三相异步电动机的构造.PPT

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1、 三相异步电动机的构造 异步电动机的应用非常广泛： 在工业方面：中、小型轧钢设备，机床、轻工机械、起 重机械，矿山机械等。 在农业方面：脱粒机、粉碎机、排灌机械及加工机械。 在家用电器方面：电风扇、空调机、洗衣机、电冰箱等。 电动机的作用是将交流电能转换成机械能，电动机分 交流电动机和直流电动机两大类，而交流电动机又分为异 步电动机和同步电动机。 1异步电动机按电动机定子相数分： 三相异步电动机、单相异步电动机。 2按电动机的转子结构分： 笼型异步电动机、绕线型异步电动机。 三相异步电机三相异步电机 接线盒 转轴 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构 机座 定子 铁心 定子 绕组 接线盒

2、端盖 罩壳 风扇 转子 主要部件是由定子和转子两大部分组成。 此外，还有端盖、轴承、风扇等部件。 转轴 1.1.定子定子 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 定子铁定子铁 心冲片心冲片 U1U2 三相定子绕组三相定子绕组 （U U相）相） 2. 2. 转子转子 根据转子绕组根据转子绕组 结构的不同分结构的不同分 为：为： 三相异步电动机的转子 是由转子铁心、转子绕 组 和转轴组成。 转子铁心转子铁心 冲片冲片 铁心 转子绕组 转轴 笼型转子笼型转子 去掉铁心后的转子导条去掉铁心后的转子导条 （转子铁心槽内嵌有铸铝导条）笼型转子笼型转子 绕线型转子

3、绕线型转子（转子铁心槽内嵌有三相绕组） 2转子 笼 型 转 子 笼型转子的电动机称笼型电动机。 笼型转子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。 2转子 绕 线 型 转 子 铁 心 与 绕 组 绕线型转子的电动机称绕线型电动机。 外接电阻 电刷 滑环转子铁心 转子绕组 在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组。 U1U2 V1V2 W1 W2 U1V1 W1 W2U2V2 U1 U2 V1 V2 W1 W2 U1 U2 V1 V2 W1 W2 U1V1 W1 W2U2V2 定子绕组 星形联结 定子绕组 三角形联结 端子 在定子槽孔中放置三相彼此

4、独立的绕组。 定子绕组 U1 U2V1V2 W1 W2 iU1iV1 iW1 uU1 uV1 uW1 i1 i2 i3 U1 V1 W1 U2 V2 W2 U1 W2 V1 U2 W1 V2 + + + 设：电流的流入端用 + 表示 电流的流出端用 表示 定子绕组与转子绕组 转子绕组 定子绕组 U1 W2 V1 U2 W1 V2 + + + 设：电流的流入端用 + 表示 电流的流出端用 表示 i1 i2 i3 U1 V1 W1 U2 V2 W2 i1 = Imsint i2 = Imsin(t 120 ) i3 = Imsin(t + 120 ) i1i2i3 对称三相电流流入对称三相绕组。

5、t i O 1 旋转磁场 i1 t = 0 t i U1 W2 V1 U2 W1 V2 i1 = 0 i2 为负值 i3 为正值 N S 0 i2i3 1 旋转磁场 1旋转磁场的产生 O 设：电流的流入端用 + 表示 电流的流出端用 表示 t t = 60 i U1 W2 V1 U2 W1 V2 N S 60 i1 为正 i2 为负值 i3 为0 i1i2i3 O 1旋转磁场的产生 t = 90 U1 W2 V1 U2 W1 V2 N S 90 i1 为正值 i2 为负值 i3 为负值 t i i1i2i3 O 1旋转磁场的产生 t = 180 U1 W2 V1 U2 W1 V2 i1 = 0

6、 i2 为正值 i3 为负值 180 N S t i i1i2i3 O 1旋转磁场的产生 t = 0 U1 W2 V1 U2 W1 V2 N S 0 N t = 180 U1 W2 V1 U2 W1 V2 S 180 t = 90 U1 W2 V1 U2 W1 V2 N S 90 t = 60 U1 W2 V1 U2 W1 V2 N S 60 1旋转磁场的产生 空间相差 120 角的三相绕组，通入对称三相电流 时，产生的是一对磁极的旋转磁场，当电流经过一个 周期变化时，磁场也沿着顺时针方向旋转了一周(在空 间旋转的角度为 360 )。 综上分析可以得出： t i iU1 iV1 iW1 0 U

7、1 V1 W1 U2 V2 W2 i1 i3 90 60 0 U1 W2 V1 U2 W1 V2 N S 0 U1 W2 V1 U2 W1 V2 N S 60 U1 W2 V1 U2 W1 V2 N S 90 i2 2改变旋转磁场的转向 综上分析可以得出： 改变流入三相绕组的电流相序，就能改变旋转磁 场的转向；改变了旋转磁场的转向，也就改变了三相 异步电动机的旋转方向。 C Y A B C X Y Z A 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。 A X B Y C Z 极对数 C Y A B C X Y Z A X B Z 旋转磁场的转速大小 一个电流

8、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： A X Y C B Z A X Y C B Z A X Y CB Z 极对数和转速的关系： 3旋转磁场的磁极对数 p 旋转磁场的磁极对数 p 与三相定子绕组的连接方式有 关。 4旋转磁场的转速 n0 电源的频率 磁极对数 n0 的单位：转/分 若 f1 = 50 Hz ，p = 1 n0 = 3000 r/min p = 2 n0 = 1500 r/min p = 3 n0 = 1000 r/min S N 三相异步电动机的运转原理三相异步电动机的运转原理 + f f 转子 转速n 旋转的磁场可以带动旋转的磁场可以带动 转子同

9、方向旋转转子同方向旋转 异步电动机原理图 U 1 U2 V1 V2 W1 W2 + + + + + 转子 定子 磁场转速n1 n 三相异步电动机转子在旋 转磁场的作用下转动起来，其 转向与旋转磁场的转向相同。 磁场转 速n1 转子 感应电 动势( 电流) 转差率 s 转差率 0 T T 2 2 电机能起电机能起 动，否则不能起动。动，否则不能起动。 O T T Tst st 起动能力 4. 4. 电动机的运行分析电动机的运行分析 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调 整，这种能力称为自适应负载能力。整，这种能力称为自适应负载能力。 自适应负载能力是电

10、动机区别于其它动力机械自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械 的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由 操作者加大油门，才能带动新的负载）操作者加大油门，才能带动新的负载） 。 此过程中，此过程中， n n 、s sE E 2 2 , , I I 2 2 I I 1 1 电源提供的功率自动增加。电源提供的功率自动增加。 T2s T2 T T =T2 n T T2 达到新的平衡 T2 常用特常用特 性段性段 T O 5. 5. U U1 1 和 和 R R 2 2 变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响 (1(1) ) U U1 1 变化对机械特性

11、的影响 变化对机械特性的影响 U Tm Tst T2 T O (2(2) ) R R2 2 变化对机械特性的影响 变化对机械特性的影响 T O R2 Tst n 硬特性：硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。负载变化时，转速变化不大，运行特性好。 软特性：软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，负载增加时转速下降较快，但起动转矩大， 起动特性好。起动特性好。 (2(2) ) R R2 2 变化对机械特性的影响 变化对机械特性的影响 不同场合应选用不 同的电机。如金属切 削，选硬特性电机； 重载起动则选软特性 电机。 T O R2 Tst n 硬特性：硬特性：负载变化时，转速变化不

12、大，运行特性好。负载变化时，转速变化不大，运行特性好。 软特性：软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，负载增加时转速下降较快，但起动转矩大， 起动特性好。起动特性好。 6.3 三相异步电动机的 起动、调速与制动 6.3.1 6.3.1 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 6.3.2 6.3.2 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 6.3.3 6.3.3 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动 6.3.1 6.3.1 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 对电动机起动的要求对电动机起动的要求: : 起动过程起动过程: :电动机接通电源后，转速由零增至稳 定运行状态的过程

13、。 起动转矩大 起动电流小 起动时间短 起动过程的特点起动过程的特点: : 2. 转子绕组的功率因 数低，起动转矩不大 。 笼型电动机常用起动方法笼型电动机常用起动方法: : 直接起动 降压起动 1. 起动电流是额定电流的6 7倍。 一、直接起动(全压起动) M 3 Q 直接起动线路 缺点：缺点：起动电流大。 控制电路简单，投资少，起 动时间短。 优点：优点： 允许直接起动允许直接起动 的条件：的条件： 因为起动电流大，引起的线 路压降就大，可能影响到其他设备 的正常工作，所以大容量电动机不 允许直接起动。 ：电动机起动电流倍数 二、降压起动 1. Y- 换接起动 电动机在起动时接成Y联结，正

14、常运行时接成 联结。只适用于工作时只适用于工作时 接的电动机。接的电动机。 （运行） Q2 Y（起动） Q1 缺点：缺点：起动转矩小。 设备简单，成本 低，操作方便， 动作可靠。每相 定子绕组承受相 电压起动，起动 电流小。 优点：优点： Q1 M 3 Q2 起动起动 运行运行 2. 自耦补偿器降压起动 三相自耦变 压器 如果自耦变压器 的变比为Ka 采用自耦变压器的 起动电流起动电流、起动转起动转 矩矩为： 绕线式电动机起动时，可在转子绕组中串入电 阻，可减小起动电流，还可以增大起动转矩。 3. 转子串电阻起动 0 Tm R2 Tem n 绕线式电动机 适用于要求起动 转矩大的生产机 械，如

15、卷扬机、 起重机等。 例6.3 已知一台PN=10kW，IN=20 A，UN=380 V， nN=1450r/min ,接三相笼型电动机，由手册查得：Ist/ IN =7，Tst/TN =1.4，拟半载起动,电源容量为200kVA,试 选择适当的起动方法,并求此时的起动转矩和起动电流 。 解 （1）直接起动 KI =7 5.75 不允许接起动。 （2）Y- 换接起动 不能采用Y- 换接起动。 例6.4 已知一台PN=10kW，IN=20 A，UN=380 V， nN=1450r/min ,接三相笼型电动机，由手册查得：Ist/ IN =7，Tst/TN =1.4，拟半载起动,电源容量为200k

16、VA,试选 择适当的起动方法,并求此时的起动转矩和起动电流。 解 （3）自耦补偿器起动 由题意 设：自耦变压 器的变比为Ka 变压器抽头为 （抽头置于60%位置） 6.3.2 6.3.2 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 调速方法调速方法 变频调速（笼型电动机） 变极调速（笼型电动机） 变转差率调速（绕线型电动机） 电动机的转速与电源频率、电机磁极对数、 转差率有关。 1.变极调速 电源频率不变，改变电动机的磁极对数 p 调速。 有级调速有级调速 U11 U21 U12 U22 P=2U11 U21U12U22 U1 U2 定定 子子 绕绕 组组 接接 线线 电机磁场情况电机磁场情况

17、U11 U21 U12 U22 P=1 U1 U2 U11 U21U12U22 2. 变频调速 改变频率（f1)调整电动机的 转速，属无级调速，调速性能好 ，但需有一套专用变频设备。 3. 变转差率调速 f=50Hz M 3 变频设备 f1 可调 在绕线式电动机转子绕组中串入 可调电阻R , 可改变 s 和 n。 Tm 0 R2 Tem n n T2 可实现小范围无级调 速，但能耗大，效率 低，广泛应用于起重 设备。 特点：特点： n 6.3.3 6.3.3 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动 1. 能耗制动 调节制 动电流 RP Q2 + + _ _ 能耗制动的特点：能耗制动的特点：

18、制动准确、平稳、能量消耗小。但制动力较弱, 且需要有直流电源。 固定磁 场 n n1 1 =0=0 制动原理 S S N N Tem M 3 Q1 2. 反接制动 QR M 3 运行 制动 n 制动原理 S S N N Tem 旋转 磁场 n n1 1 将电源的任意两相 对调，产生反向旋转磁 场，产生制动转矩。 方法简单，制动效果好 ，但能耗大。 特点：特点： 制动限 流电阻 3. 回馈制动 电动机转速n大于 旋转磁场转速n1。如起 重机重物下放时。 n 制动原理 S S N N Tem 旋转 磁场 n n1 1 n n1 电动机处于发电运行状态。 特点：特点： 6.4 三相异步电动机 的铭牌

19、和技术数据 铭牌的作用：铭牌的作用：向使用者简要说明电动机的一些额定数 据和使用方法。 例：某电动机铭牌数据如下。 三相异步电动机 型号Y132 M - 4 功率7.5kW 频率50HZ 电压 380V 电流15.4A 接法 转速 1440 r/min 绝缘等级B 工作方式 连续 年 月 编号 电机厂 1. 型号Y 132 M - 4 三相异步电动机 机座中心高(mm) 磁极数 机座长度代号 (S短机座 ;M中机座;L长机座) 2. 功率PN 额定运行时，轴上输出的机械功率。 输入功率 效率 3. 电压UN 额定运行时，定子绕组上应加的线电压。 4. 电流IN 在UN、 PN时，流入定子绕组的线电流。 5. 转速nN 在UN、 PN、 IN时，电动机转子的转速。 6. 接法 电动机三相定子绕组的接线方法。 接线盒接线盒 接 Y接 7. 频率 fN 我国电网频率为50HZ。 8. 温升及绝缘等级 电动机常用绝缘材料分为五个等级。 AEBFH 最高允许许温度/C105120130155180 9. 工作方式 连续工作、短时工作、断续周期工作。 10. 其他 可从电工手册中查得 功率因数、效率、