电工电子技术 课件 4任务二、三相异步电动机的认识

任务二、三相异步电动机的认识电工电子技术

黄燕华任务导学电动机是一种把电能转换成为机械能的电工设备，是应用最多、最广的动力机械。三相异步电动机具有构造简单、工作可靠、使用维护方便、价格便宜等优点，因而被广泛应用。据统计，在我国电动机总用量中大约有８５％是三相异步电动机，举出几个电动机具体的应用案例。

任务导学1.机床：机床内部的电动机带动切削工具进行高速、精度的切削加工，如车床、铣床等。2.输送带：生产线上的输送带通过电动机带动，将工件直接运输到相应的工序处。3.泵：泵内部的电动机带动叶轮旋转，实现液体输送，广泛应用于各种液体输送场合。4.洗衣机：洗衣机内部的电动机驱动恒定速度的转子，在水箱中形成等速旋转的水流，使衣物达到深度清洗的效果。5.吸尘器：吸尘器的电动机带动旋转的吸尘器头，产生强大的吸力，将灰尘、细菌等杂质吸尽。6.空调：空调内部的电动机带动压缩机转动，将热量从室内排放至室外，实现制冷效果。7.冰箱：冰箱内部的电动机通过循环制冷使食品保持新鲜，并能够进行快速冷冻。任务情境机床工作中需要各种电动机，比如，带动主轴旋转的电动机、供给刀具冷却液用的冷却泵电动机，还有快速移动刀架用的电动机，这些电动机是三相异步电动机，简要分析异步电动机的起动原理、构造及其参数。任务实施１)什么是旋转磁场?三相异步电动机如何产生旋转磁场?２)阐述三相异步电动机的转动原理。３)如何改变三相异步电动机的转向?４)简述三相异步电动机的组成结构。５)写出表４-１中三相异步电动机铭牌数据的含义。知识链接一、三相异步电动机的转动原理二、三相异步电动机的构造三、三相异步电动机的铭牌数据四、元件检测

一、三相异步电动机的转动原理电工电子技术

黄燕华三相异步电动机的转动原理一.转动原理nn1NSn1F·F外力拖动蹄性磁铁旋转，形成空间旋转磁场，旋转方向为顺时针，转速n1。旋转磁场蹄性磁铁转子短路线圈

模型机

（一）转动原理

电磁感应定律---右手定则电磁力定律---左手定则转子导电铜条与旋转磁场之间发生相对运动，产生感应电动势，方向由右手定则确定。n1NSn1F·Fn电磁力F使转子与旋转磁场同方向（顺时针）转动，转速n。在感应电动势的作用下，产生转子电流。转子电流与磁场相互作用，产生电磁力F，方向用左手定则确定。同理，当磁场逆时针方向转动时，转子也将逆时针方向转动。二.旋转磁场的产生极性与强弱（每极下的磁通量）不变，以确定的方向和转速在空间旋转的磁场。在对称三相绕组中通入对称三相电流，即可产生旋转磁场。对称三相绕组对称放置在定子铁心圆周的内表面如图所示。对称三相绕组可做星形或三角形连接。以星形连接为例三相绕组首端外接三相电源,三相电流的正方向自绕组的首端指向末端。WUViViWU1V1W1iUVWU1U2V2V1W2W1UiU⊙⊙⊙iViWW1iW（一）两极旋转磁场的产生VWU1U2V2V1W2W1UiU⊙⊙⊙iViWiU=ImsintiV=Imsin(t-120)iW=Imsin(t+120)相序U→V→W对称三相电流

ti0iUiViW

ti0iUiViW60°180°90°UViUWU1V1W1iVU2⊙W1V2U1V1W2SN⊙ωt=60°WUViViWU1V1W1W1⊙⊙V2U1V1W2NSU2ωt=0°ωt=90°NSW2U2U1⊙⊙⊙V1V2W1UVWiUiViWU1V1W1W1iViWV1U1UVWNSW1V2U1V1W2U2⊙⊙ωt=180°W1⊙⊙V2U1V1W2NSU2U2⊙W1V2U1V1W2SN⊙ωt=60°ωt=0°ωt=90°NSW2U2U1⊙⊙⊙V1V2W1NSW1V2U1V1W2U2⊙⊙ωt=180°结论对称放置(空间位置差120º角)的对称三相绕组，通入对称三相电流时，在空间产生强弱不变、转速恒定的旋转磁场。（二）旋转磁场的旋转方向由三相绕组通入三相电流的相序决定。相序U→V→W旋转磁场在空间的旋转方向从U相绕组→V相绕组→W相绕组。旋转磁场顺时针方向转动。改变通入三相电流的相序，如将V相、W相绕组与电源的连线对调，旋转磁场将逆时针方向转动。iUUU1iViWVWV1W1UU1iUVWiViWV1W1相序U-W-V相序U-V-W（三）同步转速同步转速n1

r／min（每分钟的转数）。旋转磁场相对于静止空间的转速称为同步转速。以上分析的是二极旋转磁场（磁极对数p=1），交流电变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周。交流电频率f1=50Hz，则同步转速

n1=50×60=3000r／min增加磁极对数p=2（四极旋转磁场）旋转磁场的转速较前者减半。同步转速改变电动机三相绕组的结构，可使旋转磁场的磁极对数p=1、2、……。

表4-2同步转速n1与磁极对数p的关系具有p对磁极的旋转磁场同步转速(r／min)(四)转差率s异步电动机的转动原理是建立在旋转磁场与转子导体相对运动的基础上。因此，转子的转速n必定低于旋转磁场的转速n1,即n＜n1。正是由于转子的转速n与旋转磁场的转速n11之间存在差异,这种类型的电动机称为异步电动机。n与n1之间的异步程度对于电动机的特性有重要影响。转差率s是表示异步电动机运行状态的重要物理量。电动机正常运行时，转速n接近但略低于同步转速n1，转差率s=（n1-1—n）／n1约在(0.015～0.06)之间。转差率转子轴上的阻转矩越大,异步程度越大；反之，则异步程度较小。转差率s就反映了这种异步程度。电动机起动瞬间n=0s=1理想空载时n=n1

s=0s的变化范围0～1二、三相异步电动机的构造电工电子技术

黄燕华

三相异步电动机的构造定子

产生旋转磁场。

转子

产生感应电流和电磁转矩。外形三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成，此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。端盖机座定子机座机座端盖转子轴承定子一.定子三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组组成。定子绕组机座铁心定子铁心是由冲有槽孔的硅钢片叠压而成。在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组U1U2V1V2W1W2三相电源U1V1W1W2U2V2

接线盒三相定子绕组的接法星形连接。三相电源U1U2V1V2W1W2三相定子绕组的接法三角形连接。U1U2V1V2W1W2三相电源U1V1W1W2U2V2

接线盒三相电源

是由嵌放在转子铁心槽内的导电条组成，在转子铁心的两端各用一个导电端环把所有的导电条连接起来。

笼型转子二.转子

由转子铁心和绕组组成。转子铁心转子绕组转子铁心是由相互绝缘的硅钢片叠压而成。笼形铸铝转子

绕线转子外接电阻电刷滑环转子铁心转子绕组转子绕组可变电阻器滑环电刷转子手柄绕线转子结构示意三、三相异步电动机的铭牌数据电工电子技术

黄燕华三相异步电动机的铭牌数据一.型号Y系列电动机型号的表示方法示例Y160M4磁极数机座类别代号S--短机座M--中机座L--长机座表示机座中心高(mm)表示异步电动机铭牌提供电动机的型号、额定值和主要技术数据，是正确、合理使用电动机的依据。二.功率(额定功率)PN电动机在额定状态下（电源电压为额定电压、电流是额定电流）运行,转轴上输出的机械功率。单位W或kW。三.电压(额定电压)U1N电动机在额定状态下运行,定子绕组所应加的线电压。四.电流(额定电流)I1N电动机在额定状态下运行,输出额定功率时,定子绕组的线电流。五.接法电动机在额定电压下运行,定子三相绕组的连接方法。Y系列电动机额定电压U1N=380VPN≤3kW定子绕组Y连接PN

＞4kW△连接。六.频率fN我国使用的电力标准频率是50Hz。七.转速(额定转速)nN电动机在额定状态下运行时的转速。八.功率因数cosφφ是定子绕组相电流滞后相电压的角度。在额定工作状态下,三相异步电动机的功率因数cosφ约在0.7～0.9之间。空载或轻载运行时，cosφ较低，仅为0.2～0.3。九.效率η在额定工作状态下,输出机械功率PN与输入电功率P1N之比。效率在接近额定工作状态下运行,电动机的效率最高，可达0.9左右。轻载运行时，效率则大大降低。合理选择电动机的功率具有重要的经济意义（节约电能）。四、元件检测电工电子技术

黄燕华元件检测1）外观检查，转子转动灵活，无摩擦杂音，螺丝齐全无松脱，外壳无破裂。2）用万用表电阻档测三相绕组的直流电阻，要求三个电阻接近相等，其不平衡度不超过4%，否则可能有局部短路、断路或匝数不对称。

电动机三相绕组直流电阻测量安装使用1）电动机应妥善接地，接线盒内右下方有接地装置。必要时亦可利用电动机的底脚或法兰盘固定螺栓接地。2）按照铭牌上规定的定子绕组接法接成△联结方式或Y联结方式。3）电动机一般应有热保护装置，并应根据电动机的铭牌电流调整保护装置的整定值。4）当电源的频率与铭牌上的数值偏差超过1%或电压偏差超5%时，电动机不能保证连续输出额定功率，边疆工作的电动机，不允许过载。5）电机空载或负载运行时不应有断续的或异常的声响或振动，轴承温度不应超过95℃。任务实施１)什么是旋转磁场?三相异步电动机如何产生旋转磁场?在空间按确定转速旋转的磁场，称为旋转磁场。三个形状、尺寸、匝数等完全相同的绕组U1U2、V1V2和W1W2,其中U1、V1和W1三个对应端分别是三个绕组的首端，U2、V2和W2则分别是三个绕组的末端。将这三相绕组对称地放置（三相绕组在空间的位置相互差120°）在圆筒状铁心的内表面，该铁心就是电动机的定子铁心，对称三相绕组中通入对称三相电流后，所建立的合成磁场是一个旋转磁场。给对称三相绕组通入对称三相电流，所建立的合成磁场是随电流交变而在空间旋转的磁场，即为旋转磁场。２)阐述三相异步电动机的转动原理。当转子铜条置于旋转磁场下时，在转子铜条内产生感应电动势，由于转子是一个自成闭合回路的线圈，所以在感应电动势的作用下，产生了转子电流，根据电磁力定律，在磁场中与磁感线方向垂直的载流导体将受到电磁力的作用，该电磁力使得电机转子转动起来，方向与旋转磁场的方向一致。３)如何改变三相异步电动机的转向?旋转磁场的旋转方向是由三相绕组通入三相电流的相序决定的，电动机的转向与旋转磁场的