聊城大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院機(jī)電傳動(dòng)第4章1

1、n掌握異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性，它是分析異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，制動(dòng),調(diào)速的依據(jù)； n熟悉異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)和額定值； n掌握鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法，線(xiàn)繞式異步電動(dòng)機(jī)串電阻的起動(dòng)，制動(dòng)和調(diào)速；n掌握異步電動(dòng)機(jī)變磁極對(duì)數(shù)調(diào)速和變頻調(diào)速的特性。第四章第四章 交流電動(dòng)機(jī)的工作原理及特性交流電動(dòng)機(jī)的工作原理及特性 交流電動(dòng)機(jī)：交流電動(dòng)機(jī)：三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)(感應(yīng)電動(dòng)機(jī)感應(yīng)電動(dòng)機(jī))，同步電動(dòng)機(jī)。，同步電動(dòng)機(jī)。 異步電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)：異步電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，運(yùn)行可靠，價(jià)格便宜，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，運(yùn)行可靠，價(jià)格便宜，具有較好的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)特性。具有較好的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)特性。廣泛采用。廣泛采用。 同

2、步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)既可作發(fā)電機(jī)使用，也可作電動(dòng)機(jī)使用。既可作發(fā)電機(jī)使用，也可作電動(dòng)機(jī)使用。4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理4.1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)主要由定子和主要由定子和轉(zhuǎn)子組成。轉(zhuǎn)子組成。 機(jī)座機(jī)座定子鐵心定子鐵心定子繞組定子繞組散熱筋散熱筋接線(xiàn)盒接線(xiàn)盒端蓋端蓋軸承蓋軸承蓋罩殼罩殼轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸軸承軸承轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子風(fēng)扇風(fēng)扇定子靜止，轉(zhuǎn)定子靜止，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，二者子旋轉(zhuǎn)，二者之間有一定氣之間有一定氣隙。隙。以上都屬于定子以上都屬于定子部分。部分。轉(zhuǎn)子部分是：轉(zhuǎn)子部分是：定子鐵心：定子鐵心： 是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，由是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，

3、由0.5mm的的硅鋼片疊壓成一個(gè)整體，固定于機(jī)座上。硅鋼片疊壓成一個(gè)整體，固定于機(jī)座上。片與片之間絕緣。片與片之間絕緣。定子槽中安放繞組定子槽中安放繞組 機(jī)座：機(jī)座：用于固定與支承定子鐵心，中用于固定與支承定子鐵心，中小型異步電動(dòng)機(jī)采用鑄鐵機(jī)座。小型異步電動(dòng)機(jī)采用鑄鐵機(jī)座。 轉(zhuǎn)子鐵心：轉(zhuǎn)子鐵心：壓裝在轉(zhuǎn)軸上，由硅鋼片壓裝在轉(zhuǎn)軸上，由硅鋼片疊壓而成，也是磁路的一部分。疊壓而成，也是磁路的一部分。轉(zhuǎn)子槽中安放轉(zhuǎn)子繞組，轉(zhuǎn)子槽中安放轉(zhuǎn)子繞組，多為鼠籠式。多為鼠籠式。鼠籠式轉(zhuǎn)子：鼠籠式轉(zhuǎn)子： 在鐵心中插入銅條，再將全部銅條兩在鐵心中插入銅條，再將全部銅條兩端焊在兩個(gè)銅環(huán)上。端焊在兩個(gè)銅環(huán)上。 小型鼠籠

4、式轉(zhuǎn)子繞組多用鋁離心澆鑄小型鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組多用鋁離心澆鑄而成。而成。 繞線(xiàn)式轉(zhuǎn)子繞組：繞線(xiàn)式轉(zhuǎn)子繞組：由線(xiàn)圈組成繞組放入轉(zhuǎn)子鐵心槽中。一般為三由線(xiàn)圈組成繞組放入轉(zhuǎn)子鐵心槽中。一般為三相，連成星形，通過(guò)軸上的滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入外加電阻，相，連成星形，通過(guò)軸上的滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入外加電阻，用于改善啟動(dòng)性能和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。用于改善啟動(dòng)性能和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、工作可靠；不能人為改變電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、工作可靠；不能人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。的機(jī)械特性。 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴、維護(hù)工作量大；轉(zhuǎn)子外加電阻可結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴、維護(hù)工作量大；轉(zhuǎn)子外加電阻可人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特

5、性。人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。當(dāng)定子的對(duì)稱(chēng)三相繞組接到當(dāng)定子的對(duì)稱(chēng)三相繞組接到三相電源上時(shí)，繞組內(nèi)將通三相電源上時(shí)，繞組內(nèi)將通過(guò)對(duì)稱(chēng)三相電流，并在空間過(guò)對(duì)稱(chēng)三相電流，并在空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)速產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)速n0，n0 叫同步轉(zhuǎn)速。叫同步轉(zhuǎn)速。4.1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 當(dāng)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組當(dāng)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)體切割磁通將產(chǎn)生感應(yīng)的導(dǎo)體切割磁通將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)e2，其方向用右手定則，其方向用右手定則來(lái)定。來(lái)定。 由于由于e2的存在，轉(zhuǎn)子中將的存在，轉(zhuǎn)子中將產(chǎn)生電流產(chǎn)生電流i2。 I2與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用將產(chǎn)生電磁力互作用將產(chǎn)生電磁力F

6、，其方，其方向由左手定則來(lái)定。向由左手定則來(lái)定。F在轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子的軸上產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的軸上產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T。T的的方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向相同。相同。 轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子在T的作用下旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)的作用下旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速速n，但，但n比比n0要小，因?yàn)槿缫?，因?yàn)槿绻鹡=n0，則轉(zhuǎn)子不會(huì)切割磁，則轉(zhuǎn)子不會(huì)切割磁力線(xiàn)，便不能感應(yīng)電勢(shì)力線(xiàn)，便不能感應(yīng)電勢(shì)e2和產(chǎn)和產(chǎn)生生i2。也就沒(méi)有。也就沒(méi)有T，轉(zhuǎn)子將不，轉(zhuǎn)子將不會(huì)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。會(huì)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。 S叫轉(zhuǎn)差率，必須牢記。叫轉(zhuǎn)差率，必須牢記。00nnnS 通常在額定負(fù)載時(shí)，通常在額定負(fù)載時(shí)，n接近接近于于n0，S很小，約為很小，約為0.015 0.060。

7、120sin120sinsinmCmBmAtIitIitIi 4.1.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)CiAiBiitmIoBiAXBYCZAiCiiCiAiBitmIo0n規(guī)定規(guī)定 i : “+” 首端流入，尾端流出。首端流入，尾端流出。 i : “” 尾端流入，首端流出。尾端流入，首端流出。 AYCBZX()電流出電流出( )電流入電流入 1. 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生A、B、C和和X、Y、Z分別代表定子三相繞分別代表定子三相繞組的首端與末端。組的首端與末端。 流過(guò)電流的正方向流過(guò)電流的正方向規(guī)定如圖規(guī)定如圖iA、iB、iC。以以iA為參考正弦量，為參考正弦量，即即

8、iA的初相位為零。的初相位為零。則各相電流的相序?yàn)閯t各相電流的相序?yàn)锳-B-C假設(shè)每相繞組都是集假設(shè)每相繞組都是集中繞組，每相繞組的中繞組，每相繞組的兩個(gè)邊分別放在定子兩個(gè)邊分別放在定子的兩個(gè)槽中。的兩個(gè)槽中。 在在t=0時(shí)，時(shí)，iA=0；iB為負(fù)，為負(fù)，iC為正為正 在在t=T/6時(shí)，時(shí)，t=T/6=/3， iA為正，為正，iB為負(fù)，為負(fù)，iC=0 在在t=T/3時(shí)，時(shí)，t=T/3=2/3， iA為正，為正，iB=0，iC為負(fù)為負(fù) 在在t=T/2時(shí)，時(shí)，t=T/2=， iA=0，iB為正，為正，iC為負(fù)為負(fù) 由圖可知，電流變化了由圖可知，電流變化了時(shí)間電角度，時(shí)間電角度，而旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)了而旋轉(zhuǎn)

9、磁場(chǎng)轉(zhuǎn)了空間角度。空間角度。總是從電流的超前相向電流的落后相方向總是從電流的超前相向電流的落后相方向旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。 2. 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向：AXYCBZAXYCBZAXYCBZNS0t6/Tt 0n604/Tt SNSN分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是一分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是一旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。 即：即：AAXZBCYAAXZBCY0t6/Tt 任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線(xiàn)任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線(xiàn)NSNS 3. 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度：只有一對(duì)磁極，即只有一對(duì)磁極，即p=1，電流變化經(jīng)過(guò)一個(gè)周期（，電流變化經(jīng)過(guò)一個(gè)周期（360電角電角度），磁

10、場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)動(dòng)一圈。電流頻率若為度），磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)動(dòng)一圈。電流頻率若為f，則磁場(chǎng)每分鐘將，則磁場(chǎng)每分鐘將旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)n0=60f圈。圈。槽數(shù)為槽數(shù)為12，增加了一倍，每，增加了一倍，每相繞組由兩部分串聯(lián)而成。相繞組由兩部分串聯(lián)而成。在在t=0時(shí)，三相電流產(chǎn)生的合時(shí)，三相電流產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)圖成磁場(chǎng)圖 由此看出，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有由此看出，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有兩對(duì)磁極兩對(duì)磁極(p=2)。在在t=T/2時(shí)，三相電流產(chǎn)生的時(shí)，三相電流產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)圖合成磁場(chǎng)圖 由此看出，電流變化的時(shí)由此看出，電流變化的時(shí)間電角度為間電角度為時(shí)，磁場(chǎng)只轉(zhuǎn)了時(shí)，磁場(chǎng)只轉(zhuǎn)了/2空間角度，即轉(zhuǎn)速變慢，空間角度，即轉(zhuǎn)速變慢，僅為一對(duì)磁極時(shí)的僅為一對(duì)磁極時(shí)的1/2，即每，即每分鐘分鐘60f/2轉(zhuǎn)。當(dāng)有轉(zhuǎn)。當(dāng)有p對(duì)磁極時(shí)，對(duì)磁極時(shí)，其轉(zhuǎn)速為其轉(zhuǎn)速為n0=60f/p。定子繞組在電動(dòng)機(jī)接線(xiàn)盒內(nèi)接線(xiàn)柱上的連定子繞組在電動(dòng)機(jī)接線(xiàn)盒內(nèi)接線(xiàn)柱上的連接方法。接方法。4.1.4 定子繞組線(xiàn)端連接方式定子繞組線(xiàn)端連接方式 如果要把定子繞組接成如果要把定子繞組接成Y(星形星形)，怎樣，怎樣接？接？ 如果要把定子繞組接成如果要把定子繞組接成(三角形三角形)，怎樣，怎樣接？接？ 如果電源線(xiàn)電壓等于電動(dòng)機(jī)額定相電壓，如果電源線(xiàn)電壓等于電動(dòng)機(jī)額定相電壓，則應(yīng)接成三角形；如果電源線(xiàn)電壓是