三相籠型異步電動機

1、 三相籠型異步電動機三相籠型異步電動機 電機和變壓器一樣，也是利用電磁感應(yīng)原理工作電機和變壓器一樣，也是利用電磁感應(yīng)原理工作 的一種設(shè)備。它的主要作用是進行能量的轉(zhuǎn)換，例如的一種設(shè)備。它的主要作用是進行能量的轉(zhuǎn)換，例如 電動機是將電能轉(zhuǎn)換成機械能，可以帶動其他設(shè)備工電動機是將電能轉(zhuǎn)換成機械能，可以帶動其他設(shè)備工 作。發(fā)電機則是將其他能量轉(zhuǎn)換成電能，不斷提高我作。發(fā)電機則是將其他能量轉(zhuǎn)換成電能，不斷提高我 們的生活質(zhì)量。們的生活質(zhì)量。 了解電機的基本結(jié)構(gòu)是我們今后使用或維護電動了解電機的基本結(jié)構(gòu)是我們今后使用或維護電動 機的第一步。機的第一步。 電機有兩大部分：定子和轉(zhuǎn)子電機有兩大部分：定子和轉(zhuǎn)

2、子 定子是指電機上所有固定不動的部分，主要部件是定子定子是指電機上所有固定不動的部分，主要部件是定子 鐵芯和定子繞組。鐵芯和定子繞組。 轉(zhuǎn)子是指電機上旋轉(zhuǎn)運動的部分，主要部件是轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)子是指電機上旋轉(zhuǎn)運動的部分，主要部件是轉(zhuǎn)子鐵芯 和轉(zhuǎn)子繞組。和轉(zhuǎn)子繞組。 一、三相籠型異步電動機的基本結(jié)構(gòu)一、三相籠型異步電動機的基本結(jié)構(gòu) 1 1、定子鐵芯和定子繞組、定子鐵芯和定子繞組 1 1）定子鐵心：由導(dǎo)磁性能很好的硅鋼片疊成）定子鐵心：由導(dǎo)磁性能很好的硅鋼片疊成導(dǎo)磁部分。導(dǎo)磁部分。 2 2）定子繞組：放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)）定子繞組：放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)導(dǎo)電部分。導(dǎo)電部分。 2 2、轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)

3、子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組 1) 1) 轉(zhuǎn)子鐵心：由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分。轉(zhuǎn)子鐵心：由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分。 2 2）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心的每個槽內(nèi)插入一根裸導(dǎo)條，）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心的每個槽內(nèi)插入一根裸導(dǎo)條， 形成一個多相對稱短路繞組。形成一個多相對稱短路繞組。 二、三相電動機的銘牌二、三相電動機的銘牌 1 1、型號、型號 2 2、額定值、額定值 1 1）額定功率）額定功率 額定功率是電動機在額定運行情況下，其軸上輸出的額定功率是電動機在額定運行情況下，其軸上輸出的 機械功率。又稱額定容量。機械功率。又稱額定容量。 2 2）額定電壓）額定電壓 額定電壓是指電動機在額定運行時定子繞組的

4、線電壓，額定電壓是指電動機在額定運行時定子繞組的線電壓， 他同定子繞組的接法相對應(yīng)。他同定子繞組的接法相對應(yīng)。 3 3）額定電流）額定電流 額定電流是電動機在額定運行時定子繞組的線電流。如額定電流是電動機在額定運行時定子繞組的線電流。如 果銘牌上有兩個電流值，則表示定子繞組在兩種不同接法時果銘牌上有兩個電流值，則表示定子繞組在兩種不同接法時 的線電流。的線電流。 4 4）額定轉(zhuǎn)速）額定轉(zhuǎn)速 在額定電壓下，輸出額定功率時的轉(zhuǎn)速稱為額定轉(zhuǎn)速在額定電壓下，輸出額定功率時的轉(zhuǎn)速稱為額定轉(zhuǎn)速 5 5）絕緣等級）絕緣等級 絕緣等級是按電動機繞組所用的絕緣材料在使用時允絕緣等級是按電動機繞組所用的絕緣材料在

5、使用時允 許的極限溫度來劃分的。許的極限溫度來劃分的。 6 6）工作方式）工作方式 工作方式是對電動機按銘牌上等額定功率持續(xù)運行時工作方式是對電動機按銘牌上等額定功率持續(xù)運行時 間的限制，分為間的限制，分為“連續(xù)連續(xù)”、“短時短時”和和“斷續(xù)斷續(xù)”等。等。 7 7）功率因數(shù)）功率因數(shù) 電動機在額定運行狀態(tài)下，定子電路的功率因數(shù)。異步電動機在額定運行狀態(tài)下，定子電路的功率因數(shù)。異步 電動機空載運行時定子電路的功率因數(shù)很低，只有電動機空載運行時定子電路的功率因數(shù)很低，只有0.20.20.30.3， 隨著負載的增加，功率因數(shù)也增加，在額定負載時一般為隨著負載的增加，功率因數(shù)也增加，在額定負載時一般為

6、 0.70.70.90.9，因此要，因此要避免空載運行。避免空載運行。 8) 8)接法接法 中、小容量的低壓異步電動機，通常定子三相繞組的中、小容量的低壓異步電動機，通常定子三相繞組的 六個出線頭都引出，可根據(jù)額定電壓靈活地接成六個出線頭都引出，可根據(jù)額定電壓靈活地接成“Y”Y”形或形或 “D”D”形。形。 U1 V1 W1U1 V1 W1 W2 U 2 V2W2 U2 V2 D聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) 三相異步三相異步 電動機是電動機是 如何轉(zhuǎn)動如何轉(zhuǎn)動 起來的？起來的？ 固定不動的轉(zhuǎn)子繞組和旋轉(zhuǎn)的固定不動的轉(zhuǎn)子繞組和旋轉(zhuǎn)的 定子磁場相切割而感應(yīng)電動勢。定子磁場相切割而感應(yīng)電動勢。 轉(zhuǎn)子繞組是閉

7、合的，因此感應(yīng)電動勢在繞組中產(chǎn)生感應(yīng)轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，因此感應(yīng)電動勢在繞組中產(chǎn)生感應(yīng) 電流。感應(yīng)電流的方向與感應(yīng)電動勢的方向相同。電流。感應(yīng)電流的方向與感應(yīng)電動勢的方向相同。 載流的轉(zhuǎn)子繞組處在磁場中，載流的轉(zhuǎn)子繞組處在磁場中， 必定受到必定受到電磁力電磁力的作用。的作用。 兩個電磁力的大小相等、方向兩個電磁力的大小相等、方向 相反，因此對電動機轉(zhuǎn)軸形成了相反，因此對電動機轉(zhuǎn)軸形成了 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩于是轉(zhuǎn)子就順著定子于是轉(zhuǎn)子就順著定子 磁場的方向轉(zhuǎn)動起來。磁場的方向轉(zhuǎn)動起來。 模型電機的 定子磁極 模型電機的 轉(zhuǎn)子繞組 e e i2 F F n0 用右手定則 判斷 用左手定則 判斷 三、三、

8、 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理 三相異步電動機的三相定子繞組以互隔三相異步電動機的三相定子繞組以互隔1201200的方式嵌的方式嵌 放在定子鐵芯中。當(dāng)三個繞組分別接入三相交流電后，便放在定子鐵芯中。當(dāng)三個繞組分別接入三相交流電后，便 可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場?？梢援a(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 實際三相電動機實際三相電動機 的旋轉(zhuǎn)磁場是如的旋轉(zhuǎn)磁場是如 何產(chǎn)生的呢？何產(chǎn)生的呢？ t 0 i 規(guī)定：電流為正值時，電流從繞組首規(guī)定：電流為正值時，電流從繞組首 端流入，從末端流出；電流為負值時，電端流入，從末端流出；電流為負值時，電 流從繞組末端流入，從首端流出。流從繞組末端流入，從首端流出。 t 0

9、i t t=0=0時電流和磁場情況時電流和磁場情況 A A、C C兩相電流兩相電流t=0t=0時為正，因此首端流入、末端流出。時為正，因此首端流入、末端流出。 B B相電流相電流t=0t=0時為負，末端流入、首端流出。時為負，末端流入、首端流出。 電流入電流入 電流出電流出 n0 相鄰線圈電流流向一致，在氣隙中生成合成磁場。相鄰線圈電流流向一致，在氣隙中生成合成磁場。 t 0 i t =120 t t =120=120時電流和磁場情況時電流和磁場情況 n0 可見當(dāng)電流隨時間變化可見當(dāng)電流隨時間變化120120，電動機的磁場在空間，電動機的磁場在空間 的位置也隨之旋轉(zhuǎn)了的位置也隨之旋轉(zhuǎn)了1201

10、20。 觀察電流波形圖及電機示意圖可看出，合成觀察電流波形圖及電機示意圖可看出，合成磁場的轉(zhuǎn)向取磁場的轉(zhuǎn)向取 決于三相電流的順序決于三相電流的順序，A ABCBC正序時氣隙磁場順時針旋轉(zhuǎn)。正序時氣隙磁場順時針旋轉(zhuǎn)。 t 0 i t =240 t =240時電流和磁場情況時電流和磁場情況 n0 觀察電流波形圖及電機示意圖可看出，合成觀察電流波形圖及電機示意圖可看出，合成磁場的轉(zhuǎn)向取磁場的轉(zhuǎn)向取 決于三相電流的順序決于三相電流的順序。 t 0 i t =360 n0 電流隨時間變化一周，電動機的氣隙磁場在空間的位置電流隨時間變化一周，電動機的氣隙磁場在空間的位置 也順時針旋轉(zhuǎn)了也順時針旋轉(zhuǎn)了360

11、360。表明。表明磁場的旋轉(zhuǎn)速度與電流變化的磁場的旋轉(zhuǎn)速度與電流變化的 頻率有關(guān)。頻率有關(guān)。 t =360時電流和磁場情況時電流和磁場情況 只要三相異步機的對稱三相定子繞組中通入對只要三相異步機的對稱三相定子繞組中通入對 稱三相交流電，就會在定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙中產(chǎn)稱三相交流電，就會在定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙中產(chǎn) 生一個生一個隨時間變化的隨時間變化的。 n0 三相異步電動機工作原理概括三相異步電動機工作原理概括 在電動機對稱三相定子繞組在電動機對稱三相定子繞組 中通入對稱三相交流電流中通入對稱三相交流電流 產(chǎn)生氣隙旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生氣隙旋轉(zhuǎn)磁場 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與磁場相切割，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與磁場相切割， 生成感應(yīng)電動

12、勢、感應(yīng)電流生成感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流 載流導(dǎo)體受電磁力的作用形成力偶載流導(dǎo)體受電磁力的作用形成力偶 力偶對電機轉(zhuǎn)軸形成電磁轉(zhuǎn)矩力偶對電機轉(zhuǎn)軸形成電磁轉(zhuǎn)矩 從而使固定不動的轉(zhuǎn)子順著旋轉(zhuǎn)磁場的方向轉(zhuǎn)動起來。從而使固定不動的轉(zhuǎn)子順著旋轉(zhuǎn)磁場的方向轉(zhuǎn)動起來。 F F 若要改變電動機的旋轉(zhuǎn)方向，只需若要改變電動機的旋轉(zhuǎn)方向，只需任調(diào)通入任調(diào)通入 定子繞組中兩相電流的相序即可。定子繞組中兩相電流的相序即可。 很明顯，電動機上存在兩個轉(zhuǎn)速，一個是旋很明顯，電動機上存在兩個轉(zhuǎn)速，一個是旋 轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0，一個是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一個是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n。 電動機的電動機的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n能等于能等于旋旋 轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)

13、磁場的轉(zhuǎn)速n0嗎？嗎？ 如果二者相等，則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間如果二者相等，則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間 產(chǎn)生感應(yīng)電流產(chǎn)生感應(yīng)電流成為載流導(dǎo)體成為載流導(dǎo)體不是載流導(dǎo)體不是載流導(dǎo)體就無法在磁場中就無法在磁場中 就就沒有了相對切割沒有了相對切割轉(zhuǎn)子不切割磁場轉(zhuǎn)子不切割磁場就不能就不能 受力受力不受力不受力電動機就永遠轉(zhuǎn)運不起來。電動機就永遠轉(zhuǎn)運不起來。 三相電動機旋轉(zhuǎn)三相電動機旋轉(zhuǎn) 磁場的轉(zhuǎn)速與哪磁場的轉(zhuǎn)速與哪 些因素有關(guān)？些因素有關(guān)？ 1 1、電流頻率、電流頻率 電流隨時間變化一周，電動機的旋轉(zhuǎn)磁場旋電流隨時間變化一周，電動機的旋轉(zhuǎn)磁場旋 轉(zhuǎn)了轉(zhuǎn)了360360。 即：磁場轉(zhuǎn)速即：磁場轉(zhuǎn)速n0與電流頻率與電流

14、頻率f成正比。成正比。 2 2、磁極對數(shù)、磁極對數(shù) 磁場轉(zhuǎn)速隨定子磁極數(shù)的增加而發(fā)生變化。磁場轉(zhuǎn)速隨定子磁極數(shù)的增加而發(fā)生變化。 四極電機四極電機 N S S N 二極電機二極電機 四極旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速的分析 N SS N t 0 i t =0時 t =120時 N S S N 60 電流變化電流變化120120，旋轉(zhuǎn)磁場在空，旋轉(zhuǎn)磁場在空 間的位置僅轉(zhuǎn)過了間的位置僅轉(zhuǎn)過了6060；當(dāng)電流；當(dāng)電流 變化變化360360時，四極電動機的旋轉(zhuǎn)時，四極電動機的旋轉(zhuǎn) 磁場才能旋轉(zhuǎn)磁場才能旋轉(zhuǎn)180180。顯然，。顯然，四極四極 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速是二極電機旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速是二極電機1/21/2。 B i C i

15、 A i 綜合分析，可得電動機旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與頻率、綜合分析，可得電動機旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與頻率、 極對數(shù)之間的關(guān)系為：極對數(shù)之間的關(guān)系為： r/ 0 min)/( 60 分轉(zhuǎn) p f n = 即：異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，即：異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比， 與電機的極對數(shù)成反比。與電機的極對數(shù)成反比。 由于電動機轉(zhuǎn)速由于電動機轉(zhuǎn)速n與與n0之間存在速度差，因此我們選用一之間存在速度差，因此我們選用一 個參數(shù)個參數(shù)轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s來表示來表示n與與n0的關(guān)系。的關(guān)系。 0 0 n nn s = (1) (1) 電動機起動瞬間，電動機轉(zhuǎn)速電動機起動瞬間，電動機轉(zhuǎn)速n=0，轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)差率s =1； (2) (2) 電動機轉(zhuǎn)速最高時，轉(zhuǎn)速電動機轉(zhuǎn)速最高時，轉(zhuǎn)速nn0，轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)差率s 0； (3) (3) 電動機運行過程中，轉(zhuǎn)速電動機運行過程中，轉(zhuǎn)速0nn0，轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)差率0s T TL L，電動機就，電動機就 會加速運行；若會加速運行；若T T TN動力小動力小 于阻力于阻力 電機穩(wěn)定運行狀態(tài)被破壞電機穩(wěn)定運行狀態(tài)被破壞轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 n下降下降轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s上上 升升轉(zhuǎn)子電路感應(yīng)電動勢增加轉(zhuǎn)子電路