相电动机的铭牌数据四、三相电动机的铭牌数据 三相异步电动机的机

10、座上都有一块铭牌，上面标有电动机的型号、规格和有关技术数据，如表1-1所示。要正确使用电动机，就必须看懂铭牌。 三相异步电动机型号Y90L-4电压380V接法Y容量1.5kW电流3.7A工作方式连续转速1400r/min功率因数0.79温升90C频率50Hz绝缘等级B出厂年月年月电机厂 产品编号 重量 Kg三相异步电动机三相异步电动机日期： 2022-4-26页码：131）型号 型号是电动机类型、规格的代号。 2）额定值（1）额定电压 额定电压是指电动机在正常运行时加到定子绕组上的线电压。单位为V或者kV。（2）额定电流 额定电流是指电动机正常运行时，定子绕组线电流的有效值，同时也是电动机长期

11、运行所不允许超过的最大电流。单位为A。（3）额定功率 额定功率也称额定容量，是指在额定电压、额定频率、额定负载运行时，电动机轴上输出的机械功率。单位为W或KW。（4）额定转速 额定转速是指在额定频率、额定电压和额定输出功率时，电动机每分钟的转数。单位为r/min （5）额定频率额定频率是指电动机定子绕组所加交流电源的频率。 我国工业用交流电源的标准频率为50Hz。 三相异步电动机三相异步电动机日期： 2022-4-26页码：14（6）功率因数 电动机额定状态运行时，定子回路的功率因数。三相异步电动机的功率因数较低，在额定运行时约为0.70.9，空载时只有0.20.3，因此，必须正确选用电动机的

12、容量，防止“大马拉小车”，并力求缩短空载运行时间。 对于三相异步电动机，额定功率、额定电压、额定电流、功率因数的关系为 （1-1） 其中 为额定运行时异步电动机的效率； 3cosNNNNPU IN三相异步电动机三相异步电动机日期： 2022-4-26页码：153）接法 接法是指电动机在额定电压下，三相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。一般功率在3kW及以下的电动机为Y接法，4kW及以上的电动机为接法。 三相异步电动机的定子绕组接成星形或三角形，视额定电压和电源电压的配合情况而定。例如星形接法时额定电压为380V，则改为三角形时就可用于220V的电

13、源上。为了满足这种改接的需要，通常把三相绕组的6个端头都引到接线板上，以便于采用两种不同接法 4）绝缘等级 绝缘等级是指电动机定子绕组所用绝缘材料允许的最高温度等级。按照温度大小排列分别为：Y、A、E、B、F、H和C共7个等级。它们的允许工作温度分别为：90、105、120、130、155、180和180以上。目前一般电动机采用较多的是B级。 三相异步电动机三相异步电动机日期： 2022-4-26页码：165）工作方式 电动机的工作方式又称为工作制或工作定额。它是电动机承受负载情况的说明，包括起动、电气制动、空载、断电停转以及这些阶段的持续时间和先后顺序。工作方式是设计和选择电动机的基础。异步电动机常用的工作方式有三种：（1）连续工作方式 可按铭牌上规定的额定功率长期连续运行，温升可以达到稳定值，也称为长期工作方式。如通风机、水泵等连续工作的生产机械都应使用连续工作方式的电动机。（2）短时工作方式 电动机工作时间较短、停歇时间较长。工作时温升达不到一个稳