三相異步電動機的基本工作原理和結構[1]

1、第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結構三相異步電動機的基本工作原理和結構 內容內容 要求要求 7.3 7.3 三相異步電動機的銘牌和主要系列三相異步電動機的銘牌和主要系列 7.1 7.1 三相異步電動機的基本結構三相異步電動機的基本結構7.2 7.2 三相異步電動機的基本工作原理三相異步電動機的基本工作原理 掌握三相異步電動機的基本結構、籠型轉子和繞線轉子的結構特點。掌握三相異步電動機的基本結構、籠型轉子和繞線轉子的結構特點。掌握三相異步電動機的基本工作原理、轉差率的概念及三種運行狀態。掌握三相異步電動機的基本工作原理、轉差率的概念及三種運行狀態。掌握三相異步電動機的額定值，了解三相異步電

2、動機的主要系列。掌握三相異步電動機的額定值，了解三相異步電動機的主要系列。 第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結構三相異步電動機的基本工作原理和結構7.1 三相異步電動機的基本結構鼠籠型異步電動機鼠籠型異步電動機第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結構三相異步電動機的基本工作原理和結構主要部件拆分圖主要部件拆分圖第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結構三相異步電動機的基本工作原理和結構一、定子部分1. 定子鐵心定子鐵心是電機磁路的一部分；是電機磁路的一部分；用用0.5 mm硅鋼片疊成，以減少鐵心損耗；硅鋼片疊成，以減少鐵心損耗；疊片內圓沖有槽，以嵌放定子疊片內圓沖有槽，以嵌放定子( (

3、電樞電樞) )繞組；繞組；定子鐵心壓裝在機座內。定子鐵心壓裝在機座內。是電機的電路部分。是電機的電路部分。定子繞組為按一定規律連接而成的三相對定子繞組為按一定規律連接而成的三相對稱繞組，嵌放在定子鐵心槽內。稱繞組，嵌放在定子鐵心槽內。2. 定子繞組定子繞組 用來固定和支撐定子鐵心及端蓋。用來固定和支撐定子鐵心及端蓋。 中小電機用鑄鐵機座，大型電機用鋼板焊接而成。中小電機用鑄鐵機座，大型電機用鋼板焊接而成。3. 機座機座第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結構三相異步電動機的基本工作原理和結構二、轉子部分二、轉子部分1. 轉子鐵心轉子鐵心是電機磁路的一部分；是電機磁路的一部分；用用0.5 mm

4、硅鋼片疊成，以減少鐵心損耗；硅鋼片疊成，以減少鐵心損耗；疊片外圓沖有槽，以嵌放轉子繞組。疊片外圓沖有槽，以嵌放轉子繞組。轉子鐵心固定在轉軸上。轉子鐵心固定在轉軸上。2. 轉子繞組轉子繞組有兩種結構型式有兩種結構型式鼠籠型轉子鼠籠型轉子鼠籠型異步電動機鼠籠型異步電動機繞線型轉子繞線型轉子繞線型異步電動機繞線型異步電動機第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結構三相異步電動機的基本工作原理和結構（1）籠型轉子）籠型轉子 轉子每個槽中有一根導條，在鐵心兩端用短路環短接，形成一個多相對稱短路繞組轉子每個槽中有一根導條，在鐵心兩端用短路環短接，形成一個多相對稱短路繞組（一個槽為一相）。如去掉轉子鐵心，整

5、個繞組猶如一個（一個槽為一相）。如去掉轉子鐵心，整個繞組猶如一個“松鼠籠子松鼠籠子”，由此得名。，由此得名。 大型電動機多用銅導條和銅端環組成；大型電動機多用銅導條和銅端環組成； 中、小型電動機采用鑄鋁導條，連同端環、冷卻用的風葉一次澆鑄成型中、小型電動機采用鑄鋁導條，連同端環、冷卻用的風葉一次澆鑄成型 。第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結構三相異步電動機的基本工作原理和結構是三相對稱繞組，一般采用星形聯結。是三相對稱繞組，一般采用星形聯結。三相繞組的出線端分別接在三個滑環上，經電刷引出，再經串聯電阻后短接起來。三相繞組的出線端分別接在三個滑環上，經電刷引出，再經串聯電阻后短接起來。轉子

6、回路串電阻，可以改善電動機的起動性能或實現電動機調速。轉子回路串電阻，可以改善電動機的起動性能或實現電動機調速。（2）繞線轉子）繞線轉子第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結構三相異步電動機的基本工作原理和結構三、氣隙定子和轉子之間氣隙大小，對電動機性能影響很大。定子和轉子之間氣隙大小，對電動機性能影響很大。變壓器主磁路全部是鐵心，磁阻很小，產生主磁變壓器主磁路全部是鐵心，磁阻很小，產生主磁通所需勵磁電流很小（通所需勵磁電流很小（210%）。）。異步電機主磁路由定、轉子鐵心和兩段氣隙構成，氣隙雖然很小但磁阻卻很大，異步電機主磁路由定、轉子鐵心和兩段氣隙構成，氣隙雖然很小但磁阻卻很大，因此產生

7、一定的主磁通所需要的勵磁電流較大，一般為額定電流的因此產生一定的主磁通所需要的勵磁電流較大，一般為額定電流的2050%。勵磁電流是無功電流，勵磁電流較大是異步電動機功率因數較低的主要原因。勵磁電流是無功電流，勵磁電流較大是異步電動機功率因數較低的主要原因。為提高功率因數，必須減小勵磁電流，最有效的方法就是減小氣隙長度。為提高功率因數，必須減小勵磁電流，最有效的方法就是減小氣隙長度。異步電動機的氣隙大小一般為異步電動機的氣隙大小一般為0.21.5 mm左右。左右。第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結構三相異步電動機的基本工作原理和結構7.2 三相異步電動機的基本工作原理 一、基本工作原理 p

8、fn1160定子磁場的轉速稱為同步轉速，大小為：定子磁場的轉速稱為同步轉速，大小為：同步轉速與極對數之間對應關系同步轉速與極對數之間對應關系 (f1=50HZ)極對數極對數 p123456同步轉速同步轉速 n1（r/min）3000150010007506005001定子產生旋轉磁場定子三相對稱繞組通入三相對稱電流會產生一個旋轉的磁場。定子三相對稱繞組通入三相對稱電流會產生一個旋轉的磁場。 f1 電網頻率；電網頻率；P 磁極對數磁極對數定子磁場的轉向由三相電流相序決定：定子磁場的轉向由三相電流相序決定：由超前相往滯后相旋轉，即由超前相往滯后相旋轉，即 沿著沿著 U111 方向旋轉。圖示瞬間，磁

9、場向下。方向旋轉。圖示瞬間，磁場向下。第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結構三相異步電動機的基本工作原理和結構定子磁場順時針旋轉時，轉子導體逆時針切割定子磁場，定子磁場順時針旋轉時，轉子導體逆時針切割定子磁場，轉子導體中將感應電動勢，并在閉合的轉子繞組內產生感應電流，轉子導體中將感應電動勢，并在閉合的轉子繞組內產生感應電流，在圖示瞬間，轉子上半周導體中的電流流出紙面，下半周流入紙面。在圖示瞬間，轉子上半周導體中的電流流出紙面，下半周流入紙面。 2轉子導體產生感應電流載有電流的轉子導體在定子磁場中將受到電磁力作用，并形成電磁轉矩，載有電流的轉子導體在定子磁場中將受到電磁力作用，并形成電磁轉矩

10、，電磁轉矩的方向與定子旋轉磁場方向一致，電磁轉矩的方向與定子旋轉磁場方向一致，在電磁轉矩作用下轉子將順著定子磁場方向旋轉起來。在電磁轉矩作用下轉子將順著定子磁場方向旋轉起來。3轉子導體受到電磁轉矩作用而使轉子旋轉 (1)(1)定子三相對稱繞組通入三相對稱電流將產生旋轉磁場；定子三相對稱繞組通入三相對稱電流將產生旋轉磁場； (2)(2)轉子導體切割定子旋轉磁場感應電動勢，并感應電流；轉子導體切割定子旋轉磁場感應電動勢，并感應電流； (3)(3)載流轉子導體在定子磁場中受到電磁力及電磁轉矩，使轉子旋轉。載流轉子導體在定子磁場中受到電磁力及電磁轉矩，使轉子旋轉。基本工作原理可歸納以下三個關鍵點：基本

11、工作原理可歸納以下三個關鍵點：第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結構三相異步電動機的基本工作原理和結構由于電動機轉速由于電動機轉速n與旋轉磁場轉速與旋轉磁場轉速n1不同步，故稱為不同步，故稱為異步電動機異步電動機。因為電動機轉子電流是通過電磁感應作用產生的，所以又稱為因為電動機轉子電流是通過電磁感應作用產生的，所以又稱為感應電動機感應電動機。 n n1時，轉子與定子磁場間有相對運動，轉子才會受到電磁轉矩作用。時，轉子與定子磁場間有相對運動，轉子才會受到電磁轉矩作用。 n = n1時，轉子與定子磁場間無相對運動，轉子不感應電流不產生轉矩。時，轉子與定子磁場間無相對運動，轉子不感應電流不產生轉

12、矩。由基本工作原理分析由基本工作原理分析,可得出以下兩個知識點：可得出以下兩個知識點：相序相序 定子磁場轉向定子磁場轉向 轉子轉向轉子轉向決定決定決定決定(1) 改變電源相序，可改變電動機的轉向改變電源相序，可改變電動機的轉向 因此任意對調三相異步電動機的兩根電源線，便可使電動機反轉。因此任意對調三相異步電動機的兩根電源線，便可使電動機反轉。(2) 異步電動機的轉速恒小于同步轉速異步電動機的轉速恒小于同步轉速第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結構三相異步電動機的基本工作原理和結構 二、轉差率二、轉差率11nnns定義：定義： 即同步轉速與轉子轉速之差（稱為轉差）與同步轉速之比。即同步轉速與

13、轉子轉速之差（稱為轉差）與同步轉速之比。轉差率轉差率s是異步電機的一個基本物理量，它能反映異步電機的各種運行狀況。是異步電機的一個基本物理量，它能反映異步電機的各種運行狀況。額定運行額定運行: n 略低于略低于n1 ，s = 0.010.06空載運行：空載運行：nn1，s0 即空載運行時，可以近似認為轉子轉速等于同步轉速。即空載運行時，可以近似認為轉子轉速等于同步轉速。異步電動機的轉速可表示異步電動機的轉速可表示為為 n = (1-s) n1故轉差率的大小直接反映轉速的快慢或電動機負載的大小。故轉差率的大小直接反映轉速的快慢或電動機負載的大小。起動瞬間：起動瞬間：n = 0， s = 1異步電

14、動機異步電動機負載越大，轉速就越慢，其轉差率就越大；負載越大，轉速就越慢，其轉差率就越大；負載越小，轉速就越快，其轉差率就越小。負載越小，轉速就越快，其轉差率就越小。第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結構三相異步電動機的基本工作原理和結構 三、異步電機的三種運行狀態1電動機運行狀態電動機運行狀態定子接電源，轉子帶機械負載；定子接電源，轉子帶機械負載；電磁轉矩為驅動轉矩，電磁轉矩為驅動轉矩，n 與與 n1 方向相同；方向相同；將電能轉換機械能將電能轉換機械能 ； 0 n s 0。第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結構三相異步電動機的基本工作原理和結構2發電機運行狀態發電機運行狀態定子接電

15、源，并用原動機拖動電機轉軸順著定子磁場方向以大于同步轉速旋轉，定子接電源，并用原動機拖動電機轉軸順著定子磁場方向以大于同步轉速旋轉，電磁轉矩方向與轉子轉向相反，起制動作用，即電磁轉矩為制動轉矩，電磁轉矩方向與轉子轉向相反，起制動作用，即電磁轉矩為制動轉矩，電機把機械能轉變為電能輸送給電網，電機把機械能轉變為電能輸送給電網，n n1 s 0。第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結構三相異步電動機的基本工作原理和結構 3電磁制動狀態電磁制動狀態定子接電源，在外力作用下電機轉子逆著定子磁場方向轉動定子接電源，在外力作用下電機轉子逆著定子磁場方向轉動,電磁轉矩方向與電機轉向相反，起制動作用，電磁轉矩

16、方向與電機轉向相反，起制動作用，電機定子從電網吸收電能，轉子從外力吸收機械能，都成為了電機損耗，電機定子從電網吸收電能，轉子從外力吸收機械能，都成為了電機損耗，n 1。第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結構三相異步電動機的基本工作原理和結構（1）電動機狀態：）電動機狀態：0n s 0，電磁轉矩為驅動轉矩，將電能轉換成機械能。，電磁轉矩為驅動轉矩，將電能轉換成機械能。 異步電機主要是工作在電動機運行狀態，作為各種生產機械的動力設備。異步電機主要是工作在電動機運行狀態，作為各種生產機械的動力設備。 （3）電磁制動狀態：）電磁制動狀態： n1，電磁轉矩為制動轉矩，吸收電能和機械能，全部轉變成電機

17、損耗。，電磁轉矩為制動轉矩，吸收電能和機械能，全部轉變成電機損耗。（2）發電機狀態：）發電機狀態：nn1， s0，電磁轉矩為制動轉矩，將機械能轉換成電能。，電磁轉矩為制動轉矩，將機械能轉換成電能。 異步電機的三種運行狀態總結如下：異步電機的三種運行狀態總結如下： 第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結構三相異步電動機的基本工作原理和結構7.3 三相異步電動機的銘牌和主要系列 一、銘牌銘牌上標有電動機的型號、額定值和有關技術數據，這是正確使用電機的依據。銘牌上標有電動機的型號、額定值和有關技術數據，這是正確使用電機的依據。 1.1.電動機型號含義電動機型號含義中小型異中小型異步電動機步電動機極

18、數極數異步電動機異步電動機中心高中心高(mm)機座長短機座長短(S-短機座，短機座，M-中機座，中機座，L-長機座長機座)Y 90 S 4 第7章 三相異步電動機的基本工作原理和結構三相異步電動機的基本工作原理和結構(5) 額定頻率額定頻率 fN =50Hz 2電動機的額定值電動機的額定值額定值是制造廠對電動機在額定（滿載）工作條件下所規定的量值。額定值是制造廠對電動機在額定（滿載）工作條件下所規定的量值。 (1) 額定功率額定功率 PN （W、kW） ：額定運行時，轉軸輸出的機械功率。：額定運行時，轉軸輸出的機械功率。 (2) 額定電壓額定電壓 UN （V、kV） ：額定運行時，加在定子繞組上的線電壓。：額定