《电机与电气控制技术（第2版）》 课件 项目2 三相异步电动机的运行与应用

任务2.1三相异步电动机的工作原理与基本结构项目2

三相异步电动机的运行与应用

导引上讲重点内容回顾：1、变压器的结构和工作原理；2、变压器的联结组别。任务描述任务描述：按照步骤对三相异步电动机进行拆卸，记录操作中的工艺要求，对拆卸后的三相异步电动机进行内部结构的认识，并分析三相异步电动机的工作原理。任务实施鼠笼型异步电动机主要部件拆分图转子定子风扇

冷空气流

罩壳（非驱动端）端盖（驱动端）任务实施（1）定子——主要用来产生旋转磁场，它由定子铁心、定子绕组、机壳组成。定子铁心：是电动机磁路的一部分，为了降低铁心损耗，采用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，硅钢片间彼此绝缘。铁心内圆周上分布有若干均匀的平行槽，用来嵌放定子绕组。（一）.知识学习——三相异步电动机的基本结构U1U2V1W1V2W2三相对称的定子绕组：是电动机定子的电路部分，应用绝缘铜线或铝线绕制而成。三个外形、尺寸、匝数都完全相同、首端彼此互隔120º、对称地放置到定子槽内的三个独立的绕组（一）.知识学习——三相异步电动机的基本结构定子绕组接线：三相异步电动机定子绕组的三个首端U1、V1、W1和三个尾端U2、V2、W2(也可用A-X，B-Y，C-Z)，都从机座上的接线盒中引出。一般功率在3kW以下者采用星形接法（Y），在4kW以上者采用三角形接法（△）。

W1V1U1W2U2V2W1V1U1W2U2V2Y形接法△形接法首端接线柱尾端接线柱连接片连接片（尾端连接到一点）（首尾端交叉相连）（一）.知识学习——三相异步电动机的基本结构（一）.知识学习——三相异步电动机的基本结构机壳：作用是支承定子铁心和固定整个电机。包括：机座、2个端盖、接线盒、风扇罩等。机座一般采用铸铁铸造,端盖固定在机座两端。机座（一）.知识学习——三相异步电动机的基本结构（2）转子——主要用来产生旋转力矩，拖动生产机械旋转。它由转子铁心、转子绕组、转轴构成。转子铁心：转子铁心也属于磁路的一部分，也用0.5mm的硅钢片叠压而成。（一）.知识学习——三相异步电动机的基本结构

鼠笼型转子鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图转子绕组：用来感应出电势、电流，推动转轴在电磁力矩作用下旋转。（一）.知识学习——三相异步电动机的基本结构

三相绕线型转子结构是绕组的三个出线端子接到固定在转轴上的三铜环上，通过电刷引出。（一）.知识学习——三相异步电动机的基本结构（一）.知识学习——三相异步电动机的基本结构（3）气隙异步电动机的气隙比同容量的直流电动机的气隙要小得多。中型异步电动机的气隙一般为0.12～2mm。电动机中的电磁定律1．安培环路定理（或称全电流定理）（1）磁感应强度B。磁感应强度B用来表示磁场的大小和方向。将磁力线上每点的切线方向规定为磁感应强度的方向，用磁力线的疏密程度表示磁感应强度的大小。

（一）.知识学习——三相异步电动机的基本理论（2）磁通量Φ。穿过磁场中某一截面S的磁力线数称为通过该截面的磁通量，简称磁通(Φ)。

若磁场均匀，且磁场与截面垂直，则Φ=BS

。

因此，磁感应强度又称磁通密度。

（一）.知识学习——三相异步电动机的基本理论

（3）磁场强度H。

（4）全电流定律。磁场中沿任一闭合回路l对磁场强度H的线积分等于该闭合回路所包围的所有导体电流的代数和。

若闭合回路沿线长度为L，磁场强度H处处相等，且闭合回路所包围的总电流由通过电流i的N匝线圈提供，则HL=Ni

。

（一）.知识学习——三相异步电动机的基本理论

2．磁路的欧姆定律

磁路的欧姆定律与电路的欧姆定律不同之处：

①电路中有电流就有功率损耗，而在磁路中的恒定磁通下没有功率损耗；

②电流全部在导体中流动，而在磁路中没有绝对的磁绝缘体，除在铁芯的磁通外，空气中也有漏磁通；

③电阻为常数，磁阻为变量；

④对于线性电路可应用叠加原理，而当磁路饱和时为非线性电路，不能应用叠加原理。

（一）.知识学习——三相异步电动机的基本理论3．电磁感应定律

磁场变化会在线圈中产生感应电动势，感应电动势的大小与线圈的匝数N和线圈所交链的磁通对时间的变比率成正比，这是电磁感应定律。

通常，电动机中的感应电动势根据其产生原因的不同，可以分为三种——自感电动势、互感电动势、切割电动势。

（一）.知识学习——三相异步电动机的基本理论（1）自感电动势eL

当线圈中流过交变电流i时，由i产生的与线圈自身交链的磁链随时间发生变化，由此在线圈中产生的感应电动势称为自感电动势，用eL表示。

（一）.知识学习——三相异步电动机的基本理论（2）互感电动势eM

在相邻的两个线圈中，当线圈1中的电流i1交变时，它产生的与线圈2相交链的磁通Φ21也产生变化，由此在线圈2中产生的感应电动势称为互感电动势，用eM2表示。

（一）.知识学习——三相异步电动机的基本理论（3）切割电动势e

如果磁场恒定不变，导体或线圈与磁场的磁力线之间有相对切割运动时，在线圈中产生的感应电动势称为切割电动势，又称速度电动势。若磁力线、导体与切割运动三者方向相互垂直，则由电磁感应定律可知切割电动势的计算公式为：

e=Blv

（一）.知识学习——三相异步电动机的基本理论4．电磁力定律

载流导体在磁场中会受到电磁力的作用。当磁场力和导体方向相互垂直时，载流导体所受的电磁力的计算公式为：

F=BlI

（一）.知识学习——三相异步电动机的基本理论

铜损：铜损是由线圈的电阻所引起的，其损耗值的大小与流过线圈的电流的平方成正比，与电阻值的大小成正比，与时间长短成正比。

涡流损耗：电动机中的铁芯材料含有金属成分，当铁芯通过交变磁通时，与磁力线正交的平面中产生感应电动势，从而形成感应电流，这种电流在铁芯内自成闭合回路，很像水的漩涡，因此叫做涡电流，简称涡流。因涡流而导致能量损耗称为涡流损耗，此损耗是纯粹的热损耗。涡流损耗的大小与磁场的变化频率、涡流电阻的大小等因素有关。

磁滞损耗：由磁滞引起的损耗。

（一）.知识学习——三相异步电动机的基本理论（二）.问题研讨——三相异步电动机如何实现能量转换?1)旋转磁场的产生（二）.问题研讨——三相异步电动机如何实现能量转换?U1U2V1W1V2W2U1U2V1W1V2W2NSNS

wt=00wt=600wt=1200wt=1800U1U2V1W1V2W2SU1U2V1W1V2W2NS（二）.问题研讨——三相异步电动机如何实现能量转换?U1U2V1W1V2W2U1U2V1W1V2W2U1U2V1W1V2W2U1U2V1W1V2W2wt=00wt=600wt=1200wt=1800NSNSNSNSS四极电动机定子绕组结构和接线图（二）.问题研讨——三相异步电动机如何实现能量转换?四极电动机旋转磁场（二）.问题研讨——三相异步电动机如何实现能量转换?产生旋转磁场的条件一是空间对称的三相定子绕组;

二是通入三相对称电流。（二）.问题研讨——三相异步电动机如何实现能量转换?结论：旋转磁场的旋转方向取决于绕组中三相电流的相序。2)旋转磁场的转向如果将定子绕组的三相电源线中的任意两相交换，则绕组中三相电流的相序即由顺时针变为逆时针，旋转磁场也相应地逆时针反向旋转。（二）.问题研讨——三相异步电动机如何实现能量转换?旋转磁场的转速

f1——为电源频率，我国的电网频率为50HZ；

p——为电动机的磁极对数;

p123456n1/(r/min)300015001000750600500同步转速4）工作原理三相交流电源接通三相定子绕组定子绕组产生三相对称电流三相对称电流在电机内部建立旋转磁场旋转磁场与转子绕组产生相对运动(切割)转子绕组中产生感应电流感应电流转子绕组(感应电流)在磁场中受到电磁力的作用在电磁力作用下，转子逆时针方向开始旋转，转速为n

。iAACBXZYiBiC三相异步电动机原理简图三相对称电流旋转磁场感应电流（二）.问题研讨——三相异步电动机如何实现能量转换?（1）拆卸定子绕组并找寻每组线圈的连接规律。

（2）为什么交流电动机会采用不同的转子形式？

（3）现代交流电动机在结构上有何发展趋势？

（4）交流电动机在生产生活中有哪些典型的应用？（三）.任务拓展任务2.2三相异步电动机的运行项目2

三相异步电动机的运行与应用

任务描述任务描述：对三相异步电动机进行通电前检查和试车检查，记录相关检查数据，理解三相异步电动机空载和短路试验的目的和方法，掌握定子绕组首尾端的判别方法。任务实施（1）三相异步电动机通电前的检查1）检查机械部分的装配质量。2）测量绕组的绝缘电阻。3）检查绕组的三相直流电阻。

（2）电动机的空载试车1）运行时检查电动机的通风冷却和润滑情况。2）判断电动机运行音量是否正常。3）测量空载电流。4）检查电动机温升是否正常（一）.知识学习——三相异步电动机的空载实验、短路实验1）空载试验

测得U1=UN时的I0和P1值，可得励磁参数如下：其目的是测定异步电动机的空载电流I0和空载功率p0，进而求得异步电动机的励磁阻抗rm和xm，并分离出铁耗pFe和机械损耗pmec。（一）.知识学习——三相异步电动机的空载实验、短路实验又称为堵转试验，测取异步电动机的短路阻抗，即定、转子绕组的漏阻抗及短路特性。试验时，为了使短路电流不致太大，应降低电压进行试验，一般约为0.4UN以下。2、短路试验

短路参数：（二）.问题研讨——如何判别三相异步电动机定子绕组首尾端（1)用36V交流电源和灯泡判别首尾端（二）.问题研讨——如何判别三相异步电动机定子绕组首尾端（2)用万用表或微安表判别首尾端（1）对三相异步电动机进行空载实验和短路实验。（2）三相异步电动机如何进行选配。（3）观看三相异步电动机常见故障动画,分析其造成此故障的可能原因（三）.任务拓展任务2.3三相异步电动机的特性项目2

三相异步电动机的运行与应用

任务描述任务描述：完成一台小容量三相异步电动机的装配任务，并整理装配步骤和工艺要求，理解电机铭牌数据和“异步”的含义。任务实施第一步：定子部分。这主要是定子绕组的绕制、连接、嵌放、封槽口、端部整形和接线、绕组的绝缘浸漆与烘干处理等程序。第二步：安放转子。第三步：加装端盖。第四步：装风扇和风罩。第五步：接好引线，装好接线盒及铭牌。（一）.知识学习——异步电动机的铭牌数据含义451.型号：Y2-801-4

2.额定功率：0.55kW

3.额定电压：380V4.额定电流：1.5A

5.接线方法：Y接法

6.额定频率：50Hz

7.额定转速：1390rpm8.工作方式：连续工作制S19.绝缘等级：F级10.防护等级：IP5411.标准编号：JB/T8680.1-1998

12.重量：13kg13.生产日期：05年5月14.产品编号：233815.生产企业：淮安市汇利达工贸有限公司大禹电机厂转子的转速n与旋转磁场的同步转速n11.方向相同2.大小不同n1>nn1=n相对静止无感应电动势无感应电流无电磁转矩Tn1>n转差率当空载时，n