第四章-电动机的结构与运行

第四章电动机的结构与运行4.2三相异步电动机的运行特性4.1三相异步电动机的结构与工作原理4.3单相异步电动机鼠笼式异步交流电动机授课内容：基本结构、工作原理、机械特性、控制方法电动机的分类电动机交流电动机直流电动机鼠笼式绕线式异步机同步机（用于功率较大，不需要调速，长期工作的机械）（应用广泛）一、三相异步电动机的构造

转子

转子铁心：和定子铁心相似，由硅钢片叠成。

(由0.35mm-0.5mm的硅钢片叠成)转子绕组：分为笼型和绕线型两种。

(笼型转子绕组由铸铝导条或铜条组成，端部用短路环短接。绕线型转子绕组和定子绕组相似)转轴：由中碳钢制成，两端由轴承支撑，用来输出转矩。4.1三相异步电动机的结构与工作原理定子定子铁心：由硅钢片叠成，构成电动机的磁路。

(由0.35mm-0.5mm的硅钢片叠成)

定子绕组：由铜线绕制而成，构成电动机的电路。机座：一般由铸铁或铸钢制成，是电动机的支架。三相鼠笼异步电动机的构造绕线式异步电动机的构造二、三相异步电动机的选择与使用1、三相异步电动机的铭牌Y132M1-4（机座后有数字1-6，表示铁芯长度的代号）绝缘等级B，表示允许的极限温度1300CY–900C；A—1050C；E—1200C；F–1550C；H—1800C；C>1800C。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工作方式连续年月日编号××电机厂功率：电动机在铭牌规定条件下正常工作时转轴上输出的机械功率，称为额定功率或容量。电压：电动机的额定线电压。电流：电动机在额定状态下运行时的线电流。频率：电动机所接交流电源的频率。转速：额定转速。接线方法：2、三相异步电动机的选择

合理选择电动机关系到生产机械的安全运行和投资效益。可根据生产机械所需功率选择电动机的容量，根据工作环境选择电动机的结构形式，根据生产机械对调速、起动的要求选择电动机的类型，根据生产机械的转速选择电动机的转速。3、三相异步电动机的安装与接地电动机的安装应遵循如下原则：（1）有大量尘埃、爆炸性或腐蚀性气体、环境温度40℃以上以及水中作业等场所，应该选择具有合适防护型式的电动机。（2）一般场所安装电动机，要注意防止潮气。不得已的情况下要抬高基础，安装换气扇排潮。（3）通风条件要良好。环境温度过高会降低电动机的效率，甚至使电动机过热烧毁。（4）灰尘少。灰尘会附在电动机的线圈上，使电动机绝缘电阻降低、冷却效果恶化。（5）安装地点要便于对电动机的维护、检查。电动机的绝缘如果损坏，运行中机壳就会带电。一旦机壳带电而电动机又没有良好的接地装置，当操作人员接触到机壳时，就会发生触电事故。因此，电动机的安装、使用一定要有接地保护。在电源中性点直接接地系统，采用保护接中性线，在电动机密集地区应将中性线重复接地。在电源中性点不接地系统，应采用保护接地。三、三相异步电动机的工作原理转动原理：

磁铁闭合线圈磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线长磁感应强度切割速度（右手定则）闭合导线产生电流

i（左手定则）通电导线在磁场中受力1.线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致

结论：异步2.线圈比磁场转得慢

实际的异步电动机中，转子之所以转动，是由于旋转磁场的作用。旋转磁场的产生U1V2W1V1W2异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极(•)电流出(

)电流入U2

三相对称绕组通入三相对称电流就形成旋转磁场。XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得其它电流角度下的磁场方向：旋转磁场的转速大小

一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°。则

同步转速（旋转磁场的速度）为：AXYCBZAXYCBZAXYCBZ极对数（P）的概念AXBYCZ此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：AXYCBZ极对数（P）的改变C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'

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。AXBYCZ极对数C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'极对数和转速的关系三相异步电动机的同步转速极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速:电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但

异步电动机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）无转子电流提示：如果

转差率（s）的概念：异步电机运行中:转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：电动机起动瞬间:（转差率最大）旋转方向：取决于三相电流的相序。改变电机的旋转方向：换接其中两相旋转磁场的旋转方向

方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。正转反转UVWM3~电源UVWM3~电源§4.2三相异步电动机的运行特征一、机械特性

三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速n随电磁转矩T变化的特性，其关系曲线n=f（T），如右图三个重要转矩n0Tn（牛顿•米）nN额定转矩：电机在额定电压下，以额定转速运行，输出额定功率

时，电机转轴上输出的转矩。(1)（电动机在额定负载时的转矩。）

如果电机将会因带不动负载而停转。最大转矩：(2)电机带动最大负载的能力。Tn0n三相异步机过载系数：也叫最大转矩倍数

工作时，一定令负载转矩，否则电机将停转。致使电机严重过热。注意：

（1）三相异步机的和电压的平方成正比，所以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。

（2）起动转矩：(3)电机起动时的转矩。Tn0n体现了电动机带载起动的能力。若电机能起动，否则将起动不了。Tst=KstTNKst为启动转矩倍数一般为二、空载运行

电动机轴上不带负载，输出机械功率为零，这种运行状态称为空载运行。由于空载时转子转速n2接近同步转速n1，故转子感应电流近似为零，电磁转矩也近似为零。定子绕组中的线电流称为空载电流，它用于建立旋转磁场。三、有载运行

电动机轴上带负载时，输出机械功率，这种运行状态称为电动机的有载运行。当轴上带负载时，随着负载阻力矩的增加，电动机的转速n2逐渐降低，转子绕组中的感应电流增加，从而产生较大的电磁转矩，拖动负载工作。当定子绕组中I1=IN时，称满载运行；I1＞IN，称为过载运行；当I1<IN时,称轻载。

4.3单相异步电动机

单相异步电动机是利用单相交流电源供电的一种小容量交流电动机，功率约在8W～750W之间。单相异步电动机具有结构简单,成本低廉,维修方便等特点，被广泛应用于如冰箱、电扇、洗衣机等家用电器及医疗器械中。但与同容量的三相异步电动机相比，单相异步电动机的体积较大、运行性能较差、效率较低。单相异步电动机有多种类型，目前应用最多的是电容分相的单相异步电动机，这实际上是一种两相运行的电动机，下面先就这种电动机进行介绍。

一．电容分相式三相异步电动机

1、结构

单相异步电动机在结构上与三相笼形异步电动机类似，转子绕组也为一笼形转子。定子上有一个单相工作绕组和一个启动绕组，为了能产生旋转磁场，在启动绕组中还串联了一个电容器，其结构如图所示。2．工作原理

为了能产生旋转磁场，利用启动绕组中串联电容实现分相，其接线原理如左下图所示。只要合理选择参数便能使工作绕组中的电流与启动绕组中的电流相位相差90°，分相后两相波形如右下图所示。设则iUiZ

如同分析三相绕组旋转磁场一样，将正交的两相交流电流通入在空间位置上互差90°的两相绕组中，同样能产生旋转磁场，如图所示。

与三相异步电动机相似，只要交换启动绕组或工作绕组两端与电源的连接便可改变旋转磁场的方向。二、罩极式单相异步电动机定子铁心由硅钢片叠压而成，而磁极的形式可分为：突极式和隐极式两种，突极式最为常见。