d异步电动机市公开课一等奖省赛课获奖课件

第四章异步电动机d异步电动机第1页d异步电动机第2页d异步电动机第3页d异步电动机第4页定子冲片d异步电动机第5页定子线圈d异步电动机第6页铁心和机座d异步电动机第7页2、转子1）笼型绕组铜条笼型转子铸铝笼型转子d异步电动机第8页笼型转子d异步电动机第9页笼型转子照片d异步电动机第10页绕线转子照片d异步电动机第11页本章主要讲解内容第一节三相异步电动机结构与铭牌数据第二节异步电动机旋转磁场与工作原理第三节异步电动机定子与转子电路

第四节三相异步电动机电磁转矩与机械特征第五节三相异步电动机工作特征与选择第六节单相异步电动机d异步电动机第12页第一节三相异步电动机结构与铭牌数据一、三相异步电动机基本结构

d异步电动机第13页d异步电动机第14页d异步电动机第15页d异步电动机第16页异步电动机定子与转子之间有一很窄空气隙。气隙气隙大小直接关系到电动机运行性能。通常，气隙越小，电动机磁路中磁阻越小，产生一定量磁通所需要励磁电流就小，电动机运行性能越好。d异步电动机第17页1)型号Y90L－4

磁极数(极对数p=2)同时转速1500转/分铭牌数据二、三相异步电动机铭牌数据d异步电动机第18页额定运行时电动机轴上输出机械功率2)额定功率PN额定功率指电机在额定运行时轴上输出机械功率（P2），不等于从电源吸收电功率（P1）。d异步电动机第19页其中鼠笼电机=72－93％d异步电动机第20页3)额定电压UN线电压AZBYXC线电压ABCXYZ额定运行时定子绕组所接电源线电压值d异步电动机第21页Y接法

接法ABCZXYABCZXYABCXYZAZBYXC4)联接方式：Y/接法d异步电动机第22页例：380/220Y/是指：线电压为380V时采取Y接法；当线电压为220V时采取接法。ABCXYZ接线盒d异步电动机第23页说明：普通要求电动机运行电压不能高于或低于额定值5％。d异步电动机第24页5)额定电流IN额定运行时定子绕组线电流6)额定频率fN电源频率d异步电动机第25页7)额定转速nN额定运行时电动机转速8)额定功率因数额定运行时功率因数额定负载时普通为0.7～0.9空载时功率因数很低约为0.2～0.3d异步电动机第26页连续运行10)绝缘等级与温升:9)定额(工作方式或工作制):与所用绝缘材料相关短时运行重复短时运行d异步电动机第27页异步电动机三相绕组与三相电流第二节异步电动机旋转磁场与工作原理d异步电动机第28页三相异步电动机转子转起来两个基本条件:转子绕组自成闭合回路定子三相绕组通入三相电流能产生旋转磁场d异步电动机第29页1转动原理复习右手定则：判定感应电流方向。左手定则：判定电磁作用力方向。2旋转磁场d异步电动机第30页1)旋转磁场产生YZCBXA(•)电流出()电流入三相对称绕组通入三相对称电流d异步电动机第31页d异步电动机第32页AXYCBZd异步电动机第33页AXYCBZd异步电动机第34页AXYCBZd异步电动机第35页XBZAYCd异步电动机第36页XBZAYCAXYCBZAXYCBZd异步电动机第37页旋转方向：取决于三相电流相序。改变电机旋转方向：换接其中两相2.旋转磁场转动方向d异步电动机第38页3.旋转磁场转速AXYCBZAXYCBZAXYCBZd异步电动机第39页一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°。则同时转速（旋转磁场速度）为：d异步电动机第40页极对数（P）概念AXBYCZAXYCBZd异步电动机第41页此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。d异步电动机第42页极对数（P）改变将每相绕组分成两段，按右下列图放入定子槽内。形成磁场则是两对磁极。C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AXBYCZd异步电动机第43页极对数C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AXBYCZd异步电动机第44页极对数和转速关系d异步电动机第45页三相异步电动机同时转速d异步电动机第46页极对数每个电流周期磁场转过空间角度同时转速d异步电动机第47页电源频率为50Hz和60Hz时异步电动机同时转速n0与磁极对数对应关系p123456n0

（f=50Hz）300015001000750600500n0

（f=60Hz）360018001200900720600d异步电动机第48页电动机转速和旋转磁场同时转速关系电动机转速:电机转子转动方向与磁场旋转方向一致，但

异步电动机d异步电动机第49页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）无转子电流提醒：假如d异步电动机第50页转差率S概念：转差率S用来表明转子转速n相对于同时转速n0差异程度。即：d异步电动机第51页异步电机运行中:S=0.01—0.09异步电动机三种工作状态：电动机发电机电磁制动n=0S=1n=n0S=0n>n0S<0n<0S>1d异步电动机第52页产生旋转磁场必须满足两个条件：（1）最少要有两个定子绕组，这些绕组之间要有空间相位差；（2）通入这些绕组中正弦交变电流之间要有时间相位差。d异步电动机第53页异步电动机转动原理d异步电动机第54页转子转动方向与旋转磁场方向相同，当旋转磁场方向反向时，电动机转子也跟着反转。异步电动机转动是基于电磁感应，故又称之为感应电动机。d异步电动机第55页一、异步电动机转子磁场及磁势平衡关系第三节异步电动机定子与转子电路d异步电动机第56页定子磁场以n0旋转时，这一转子磁场将与之同时旋转，即转子旋转磁场与定子旋转磁场转向相同，转速也为n0。d异步电动机第57页转子磁场存在必将对定子旋转磁场产生影响，称为转子反应。转子反应d异步电动机第58页转子反应结果与变压器中原、副边磁势平衡关系相同。依据变压器工作原理，变压器负载运行时，副边电流产生副边磁势对主磁通呈去磁作用。d异步电动机第59页为了维持主磁通基本不变，原边绕组中电流就对应地增加，依靠增加原边磁势来赔偿副边磁势去磁作用。d异步电动机第60页对于异步电动机而言，当轴上机械负载增大时，其转速将有下降趋势，转子绕组切割旋转磁场相对速度增大，转子电流随之增大，由此产生转子磁势对主磁场去磁效应也增大。d异步电动机第61页为了维持气隙中主磁通基本不变，定子绕组中电流也必定增大，以增大定子磁势来赔偿转子磁势去磁作用。d异步电动机第62页异步电动机中，定子绕组电流大小将与转子电流成百分比，且取决于轴上负载大小。d异步电动机第63页1)定子电路二、异步电动机定子与转子电路

i2R1R2i1u1e1e2RLL1L2定子、转子电路d异步电动机第64页i2R1R2i1u1e1e2RLL1L2绕组中正弦感应电动势有效值为k1为小于1定子分布绕组系数d异步电动机第65页i2R1R2i1u1e1e2RLL1L2定子电路相量电压平衡方程式为d异步电动机第66页i2R1R2i1u1e1e2RLL1L2因为绕组在正常负载范围内漏阻抗压降远小于感应电动势E1。d异步电动机第67页2)转子电路p对磁极旋转磁场以n=n0-n转速切割转子每相绕组。i2R1R2i1u1e1e2RLL1L2d异步电动机第68页∴转子电势e2频率为i2R1R2i1u1e1e2RLL1L2d异步电动机第69页转子每相绕组感应电动势e2有效值为i2R1R2i1u1e1e2RLL1L2d异步电动机第70页其中E20为转子不动(s=1和f2=f1)时感应电动势,即k2为转子绕组系数.i2R1R2i1u1e1e2RLL1L2d异步电动机第71页其中i2R1R2i1u1e1e2RLL1L2d异步电动机第72页转子功率因数转子电流及其功率因数均随转差率s或转速n而变.

d异步电动机第73页转子旋转磁场绕着转子旋转转速n2与转子电流频率f2成正比与磁极对数p成反比,即d异步电动机第74页转子旋转磁势相对于定子绕组转速为d异步电动机第75页三、异步电动机转矩及功率平衡方程

转子中各载流导体在旋转磁场作用下,受到电磁力所形成转距之总和1)电磁转矩d异步电动机第76页常数每极磁通转子电流转子电路d异步电动机第77页功率关系能量转换关系2)三相异步电动机功率流程图d异步电动机第78页P1：定子输入三相电功率Pe：经过气隙旋转磁场传送给转子电磁功率Pm：转子机械功率功率P2：轴上输出机械功率PFe1：定子铁损PCu1：定子铜损PCu2：转子铜损P0：空载机械损耗功率d异步电动机第79页Pm=T

旋转磁场同时角速度0=2n0/60转子旋转角速度=2n/60Pe=0Td异步电动机第80页（牛顿•米）d异步电动机第81页（牛顿•米）d异步电动机第82页（牛顿•米）d异步电动机第83页四、异步电动机机械特征

d异步电动机第84页将其中参数代入：i2R1R2i1u1e1e2RLL1L2d异步电动机第85页转矩公式机械特征曲线d异步电动机第86页得特征曲线：d异步电动机第87页d异步电动机第88页电动机自适应负载能力电动机电磁转矩能够随负载改变而自动调整，这种能力称为自适应负载能力。d异步电动机第89页惯用特性段n0nT直至新平衡。此过程中，时，电源提供功率自动增加。d异步电动机第90页自适应负载能力是电动机区分于其它动力机械主要特点。如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新负载。d异步电动机第91页1)额定转矩TN：电机在额定电压下，以额定转速nN运行，输出额定功率PN时，电机转轴上输出转矩。n0TnnN三个主要转矩d异步电动机第92页（牛顿•米）d异步电动机第93页假如TL>Tmax电机将会因带不动负载而停转。2)最大转矩（或临界转矩）Tmax：电机带动最大负载能力n0Tnd异步电动机第94页求解可得临界转差率d异步电动机第95页有两点值得注意:(1)Tmax∝U12d异步电动机第96页(2)最大转矩值与转子电阻无关有两点值得注意:d异步电动机第97页普通三相异步电动机倍数m=1.6~2.5.最大转矩与额定转矩之比m,称为过载倍数,即d异步电动机第98页3)起动转矩Tst则当定子接通电源转子未动时：n=0（S=1）n0TnTL可见，而且与R2相关。d异步电动机第99页普通三相鼠笼电动机s=1.0~2.2.当转子电路外串电阻使R2=X20时,则s=1(n=0),起动转矩与额定转矩之比称为起动转矩倍数s,即d异步电动机第100页机械特征软硬

硬特征（R2小）软特征（R2大）硬特征：负载改变时，转速改变不大，运行特征好。软特征：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起动特征好。d异步电动机第101页如金属切削，选硬特征电机；重载起动则选软特征电机。不一样场所应选取不一样电机d异步电动机第102页转矩实用公式工程上常采取以下两个简便实用公式,即或d异步电动机第103页第五节三相异步电动机工作特征与选择主要工作特征是指：一、异步电动机工作特征电动机在额定电压和额定频率下运行时，电动机定子电流I1、效率及定子绕组功率因数COSΦ1，随输出功率P2改变关系。06024681012246810121416182022.0204..08.10ηI1cosΦd异步电动机第104页异步电动机空载运行时，定子电流近似为励磁电流I0。伴随输出功率P2增加，转子电流增大，定子电流I1也对应增大。1.定子电流特征I1=f(P2)06024681012246810121416182022.0204..08.10ηI1cosΦd异步电动机第105页所以其特征曲线是一条从I0逐步增大曲线，当输出功率P2超出额定功率之后，转子电流增大较快，定子电流也对应增大很快。06024681012246810121416182022.0204..08.10ηI1cosΦd异步电动机第106页异步电动机空载和轻载时，定子电流较大，其空载电流I0与额定电流IN之比约为20％～50％。06024681012246810121416182022.0204..08.10ηI1cosΦd异步电动机第107页这是因为电动机磁路存在气隙，磁阻较大，所以产生一定量磁通所需要电流就大。06024681012246810121416182022.0204..08.10ηI1cosΦd异步电动机第108页2.效率特征=f(P2)电动机轴上输出机械功率P2与定子输入功率P1之比称为效率

。即06024681012246810121416182022.0204..08.10ηI1cosΦd异步电动机第109页通常普通三相异步电动机额定效率约为0.72～0.93。电动机容量越大效率相对越高。06024681012246810121416182022.0204..08.10ηI1cosΦd异步电动机第110页3.功率因数特征因为电动机是电感性负载，定子相电流比相电压滞后一个Φ1角，cosΦ1就是电动机功率因数。06024681012246810121416182022.0204..08.10ηI1cosΦd异步电动机第111页三相异步电动机空载功率因数很低，约为0.2左右，当输出功率增加时，定子电流中有功分量增大，使功率因数提升，当靠近额定功率时，功率因数达最大值。06024681012246810121416182022.0204..08.10ηI1cosΦd异步电动机第112页假如负载继续增大，因为转差率增加，转子功率因数降低较大，定子功率因数开始逐步减小。06024681012246810121416182022.0204..08.10ηI1cosΦd异步电动机第113页在船舶上三相异步电动机使用非常广泛，正确选取电动机是关系到船舶安全运行和经济运行主要保障。二、三相异步电动机选择

选择电动机应按照生产机械实际要求，正确选择电动机容量、种类、型式等。d异步电动机第114页1.功率选择电动机额定功率等于或稍大于生产机械功率。若功率选择太小，电动机会因过载而损坏，甚至烧毁；选择得太大，则不但增加投资，而且电动机没有充分发挥它作用，效率和功率因数都会降低。d异步电动机第115页普通对连续运行恒定负载，假如生产机械功率P1为，则电动机功率P可按下式算出：1：生产机械本身效益2：电动机与生产机械之间传动效益d异步电动机第116页2.种类选择普通选择电动机种类主要从以下几方面考虑：交流还是直流机械特性（硬特征或软特征)调速与起动性能、维护及价格等。d异步电动机第117页3.结构型式选择电动机结构型式主要有：（1）开启式：这种电动机带电部分和旋转部分没有任何防护装置。散热好，造价低。用于干燥无灰尘场所。d异步电动机第118页在机壳或端盖下面有通风罩，可防水滴、铁屑等杂物从上面或与垂直方向成45角以内掉入电动机内部。（2）防护式：d异步电动机第119页（3）封闭式：有封闭外壳保护，电动机靠本身风扇或外部风扇冷却，外壳带有散热片。适合用于潮湿、尘埃多、水土飞溅场所。d异步电动机第120页（4）防爆式：外壳完全封闭，适合用于有爆炸气体场所，比如船上蓄电池室。d异步电动机第121页电动机电压选择是依据使用地点电源来决定。4.电压与转速选择电动机额定转速选择应由生产机械转速和传动设备情况来决定，通常电动机转速应尽可能与生产机械转速一致，方便直接传动，防止传动装置复杂化。d异步电动机第122页定子放单相绕组（其中通单相交流电）,转子普通用鼠笼式。转子定子绕组定子一、定子单相绕组通电时磁场及机械特征

第六节单相异步电动机d异步电动机第123页定子中通入单相交流电后，形成脉动磁场。其磁感应强度按正弦分布，且随时间按正弦改变。转子定子绕组定子d异步电动机第124页单相异步电动机特点：（1）本身没有起动转矩....F转子导条及电流当定子绕组产生合成磁场增加时，依据右手螺旋定则和左手定则，可知转子导条左、右受力大小相等方向相反，所以没有起动转矩。d异步电动机第125页（2）转子借助其它力量转动后，外力去除后仍按原方向继续转动。....F转子导条及电流d异步电动机第126页定子绕组产生脉动磁场（），可用正、反两个旋转磁场所成而等效。即：单相异步电动机机械特征d异步电动机第127页

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mtm脉动磁场分解d异步电动机第128页④④⑥⑥⑧⑧②②-

+③③⑦⑦⑨⑨⑤⑤①①

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d异步电动机第129页正反向旋转磁场合成转矩特征合成转矩起动转矩为零。（正向）（反向）正转转反d异步电动机第130页二、单相异步电动机分类

复习：产生旋转磁场必须满足两个条件（1）最少要有两个定子绕组，这些绕组之间要有空间相位差；（2）通入这些绕组中正弦交变电流之间要有时间相位差。d异步电动机第131页二、单相异步电动机分类

1)电容分相式异步电动机

电容分相式异步电动机是在其起动绕组中串入一适当容量电容，然后与工作绕组并联接到单相交流电源上d异步电动机第132页起动绕组中电流在时间相位上近似超前于工作绕组中电流90°。d异步电动机第133页这么在空间位置上相隔90°两个绕组分别流过在时间相位上相差90°电流。d异步电动机第134页使电机气隙中产生旋转磁场，从而使转子取得起动转矩而转动起来。d异步电动机第135页~KDCWSTW:主绕组ST：开启绕组K：离心开关开启时开关K闭合，使两绕组电流相位差约为90°，从而产生旋转磁场，电机转起来；转动正常以后离心开关被甩开，开启绕组被切断。工作原理d异步电动机第136页分相式电动机定子示意图2）电阻分相电动机辅助绕组用细铜丝绕制。起动转矩较小，起动电流较大。d异步电动机第137页3)罩极式单相异步电动机d异步电动机第138页定子磁极转子短路环定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。d异步电动机第139页定子磁极转子短路环短路环中电流妨碍磁通改变，致使有短路环部分和没有短路环部分产生磁通有了相位差，从而形成旋转磁场，使转子转起来。d异步电动机第140页提升内容1.三相异步电动机定子绕组2.三相异步电动机等效电路及相量图3.三相异步电动机参数测定d异步电动机第141页1.三相异步电动机定子绕组d异步电动机第142页1.三相异步电动机定子绕组d异步电动机第143页定子冲片d异步电动机第144页定子线圈d异步电动机第145页铁心和机座d异步电动机第146页1机械角度与电角度电机圆周在几何上分成360°，这个角度称为机械角度。一、交流绕组一些基本知识和基本量d异步电动机第147页若磁场在空间按正弦波分布，则经过N、S一对磁极恰好相当于正弦曲线一个周期。电角度=p×机械角度一个含有p对磁极电机，电机圆周按电角度计算就为p×360°，而机械角度总是360°。一对磁极所占有空间是360°电角度d异步电动机第148页2线圈线圈是由一匝或多匝串联而成，它有两个引出线，一个称为首端，另一个称为末端。组成交流绕组单元是线圈d异步电动机第149页3节距——整距绕组——短距绕组——长距绕组节距应该靠近极距τ。一个线圈两个边所跨定子圆周上距离称为节距，用y1表示，普通用槽数计算。d异步电动机第150页4槽距角α若Q1为定子槽数，p为极对数，则槽距角相邻槽之间电角度称为槽距角d异步电动机第151页5每极每相槽数q（m:相数）每一极每相绕组所占槽数，用符号q表示d异步电动机第152页为了便于说明问题，以下假设给定电机极数2p=4，槽数Q1=241、极距计算二、交流绕组排列和联接若2p=4，Q1=24，则

τ=6d异步电动机第153页2、线圈中电流方向两极磁动势图四极磁动势图d异步电动机第154页3、确定相带每个极距内属于同相槽所占有区域称为“相带”，q=Q1/(2mp)。每相绕组全部相带均需相隔一个极距，因为一个极距为60°电角度，而三相绕组每个极距内共有三个相带，则每个相带为60°电角度，这么排列对称三相绕组称为60°相带绕组，普通三相异步电动机都采取这种60°相带三相绕组。d异步电动机第155页4、画定子槽展开图确定相带和应有电流相对方向单层相绕组一个联接方法d异步电动机第156页①计算极距；三相绕组排列和联接普通方法为:②计算每极每相槽数；③划分相带；⑤按极性对电流方向要求分别组成各相绕组。④组成线圈组；d异步电动机第157页三、三相单层绕组单层绕组每一个槽内只有一个线圈边，整个绕组线圈数等于总槽数二分之一。以下用定子槽数为24，两极电机定子绕组为例，说明单层绕组组成。d异步电动机第158页1、计算极距2、计算每极每相槽数d异步电动机第159页3、划分相带相带

槽号AZBXCY第一对极23,24,1,23,4,5,67,8,9,1011,12,13,1415,16,17,1819,20,21,22d异步电动机第160页相绕组组成同心式绕组d异步电动机第161页4、组成线圈组三相单层同心式绕组展开图d异步电动机第162页四、三相双层绕组双层绕组每个槽内都有上下两个线圈边，每个线圈一个边放在某一个槽上层，另一边放在相隔节距y1另一个槽下层。整个绕组线圈数等于槽数。d异步电动机第163页1、计算极距2、选择节距选择短节距3、计算每极每相槽数而且计算槽距角以下用3相4极36槽双层叠绕组为例，说明3相双层绕组排列和联接。d异步电动机第164页相带槽号AZBXCY第一对极1,2,34,5,67,8,910,11,1213,14,1516,17,18第二对极19,20,2122,23,2425,26,2728,29,3031,32,3334,35,36按每极每相槽数划分相带4、画展开图d异步电动机第165页画出槽内线圈边（上层边用实线，下层边用虚线表示），而且编号d异步电动机第166页5、组成线圈组d异步电动机第167页2.三相异步电动机等效电路及相量图d异步电动机第168页转子反应结果与变压器中原、副边磁势平衡关系相同。依据变压器工作原理，变压器负载运行时，副边电流产生副边磁势对主磁通呈去磁作用。d异步电动机第169页为了维持主磁通基本不变，原边绕组中电流就对应地增加，依靠增加原边磁势来赔偿副边磁势去磁作用。d异步电动机第170页对于异步电动机而言，当轴上机械负载增大时，其转速将有下降趋势，转子绕组切割旋转磁场相对速度增大，转子电流随之增大，由此产生转子磁势对主磁场去磁效应也增大。d异步电动机第171页为了维持气隙中主磁通基本不变，定子绕组中电流也必定增大，以增大定子磁势来赔偿转子磁势去磁作用。异步电动机中，定子绕组电流大小将与转子电流成百分比，且取决于轴上负载大小。d异步电动机第172页磁动势平衡转子磁动势F2与定子磁动势F1相对静止，得到合成磁动势F1+F2负载时空载时d异步电动机第173页电动机从空载到负载，定子绕组感应电动势改变很小，差不多和电源电压相平衡。所以，能够近似认为于是d异步电动机第174页i2R1R2i1u1e1e2RLL1L21)定子电路绕组中正弦感应电动势有效值为kw1为小于1定子分布绕组系数其中:R1L1分别定子绕组电