三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理

1、2021-10-23制作人第三組全體人員1三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理5.1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu) 5.4三相異步電動機的工作原理及運行狀態(tài)2021-10-23制作人第三組全體人員2三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu) 異步三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)電動機分鼠籠式和繞線式。它們的區(qū)別在于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同。異步電動機結(jié)構(gòu)主要由固定不動的定子三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子所組成，定子與轉(zhuǎn)子間存在很小的間隙，稱為氣隙。 2021-10-23制作人第三組全體人員4（一）定子（一）定子（靜止部分）異步電動機定子由定鐵芯、定子繞組和機座等部件組成，定子的作用是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的1、定子鐵心、定子鐵心 作用作用：電

2、機磁路的一部分，并在其上放置定子繞組。 構(gòu)造構(gòu)造：定子鐵心一般由0.350.5毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成，在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。 定子鐵心槽型有以下幾種定子鐵心槽型有以下幾種： 半閉口型半閉口型最后一張幻燈片最后一張幻燈片槽槽：電動機的效率和功率因數(shù)較高，但繞組嵌線和絕緣都較困難。一般用于小型低壓電機中。半開口型槽半開口型槽：可嵌放成型繞組，一般用于大型、中型低壓電機。所謂成型繞組即繞組可事先經(jīng)過絕緣處理后再放入槽內(nèi)。 開口型槽開口型槽：用以嵌放成型繞組，絕緣方法方便，主要用在高壓電中。 2021-10-23制作人第三組全體人員5定子 2、定子繞組、定

3、子繞組 定子繞組是電機的電路部分，由許多線圈按一定的規(guī)律連接而成。小型異步電動機的定子繞組由高強度漆包圓銅線或鋁線繞制而成；大、中型異步電機的定子繞組用截面較大的扁銅繞線制成型，再包上絕緣。作用作用：是電動機的電路部分，通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 3 機座機座 機座是電機的外殼，用以固定和支撐定子鐵芯及端蓋，機座應(yīng)具有足夠的強度和剛度，同時還應(yīng)滿足通風(fēng)散熱的需要。小型異步電動機的機座一般用鑄鐵鑄成，大型異步電動機機座常用鋼板焊接而成。為了增加散熱面積、加強散熱，封閉式異步電動機機座外殼上面有散熱筋，防護式電動機機座兩端端蓋開有通風(fēng)孔或機座與定子鐵芯間留有通風(fēng)道等。2021-10-23制作人

4、第三組全體人員6轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等部件構(gòu)成。轉(zhuǎn)子的作用是用來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。 轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)子鐵芯 轉(zhuǎn)子鐵芯也是電機磁路的一部分。通常用定子沖片內(nèi)圓沖下來的原料做轉(zhuǎn)子疊片，即一般仍用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，套裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)子鐵芯疊片外圓沖有嵌放轉(zhuǎn)子繞組的槽。 轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組 轉(zhuǎn)子繞組的作用是感應(yīng)電動勢和電流并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。其結(jié)構(gòu)型式有鼠籠式和繞線式兩種。2021-10-23制作人第三組全體人員7轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子: : 在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或電流。在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或電流。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子鐵心：鐵心：由外周有槽的硅鋼片疊成。由外周有槽的硅鋼片疊成。

5、 (1) 鼠籠式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子 鐵心槽內(nèi)放銅條，端鐵心槽內(nèi)放銅條，端 部用短路環(huán)形成一體。部用短路環(huán)形成一體。 或鑄鋁形成轉(zhuǎn)子繞組?；蜩T鋁形成轉(zhuǎn)子繞組。(2) 繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子 同定子繞組一樣，也分為三相，并且接成星形。同定子繞組一樣，也分為三相，并且接成星形。鼠籠式鼠籠式繞線式繞線式 另一端分別接滑環(huán)，可外接電阻另一端分別接滑環(huán)，可外接電阻2021-10-23制作人第三組全體人員8鼠籠式繞線式2021-10-23制作人第三組全體人員9 （1）鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組 在每個轉(zhuǎn)子槽中插入一銅條，在銅條兩端各用一銅質(zhì)端環(huán)焊接起來形成一個鼠籠的樣子，稱為銅條轉(zhuǎn)子。也可用鑄鋁的方法，把轉(zhuǎn)子導(dǎo)

6、條和端環(huán)、風(fēng)扇葉片用鋁液一次澆鑄而成，稱為鑄鋁轉(zhuǎn)子。中小型異步電動機的鼠籠轉(zhuǎn)子一般采用鑄鋁轉(zhuǎn)子。 為了提高電動機的起動轉(zhuǎn)矩，在容量較大的異步電動機中，可采用雙鼠籠式或深槽式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子。 因鼠籠式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運行可靠，所以得到廣泛應(yīng)用。2021-10-23制作人第三組全體人員10（2）繞線式轉(zhuǎn)子繞組繞線式轉(zhuǎn)子繞組繞線式轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，也是制成三相繞組，一項接成y形，三根引出線分別接到轉(zhuǎn)軸上彼此絕緣的三個集電環(huán)上，通過電刷裝置與外部電路相連。轉(zhuǎn)子繞組回路串入三項可變電阻的目的是為了改善起動性能或調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。為了消除電刷和集電環(huán)之間的機械摩擦損耗及接觸電阻損耗，在大中型繞線式電動機

7、中，還裝設(shè)又提刷短路裝置。起動時轉(zhuǎn)子繞組與外電路接通，起動完畢后，在不需要調(diào)速的情況下，將外部電阻全部短接。鼠籠式電動機與繞線式電動機的的比較：鼠籠式電動機與繞線式電動機的的比較：鼠籠式：鼠籠式： 結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改變結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改變電動機的機械特性。電動機的機械特性。繞線式：繞線式： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴、維護工作量大；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴、維護工作量大；轉(zhuǎn)子外加電阻可人為改變電動機的機械特性外加電阻可人為改變電動機的機械特性。2021-10-23制作人第三組全體人員11 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸 轉(zhuǎn)軸一般由中碳鋼或合金鋼制成，其作用是支撐轉(zhuǎn)子和傳遞轉(zhuǎn)矩，因此

8、要求它有一定的機械強度。 氣隙氣隙 氣隙的大小對異步電動機的性能影響很大。為了降低電機的勵磁電流和提高功率因數(shù)，氣隙應(yīng)盡可能做得小些，但氣隙過小，將使裝配困難或運行不可靠，因此氣隙大小除了考慮電性能外，還要考慮便于安裝。氣隙的最小值常由制造加工工藝和安全運行等因素來決定，異步電動機氣隙一般為0.22mm左右，比直流電機和同步電機定、轉(zhuǎn)子氣隙小得多。2021-10-23制作人第三組全體人員122021-10-23制作人第三組全體人員132021-10-23制作人第三組全體人員142021-10-23制作人第三組全體人員152021-10-23制作人第三組全體人員162021-10-23制作人第三

9、組全體人員172021-10-23制作人第三組全體人員182021-10-23制作人第三組全體人員192021-10-23制作人第三組全體人員205.4三相異步電動機的工作原理及運行狀態(tài)三相異步電動機的工作原理及運行狀態(tài) 5.4.1工作原理工作原理 在異步電動機的定子鐵芯里，嵌放著對稱的三相繞組a-x,b-y,c-z如圖所示 當(dāng)異步電動機三相對稱定子繞組接通三相對稱交變電流時，定子電流便產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，且以同步轉(zhuǎn)速n1沿著順時針方向。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開始是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子磁場而感應(yīng)電動勢并產(chǎn)生感應(yīng)電流。假設(shè)轉(zhuǎn)子為純電阻性電路，轉(zhuǎn)子電流與感應(yīng)電動勢同相位，其方向由右手定則確定。轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體

10、在磁場中受到電磁力的作用，由左手定則可判定電磁力f的方向。2021-10-23制作人第三組全體人員212021-10-23制作人第三組全體人員23工作原理 電磁力f對轉(zhuǎn)軸形成一個電磁力轉(zhuǎn)矩，其作用方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向一致，拖著轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)，將輸入的電能變成轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機械能。異步電動機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向始終與旋轉(zhuǎn)磁場的方向一致，而旋轉(zhuǎn)磁場的方向取決于通入交流電的相序，因此任意對調(diào)電動機的兩根電源線，便可使電動機反轉(zhuǎn)。2021-10-23制作人第三組全體人員245.4.2轉(zhuǎn)差率的概念 異步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n1，這是異步電動機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，并形成電磁轉(zhuǎn)矩的必要條件。因電動機轉(zhuǎn)速n與

11、旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1不同步，“異步”由此而得名。由于異步電動機的轉(zhuǎn)子電流是依靠電磁感應(yīng)作用產(chǎn)生的，所以又稱為感應(yīng)式電動勢電動機。通常我們將同步轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n1之差對同步轉(zhuǎn)速n1之比稱為轉(zhuǎn)差率，用字母s表示，即 s=n1-n/n1 電動機轉(zhuǎn)速為nn時的轉(zhuǎn)差率稱為額定轉(zhuǎn)差率sn。 異步電動機帶額定負載時，轉(zhuǎn)差率很小，一般sn在0.010.06之間。由于轉(zhuǎn)差率反映了轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間的相對運動，故s的大小對異步電動機轉(zhuǎn)子電動勢、電流、功率因數(shù)等物理量都有直接影響，轉(zhuǎn)差率s是異步電動機的一個重要參數(shù)。 根據(jù)轉(zhuǎn)速差s，可以求電動機的實際轉(zhuǎn)速n，即 n=(1-s)n12021-10-23制作人第三組全體

12、人員255.4.3異步電動機的三種運行狀態(tài)根據(jù)轉(zhuǎn)差率大小和正負情況，異步電動機運行、發(fā)運行和電磁制動運行三種運行狀態(tài)。1. 電動機運行狀態(tài)電動機運行狀態(tài)當(dāng)異步電動機作電動機運行時，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動性質(zhì)，電磁轉(zhuǎn)矩克服負載制動轉(zhuǎn)矩而做功，把從定子吸收的電功率轉(zhuǎn)變成機械功率從定子輸出。電動機轉(zhuǎn)速n與定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1同方向，且實際方向取決與負載大小。2021-10-23制作人第三組全體人員262.2. 發(fā)電機運行狀態(tài)發(fā)電機運行狀態(tài)如果用原電動機拖動異步電動機順著旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，且使電動機轉(zhuǎn)速n大于同步轉(zhuǎn)速n1，即nn1,則s0,磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的方向與電動機狀態(tài)時相反。因此轉(zhuǎn)子電勢、轉(zhuǎn)子電流及電磁轉(zhuǎn)矩方向也與電動機運行狀態(tài)時相反。當(dāng)異步電動機作為發(fā)電動機運行時，其轉(zhuǎn)速可在n1n范圍內(nèi)變化，相應(yīng)的轉(zhuǎn)差率在-s0范圍內(nèi)變化。2021-10-23制作人第三組全體人員273.電磁制動狀態(tài)電磁制動狀態(tài)如果用外力拖動電動機逆著旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動，則旋轉(zhuǎn)磁場將以高于同步轉(zhuǎn)速的速度（n1+n）切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，切割方向與電動機狀態(tài)時相同。因此轉(zhuǎn)子電動勢、轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩的方向與電動機運行狀態(tài)時相同，但電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，對轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)起制動作用，故稱為電磁制動運行狀態(tài)。為克服這個制動轉(zhuǎn)矩，外力必須向轉(zhuǎn)子輸入機械功率。同時電機定子又從電網(wǎng)吸收電功率，這兩部分功率都