异步电动机的原理

1、1Change life with heart Change life with heartWritten By：Date:异步电动机的原理Part 1Part 2Part 3INDEXPart 5三相异步电动机的作用与分类三相异步电动机的结构及各部件作用三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的调速Li Cheng7/15Part 4三相异步电动机的工作原理2Change life with heart异步电动机的作用与分类异步电动机的作用与分类Part 1异步电动机作用：异步电动机作用： 异步电动机主要用作电动机，拖动各种生产机械；它具有结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行

2、效率较高且使用性强但功率因数较差。异步电动机分类：异步电动机分类： 异步电动机的种类很多，从不同的角度看，有以下三种分类方法；1）按定子相数分： 有单相异步电动机、两相异步电动机及三相异步电动机。2）按转子结构分： 有绕线式异步电动机和鼠笼式异步电动机。其中鼠笼式异步电动机又包括単鼠笼异步电动机、双鼠笼异步电动机及深槽式异步电动机。3）按有无换向器分： 有无换向器异步电动机和换向器异步电动机。4）此外按定子绕组上所加电压大小分： 有高压异步电动机、低压异步电动机。从其他角度看，还有高启动转矩异步电动、高转差率异步电动机和高转速异步电动机等等。3Change life with heartPar

3、t 2 三相异步电动机的结构及各部件作用三相异步电动机的结构及各部件作用如下图所示，图a是一台鼠笼式三相异步电动机、图b的结构图。它主要由定子和转子两大部分组成，定子、转子中间是气隙。此外还有端盖、轴承、机座、风扇等部件。三相鼠笼式异步电动机结构图三相绕线式异步电动机结构图图a图b4Change life with heart异步电动机的定子异步电动机的定子 异步电动机的定子由机座、定子铁心和定子绕组三部分组成。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0.5mm厚点的硅钢片叠压而成，在硅钢片的两面涂上绝缘漆。如图3定子槽： 在定子铁心内圆上开有槽，槽

4、内放置定子绕组（也较电枢绕组）。如图4气隙： 异步电动机的气隙比同容量的直流电动机小得多，在中、小型异步电动机中，气隙一般为0.21.5mm。三相异步电动机的结构及各部件作用三相异步电动机的结构及各部件作用Part 25Change life with heart异步电动机的转子：异步电动机的转子： 异步电动机的转子式由铁心、转子绕组和转抽组成的，转子铁心也是电动机磁路的一部分，它用0.5mm厚的硅钢片叠压而成。转子的槽型又有以下几种类型如图a三相异步电动机的结构及各部件作用三相异步电动机的结构及各部件作用Part 2图a 转子6Change life with heartPart 3 根据不

5、同的冷却方式和保护方式，异步电动机有开启式、防护式、封闭式、防爆式几种。 防护式异步电动机能够防止外界的杂物落入电机内部，并能在与垂直线程45的任何方向防止水滴、铁销掉入电机内部。这种电机的冷却方式是在电动机的转轴上装有风扇，冷空气从端盖的两端进入电动机，冷却定、转子以后再从机座旁边出去。 封闭式异步电动机是电动机内部的空气和机壳外面的空气彼此相互隔开。电动机内部的热量通过机壳的外表面散出去。未来提高散热效果，在电动机外面的转轴上装风扇和风罩，并在机座的外表面铸造出许多冷却片。这种电机多用在灰尘较多的场所。 防爆式异步电动机一种全封闭电动机，它把电动机内部和外界的易燃、易爆气体隔开，多用于有汽

6、油、酒精、天然气、煤气等易燃性气体场所。异步电动机的铭牌数据异步电动机的铭牌数据7Change life with heart异步电动机的铭牌数据异步电动机的铭牌数据Part 3三相异步电动机的铭牌三相异步电动机的铭牌: 用来标记电机的型号及额定的数据等。 型号：电机产品的型号，一般采用大写印刷体的汉语拼音和阿拉伯数字组成。其中汉语拼音是根据电机的全名称选择有代表意义的汉子，再用该汉子的第一个拼音字母组成。举例说明如图a：图a8Change life with heart我国生产的异步电动机种类很多。下面列出一些常见的产品系列： Y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

7、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较大的机械，如压缩机、传送带、磨床、锤击机、小型起重机、运输机械等。 JQ2和和JQO2系列：系列：是高启动转矩异步电动机，用于启动静止负载和惯性负载较大的机械上。JQ2是防护式，JQO2是封闭式的。 JS系列：系列：是中型防护式三相鼠笼异步电动机。 JR系列：系列：是防护式三相绕线式异步电动机，用在电源容量小、不用同容量鼠笼式电机启动的生产机械上。 JSL2和和JRL2系列：系列：是中型立式水泵用的三相异步电动机，其中JSL2是鼠笼式，JRL2是绕线式。 JZ2和和 JZR2系列：系列：是起重和冶金用的三相异步电动机，JZ2是鼠笼式，J

8、ZR2是绕线式。 JD2和和JDO2系列：系列：是防护式和封闭式都速异步电动机。 BJO2系列：系列：是防爆式鼠笼异步电动机。 JPZ系列：系列：是旁磁式制动异步电动机。 JZZ系列：系列：是锥形转子制动异步电动机。 JZT系列：系列：是电磁调速异步电动机。 其它类型异步电动机亦可参阅产品目录.异步电动机的铭牌数据异步电动机的铭牌数据Part 39Change life with heart额定值：额定值： 异步电动机的额定值包含以下内容。 1）额定功率Pn指电动机在额定运行时轴上输出的功率，单位KW 2）额定电压Un指电动机在额定运行状态下定子绕组上的线电压，单位V 3）额定电流In指电动机

9、在定子绕组上加额定电压、轴上输出额定功率是，定子绕组中的线电流，单位为A 4）额定频率F1我国规定工业用电的频率是50Hz。异步电机定子边的量加上1表示，转子边的量加2表示。 5）额定转速nN指电动机定子额定频率的额定电压，且轴边输出额定功率是电机的转速，单位人r/min 6）额定功率因数cos&指电机在额定负载时，定子边的功率因数。 7）绝缘等级与温升各种绝缘采莲耐温的能力的不一样，按照不同的耐温能力，绝缘材料科分为一定等级。Part 3 异步电动机的铭牌数据异步电动机的铭牌数据10Change life with heart异步电动机的工作原理异步电动机的工作原理Part 41)

10、旋转磁场旋转磁场定子三相绕组通入三相交流电即可产生旋转磁场。当三相电流不断地随时间变化时，所建立的合成磁场也不断地在空间旋转，如下图a所示。旋转磁场的旋转方向与三相电流的相序一致，任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转若定子每相绕组由P个线圈串联，绕组的始端之间互差360/P，将形成P对磁极的旋转磁场。旋转磁场的转速（同步转速）可用下式表示：图a11Change life with heart定子旋转磁场旋转切割转子绕组，转子绕组产生感应电动势，其方向由“右手螺旋定则”确定。由于转子绕组自身闭合，便有电流流过，并假定电流方向与电动势方向相同，如右图： 转子绕组感应电流在定子旋转磁场作用下，产生电

11、磁力，其方向由“左手螺旋定则”判断。该力对转轴形成转矩(称电磁转矩)，并可见，它的方向与定子旋转磁场(即电流相序)一致，于是，电动机在电磁转矩的驱动下，顺着旋转磁场的方向旋转，且一定有转子转速。有转速差是异步电动机旋转的必要条件，异步的名称也由此而来。异步电动机的工作原理异步电动机的工作原理Part 4 图a12Change life with heart电动机长期稳定运行时，电磁转矩T和机械负载转矩T2相等，即T=T2。2) 转差率转差率 旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为转差率。描述转子转速与旋转磁场转速相差的程度。三相交流异步电动机在正常运行范围内，异步电

12、动机的转差率很小，仅在001-006之间。异步电动机的工作原理异步电动机的工作原理Part 413Change life with heart三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速1) 三相异步电动机的降定子电压调速三相异步电动机的降定子电压调速Part 5根据三相异步电动机降低定子电源电压的人为机械特性，在同步转速 n1不变的条件下，电磁转矩 降低电源电压可以降低转速，定子电压为 Un, U1,U2 (且 )的机械特性如图a所示。对于恒转矩负载，在不同电压下的稳定运行点为 A、 B、C ；对于泵类负载，在不同电压下的稳定运行点为A 、B 、C 。可见，当定子电压降低时，稳定运行时的转速将降

13、低（ 或 ）从而实现了转速的调节。变速原理 图a14Change life with heart2) 绕线式异步电动机转子回路串电阻调速绕线式异步电动机转子回路串电阻调速由三相异步电动机转子回路串电阻的人为机械特性在同步转速n1 和最大转矩T1 不变的条件下，临界转差率 Sm与转子回路串电阻值 r2+R成正比，即 , 改变转子回路串入的电阻值R，可以改变临界转差率，即降低了转速，其机械特性如图a所示。对于恒转矩负载 一定时，转子回路串入电阻 R（ ）越大，临界转差率越大（ ）,则转速越低（ ）,从而实现了转速的调节。三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速Part 5变速原理图a15Chang

14、e life with heart3) 电磁转差离合器调速电磁转差离合器调速 调速原理及机械特性电磁转差离合器是一个鼠龙式异步电动机与负载之间的互相连接的电器设备如图a所示，电磁转差离合器主要由电枢和磁极两个旋转部分组成，电枢部分与三相异步电动机相连，是主动部分电枢部分相当于由无穷多单元导体组成的鼠笼转子，其中流过的涡流类似于鼠笼式的电流。磁极部分与负载联接是从动部分，磁极上励磁绕组通过滑环，电刷与整流装置连接，由整流装置提供励磁电流。电枢通常可以装鼠笼式绕组，也可以是整块铸钢。电枢与磁极之间有一个很小的气隙约0.5mm。电磁转差离合器的工作原理与异步电动机的相似。当异步电动机运行时，电枢部分

15、随异步电动机的转子同速旋转，转速为 ，转向设为逆时针方向。若磁极部分的励磁绕组通入的励磁电流 时，磁极的磁场为零，电枢与磁极二者之间既无电的联系又无磁的联系，无电磁转矩产生，磁极及关联的负载是不会转动的，这时负载相当于与电机“离开”。若磁极部分的励磁绕组通入的励磁电流 时，磁极部分则产生磁场，磁极与电枢二者之间就有了磁的联系。由于电枢与磁极之间有相对运动，电枢鼠笼式导体要适应电动势并产生电流，用右手法则可判定适应电流的方向如图b所示。电枢载流导体受磁极的磁场作用产生作用于电枢上的电磁力 和电磁转矩 ，用左手定则可以判定 的方向与电枢的旋转方向相反，是制动转矩，它与作用在电枢上三相异步电动机的调

16、速三相异步电动机的调速Part 516Change life with heart的输入转矩 相平衡。而磁极部分则受到与电枢部分大小相等的，方向相反的电磁转矩，也就是逆时针方向的电磁转矩 。在它的作用下，磁极部分的负载跟随电枢转动，转速为 ，此时负载相当于被“合上”，而且负载转速 始终小于电动机转速 ,即电枢与磁极之间一定要有转差 。这种基于电磁适应原理，使电枢与磁极之间产生转差的设备称为电磁转差离合器。由于异步电动机的固有机械特性较硬，可以认为电枢的转速 是恒定不变的，而磁极的转速 取决与磁极绕组的电流 的大小。只要改变磁极电流 的大小，就可以改变磁场的强弱，则磁极和负载转速 就不同，从而达

17、到调速的目的。(a) 结构图 (b) 原理图三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速Part 517Change life with heart4) 绕线式异步电动机的串级调速绕线式异步电动机的串级调速 串级调速原理前述绕线式异步电动机转子回路串电阻调速时，在转子回路产生转差功率损耗 ，且转速越低，转差率越大，转差功率损耗越大，效率就越低，而且完全消耗在转子电阻上。三相绕线式异步电动机的串级调速，就是在转子回路中不串入电阻，而是串入一个可控的转子外加电压 ，其频率与转子频率f 相同，其相位与转子电势 反向或同相。其工作原理图如图a所示。其转子一相的等值电路如图b所示，当图a 串级调速原理图图b

18、 转子串电势等值电路与反相与同相三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速Part 518Change life with heart某一瞬间电势的极性 与 反相或同相时，有转子回路电流为式中“”号表示 与 反相，“+”号表示 与 同相。异步电动机的电磁转矩T为在负载转矩 Tl一定的条件下，若转子串入 与 反相，则直到 ，这时电动机就减速到一定的转速下稳定运行，而提供 的装置通过转子电路吸收电能。同理，若转子串入 与 同相，可分析出电动机就加速到一定的转速下稳定运行。而提供 的装备向转子回路输入电能。由于此时，定子电源还向定子回路输入电能即定子和转子回路两路同时输入电能，故串级调速又称为电动机的双馈调速。因此，当绕线式异步电动机转子回路串入一可控的外加电压 时，可对电动机实现转速调节。三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速Part 519Change life with heart5) 变极调速变极调速 变级原理由 知：改变异步电动机的定子绕组的极对数P ，可以改变磁通势的同步转速 N1，由于转差率 S不变，则转速得到了调节。三相鼠笼式异步电动机定子绕组极对数的改变，是通过改变绕组的接线方式实现的。如图a)所示的一个四极电机 A相定子绕组的两个线圈头尾相连时（正向串联），具有四个磁极