电工电子课件十七

第8章电动机、变压器8.1三相异步电动机的基本知识8.2单相异步电动机8.3特种电机8.4变压器三相异步电动机的基本结构1.三相异步电动机的基本结构三相异步电动机8.1三相异步电动机定子转子三相异步电动机具有结构简单、制造成本低廉、使用和维修方便、运行可靠且效率高等优点，被广泛应用于工农业生产中的各种机床、水泵、通风机、锻压和铸造机械、传送带、起重机及家用电器、实验设备中。异步电动机的定子指其固定不动部分，主要包括有：机座机座是电动机的支架，通常用铸铁或铸钢制成。定子铁芯铁芯硅钢片异步电动机的定子铁芯是由0.5mm厚的硅钢片叠压制成的。定子铁芯内圆冲有分布的槽。定子铁芯构成异步电动机磁路的一部分。定子绕组定子绕组是由漆包线绕制而成，嵌入到定子铁芯槽中。构成电机电路的一部分。一般用45号钢制成，用来传递电磁转矩。异步电动机的转子指其旋转部分，主要部件包括：转子铁芯也是由0.5mm厚的硅钢片叠压制成。在其内圆冲有均匀分布的槽，用来嵌放转子绕组。转子铁芯构成电动机磁路的又一部分。转子铁芯铁芯硅钢片转子绕组转子绕组大部分是浇铸铝笼型，大功率也有铜条制成的笼型转子导体。转子绕组构成电动机电路的另一部分。转轴绕线式异步电动机的转子结构中，转子铁芯与鼠笼式相类似，但转子绕组与定子绕组相同，也是采用漆包线绕制成对称三相绕组，嵌放到转子铁芯中。绕线式转子三相绕组必须连接成星形，三个向外的引出端子与固定在转轴上的三个相互绝缘的铜环相接，如下图所示：由于绕线式异步电动机的能采用转子绕组串电阻起动和调速，因此起动性能和调速性能均比鼠笼式异步机优越。转轴转子铁芯固定在转轴上的三个铜滑环。Y接三相转子绕组分别与三个铜滑环相联。变阻器电刷电刷与滑环紧压，并通过输电线与变阻器相联。显然，三相绕线式异步机的转子绕组是闭合的。2.三相异步电动机的工作原理三相异步电动机是如何转动起来的？设三相异步电动机模型的定子磁极是顺时针转动的。固定不动的转子绕组和旋转的定子磁场相切割而感应电动势。转子绕组是闭合的，因此感应电动势在绕组中产生感应电流。感应电流的方向与感应电动势的方向相同。载流的转子绕组处在磁场中，必定受到电磁力的作用。两个电磁力的大小相等、方向相反，因此对电动机转轴形成了电磁转矩。于是转子就顺着定子磁场的方向转动起来。NS模型电机的定子磁极模型电机的转子绕组eei2FFn0电机转动的关键是：旋转的定子磁场！n用右手定则判断用左手定则判断实际三相电动机的旋转磁场是如何产生的呢？在电动机的对称三相定子绕组中通入对称三相交流电；AXBYCZωt0iωt=0时电流和磁场情况×A、C两相电流t=0时为正，因此首端流入、尾端流出。××B相电流t=0时为负，尾端流入、首端流出。电流入

电流出NSn0相邻线圈电流流向一致，在气隙中生成合成磁场，方向为：ωt0iωt=120°AXBYCZωt=120°时电流和磁场情况×××NSn0显然，电流随时间变化120°电角，电动机的气隙磁场在空间的位置也随之旋转了120°。观察电流波形图及电机示意图可看出，合成磁场的转向取决于三相电流的顺序，A→B→C正序时气隙磁场顺时针旋转。ωt0iωt=240°AXBYCZωt=240°时电流和磁场情况×××NSn0电流随时间继续变化，经历了120°电角的同时，电动机的气隙磁场在空间的位置也顺时针旋转了120°。ωt0iωt=360°AXBYCZωt=360°时电流和磁场情况×××NSn0电流随时间变化一周，电动机的气隙磁场在空间的位置也顺时针旋转了360°。可见，工程实际中，三相异步电动机定子和转子之间的气隙旋转磁场代替了模型电机定子的转动磁极。归纳：只要三相异步机的对称三相定子绕组中通入对称三相交流电，就会在定子和转子之间的气隙中产生一个随时间空间位置不断变化的旋转磁场。AXBYCZ×××n0三相异步电动机工作原理概括在电动机对称三相定子绕组中通入对称三相交流电流产生气隙旋转磁场NS转子导体与磁场相切割感应电动势，由于闭合生成感应电流载流导体受电磁力的作用形成力偶力偶对电机转轴形成电磁转矩从而使固定不动的转子顺着旋转磁场的方向转动起来。FF若要改变电动机的旋转方向，只需任调通入定子绕组中两相电流的相序即可。三相电动机旋转磁场的转速与哪些因素有关？AXBYCZ设电动机各相定子绕组有四个线圈，各相首尾相接顺串后分别构成三相定子绕组时，其磁极对数：AA'B'Y'C'Z'XX'BYCZ当电动机各相定子绕组的四个线圈首接首、尾接尾连接后分别构成三相定子绕组时，其磁极对数：SN显然，频率不变时，电动机旋转磁场的转速取决于电动机的极对数p。四极旋转磁场转速的分析AA'B'Y'C'Z'XX'BYCZ相邻线圈电流的流向一致，其合成磁场的分布情况为：ωt0iωt=0°时××××ωt=120°时AA'B'Y'C'Z'XX'BYCZ××××电流变化120°，旋转磁场在空间的位置仅转过了60°；当电流变化360°时，四极电动机的旋转磁场才能旋转180°。显然，四极旋转磁场的转速是二极电机的1/2。依此类推，可得电动机旋转磁场的转速与极对数之间的关系为：电动机通常工作在50Hz的工频情况下，因此：即：异步电动机旋转磁场的转速与电源频率成正比，与电机的极对数(出厂时就已经确定)成反比。显然，改变电机的极对数，可以得到不同的转速。有关转差率的讨论

电动机的转差速度与磁场转速之比称为转差率，用s表示：显然，电动机的转差率随着电动机转速的升高而减小。(1)电动机起动瞬间，电动机转速n=0，转差率s=1；(2)电动机转速最高时，转速n≈n0，转差率s≈0；(3)电动机运行过程中，转速0<n<n0，转差率0<s<1；问题与讨论

电动机的转速n能等于旋转磁场的转速n1吗？分析如果二者相等，则转子与旋转磁场之间产生感应电流成为载流导体→不是载流导体就无法在磁场中n≠n1，异步！就没有了相对切割→转子不切割磁场就不能受力→不受力电动机就永远转运不起来。例解有一台三相异步电动机，其额定转速为975r/min。试求工频情况下电动机的磁极对数和电动机的额定转差率。由于电动机的额定转速接近于旋转磁场的转速，所以即该电动机的极对数p=3，同步转速n0=1000r/min。额定转差率为：3.三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机型号Y132M-4功率7.5KW频率50Hz电压380V

电流15.4A

接法Δ转速1440r/min绝缘等级B工作方式连续标准编号工作制S1

B级绝缘年月编号××电机厂Y表示异步机，132(mm)表