三相異步電動(dòng)機(jī)的原理及應(yīng)用的研究

1、 學(xué) 校 安徽建筑大學(xué)院 系 XXXX專 業(yè) XXXX論文題目 三相異步電動(dòng)機(jī)的原理及應(yīng)用的研究學(xué) 號(hào) XXXX姓 名 XXXX三相異步電動(dòng)機(jī)的原理及應(yīng)用的研究一、三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理1、基本結(jié)構(gòu)相異步電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子是靜止不動(dòng)的部分，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，在定子與轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。定子由鐵心、繞組與機(jī)座三部分組成。轉(zhuǎn)子由鐵心與繞組組成，轉(zhuǎn)子繞組有鼠籠式和線繞式。鼠籠式轉(zhuǎn)子是在轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入銅條，再將全部銅條兩端焊在兩個(gè)銅端環(huán)上而組成；線繞式轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組一樣，由線圈組成繞組放入轉(zhuǎn)子鐵心槽里。鼠籠式與線繞式兩種電動(dòng)機(jī)雖然結(jié)構(gòu)不一樣，但工作原理是一樣的。圖1三相電動(dòng)機(jī)

2、的結(jié)構(gòu)示意圖2、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理是基于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子電流的相互作用。假設(shè)定子只有一對(duì)磁極，轉(zhuǎn)子只有一匝繞組。在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線（其方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向相反），因而在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e從而產(chǎn)生感應(yīng)電流i。根據(jù)安培電磁力定律，轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力F（其方向用左手定則決定），這力在轉(zhuǎn)子的軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，且轉(zhuǎn)矩作用方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向相同，轉(zhuǎn)子受此轉(zhuǎn)矩的作用，按旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)起來(lái)。 圖3表示最簡(jiǎn)單的三相定子繞組AX、BY、CZ，它們?cè)诳臻g按互差1200的規(guī)律對(duì)稱排列。并接成星形與三相電源U、V、W相聯(lián)。則三相

3、定子繞組便通過(guò)三相對(duì)稱電流：隨著電流在定子繞組中通過(guò)，在三相定子繞組中就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(圖4)。 圖 3 三相異步電動(dòng)機(jī)定子接線當(dāng)wt=00時(shí)，AX繞組中無(wú)電流；為負(fù)，BY繞組中的電流從Y流入B1流出；為正，CZ繞組中的電流從C流入Z流出；由右手螺旋定則可得合成磁場(chǎng)的方向如圖4（a）所示。當(dāng)wt=1200時(shí)，BY繞組中無(wú)電流；為正，AX繞組中的電流從A流入X流出；為負(fù)，CZ繞組中的電流從Z流入C流出；由右手螺旋定則可得合成磁場(chǎng)的方向如圖4（b）所示。當(dāng)wt=2400時(shí)，CZ繞組中無(wú)電流；為負(fù)，AX繞組中的電流從X流入A流出；為正，BY繞組中的電流從B流入Y流出；由右手螺旋定則可得合成磁場(chǎng)的方向

4、如圖4（c）所示。可見(jiàn)，當(dāng)定子繞組中的電流變化一個(gè)周期時(shí)，合成磁場(chǎng)也按電流的相序方向在空間旋轉(zhuǎn)一周。隨著定子繞組中的三相電流不斷地作周期性變化，產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)也不斷地旋，因此稱為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 圖 4 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的形成圖 四 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向是由三相繞組中電流相序決定的，若想改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向，只要改變通入定子繞組的電流相序，即將三根電源線中的任意兩根對(duì)調(diào)即可。這時(shí)，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也跟著改變。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用三相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，堅(jiān)固耐用，價(jià)格便宜，維修方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，特別是它可以延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，并且具有強(qiáng)大的降噪功能，操作智能化等特點(diǎn)。與同容量的直流電動(dòng)機(jī)

5、相比，異步電動(dòng)機(jī)還具有體積小，重量輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的特點(diǎn)。因此，在工礦企業(yè)中異步電動(dòng)機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。三相異步電動(dòng)機(jī)的控制線路大多由接觸器、繼電器、閘刀開(kāi)關(guān)、按鈕等有觸點(diǎn)電器組合而成。三相異步電動(dòng)機(jī)分為鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)和繞線式異步電動(dòng)機(jī)，二者的構(gòu)造不同，啟動(dòng)方法也不同，其啟動(dòng)控制線路差別很大。鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、成本低、運(yùn)行維護(hù)方便，它被廣泛地應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，作為電力拖動(dòng)的原動(dòng)機(jī)。它的缺點(diǎn)是調(diào)速性能差，啟動(dòng)力矩較小，因此在一些要求平滑調(diào)速和啟動(dòng)力矩很大的場(chǎng)合常用其他類型電動(dòng)機(jī)來(lái)完成。在許多工礦企業(yè)中，鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)量占電力拖動(dòng)設(shè)備總數(shù)的85%左右。在變壓器容量允許的情

6、況下，鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)該盡可能采用全電壓直接起動(dòng)，既可以提高控制線路的可靠性，又可以減少電器的維修工作量。電動(dòng)機(jī)單向起動(dòng)控制線路常用于只需要單方向運(yùn)轉(zhuǎn)的小功率電動(dòng)機(jī)的控制。例如小型通風(fēng)機(jī)、水泵以及皮帶運(yùn)輸機(jī)等機(jī)械設(shè)備。繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子一樣也設(shè)置了三相繞組并通過(guò)滑環(huán)、電刷與外部變阻器連接。調(diào)節(jié)變阻器電阻可以改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。繞線式電動(dòng)機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)就是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，所以使用在啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求較高的場(chǎng)合。比如冶金、起重等。 三相異步電動(dòng)機(jī)切除電源后依慣性總要轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間才能停下來(lái)。而生產(chǎn)中起重機(jī)的吊鉤或卷?yè)P(yáng)機(jī)的吊藍(lán)要求準(zhǔn)確定位；萬(wàn)能銑床的主軸要求能迅速停下來(lái)。

7、這些都需要對(duì)拖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)，其方法有兩大類：機(jī)械制動(dòng)和電力制動(dòng)。1、機(jī)械制動(dòng)機(jī)械制動(dòng)主要采用電磁抱閘、電磁離合器制動(dòng)，兩者都是利用電磁線圈通電后產(chǎn)生磁場(chǎng)，使靜鐵芯產(chǎn)生足夠大的吸力吸合銜鐵或動(dòng)鐵芯(電磁離合器的動(dòng)鐵芯被吸合，動(dòng)、靜摩擦片分開(kāi))，克服彈簧的拉力而滿足工作現(xiàn)場(chǎng)的要求。電磁抱閘是靠閘瓦的摩擦片制動(dòng)閘輪電磁離合器是利用動(dòng)、靜摩擦片之間足夠大的摩擦力使電動(dòng)機(jī)斷電后立即制動(dòng)。電磁抱閘制動(dòng)在起重機(jī)械上廣泛應(yīng)用，如行車、卷?yè)P(yáng)機(jī)、電動(dòng)葫蘆(大多采用電磁離合器制動(dòng))等。其優(yōu)點(diǎn)是能準(zhǔn)確定位，可防止電動(dòng)機(jī)突然斷電時(shí)重物自行墜落而造成事故。2、電力制動(dòng)電動(dòng)機(jī)在切斷電源的同時(shí)給電動(dòng)機(jī)一個(gè)和實(shí)際轉(zhuǎn)向相反

8、的電磁力矩(制動(dòng)力矩)使電動(dòng)迅速停止的方法。最常用的方法有：反接制動(dòng)和能耗制動(dòng)。反接制動(dòng)：在電動(dòng)機(jī)切斷正常運(yùn)轉(zhuǎn)電源的同時(shí)改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的電源相序，使之有反轉(zhuǎn)趨勢(shì)而產(chǎn)生較大的制動(dòng)力矩的方法。反接制動(dòng)的實(shí)質(zhì)：使電動(dòng)機(jī)欲反轉(zhuǎn)而制動(dòng)，因此當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，應(yīng)立即切斷反接轉(zhuǎn)制動(dòng)電源，否則電動(dòng)機(jī)會(huì)反轉(zhuǎn)。實(shí)際控制中采用速度繼電器來(lái)自動(dòng)切除制動(dòng)電源。反接制動(dòng)制動(dòng)力強(qiáng)，制動(dòng)迅速，控制電路簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少，但制動(dòng)準(zhǔn)確性差，制動(dòng)過(guò)程中沖擊力強(qiáng)烈，易損壞傳動(dòng)部件。因此適用于l0kw以下小容量的電動(dòng)機(jī)制動(dòng)要求迅速、系統(tǒng)慣性大，不經(jīng)常啟動(dòng)與制動(dòng)的設(shè)備，如銑床、鏜床、中型車床等主軸的制動(dòng)控制。能耗制動(dòng)：電動(dòng)機(jī)切斷交流電源的同時(shí)給定子繞組的任意二相加一直流電源，以產(chǎn)生靜止磁場(chǎng)，依靠轉(zhuǎn)子的慣性轉(zhuǎn)動(dòng)切割該靜止磁場(chǎng)產(chǎn)生制動(dòng)力矩的方法。能耗制動(dòng)平穩(wěn)、準(zhǔn)確，能