三相異步電動機的原理及應(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 三相異步電動機的原理及應(yīng)用的研究學(xué) 號 XXXX姓 名 XXXX三相異步電動機的原理及應(yīng)用的研究一、三相異步電動機結(jié)構(gòu)與工作原理1、基本結(jié)構(gòu)相異步電動機主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子是靜止不動的部分，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機雖然結(jié)構(gòu)不一樣，但工作原理是一樣的。圖1三相電動機

2、的結(jié)構(gòu)示意圖2、三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理是基于定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子電流的相互作用。假設(shè)定子只有一對磁極，轉(zhuǎn)子只有一匝繞組。在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線（其方向與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向相反），因而在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢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)磁場的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)起來。 圖3表示最簡單的三相定子繞組AX、BY、CZ，它們在空間按互差1200的規(guī)律對稱排列。并接成星形與三相電源U、V、W相聯(lián)。則三相

3、定子繞組便通過三相對稱電流：隨著電流在定子繞組中通過，在三相定子繞組中就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(圖4)。 圖 3 三相異步電動機定子接線當(dāng)wt=00時，AX繞組中無電流；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的方向如圖4（a）所示。當(dāng)wt=1200時，BY繞組中無電流；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的方向如圖4（b）所示。當(dāng)wt=2400時，CZ繞組中無電流；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的方向

4、如圖4（c）所示?？梢?，當(dāng)定子繞組中的電流變化一個周期時，合成磁場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)生的合成磁場也不斷地旋，因此稱為旋轉(zhuǎn)磁場。 圖 4 旋轉(zhuǎn)磁場的形成圖 四 旋轉(zhuǎn)磁場的形成旋轉(zhuǎn)磁場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調(diào)即可。這時，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也跟著改變。二、三相異步電動機的應(yīng)用三相異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，堅固耐用，價格便宜，維修方便等一系列優(yōu)點，特別是它可以延長設(shè)備的使用壽命，并且具有強大的降噪功能，操作智能化等特點。與同容量的直流電動機

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

6、況下，鼠籠式異步電動機應(yīng)該盡可能采用全電壓直接起動，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。電動機單向起動控制線路常用于只需要單方向運轉(zhuǎn)的小功率電動機的控制。例如小型通風(fēng)機、水泵以及皮帶運輸機等機械設(shè)備。繞線式三相異步電動機的轉(zhuǎn)子和定子一樣也設(shè)置了三相繞組并通過滑環(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機的起動和調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。繞線式電動機最大的優(yōu)點就是啟動轉(zhuǎn)矩大，所以使用在啟動轉(zhuǎn)矩要求較高的場合。比如冶金、起重等。 三相異步電動機切除電源后依慣性總要轉(zhuǎn)動一段時間才能停下來。而生產(chǎn)中起重機的吊鉤或卷揚機的吊藍要求準(zhǔn)確定位；萬能銑床的主軸要求能迅速停下來。

7、這些都需要對拖動的電動機進行制動，其方法有兩大類：機械制動和電力制動。1、機械制動機械制動主要采用電磁抱閘、電磁離合器制動，兩者都是利用電磁線圈通電后產(chǎn)生磁場，使靜鐵芯產(chǎn)生足夠大的吸力吸合銜鐵或動鐵芯(電磁離合器的動鐵芯被吸合，動、靜摩擦片分開)，克服彈簧的拉力而滿足工作現(xiàn)場的要求。電磁抱閘是靠閘瓦的摩擦片制動閘輪電磁離合器是利用動、靜摩擦片之間足夠大的摩擦力使電動機斷電后立即制動。電磁抱閘制動在起重機械上廣泛應(yīng)用，如行車、卷揚機、電動葫蘆(大多采用電磁離合器制動)等。其優(yōu)點是能準(zhǔn)確定位，可防止電動機突然斷電時重物自行墜落而造成事故。2、電力制動電動機在切斷電源的同時給電動機一個和實際轉(zhuǎn)向相反

8、的電磁力矩(制動力矩)使電動迅速停止的方法。最常用的方法有：反接制動和能耗制動。反接制動：在電動機切斷正常運轉(zhuǎn)電源的同時改變電動機定子繞組的電源相序，使之有反轉(zhuǎn)趨勢而產(chǎn)生較大的制動力矩的方法。反接制動的實質(zhì)：使電動機欲反轉(zhuǎn)而制動，因此當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)速接近零時，應(yīng)立即切斷反接轉(zhuǎn)制動電源，否則電動機會反轉(zhuǎn)。實際控制中采用速度繼電器來自動切除制動電源。反接制動制動力強，制動迅速，控制電路簡單，設(shè)備投資少，但制動準(zhǔn)確性差，制動過程中沖擊力強烈，易損壞傳動部件。因此適用于l0kw以下小容量的電動機制動要求迅速、系統(tǒng)慣性大，不經(jīng)常啟動與制動的設(shè)備，如銑床、鏜床、中型車床等主軸的制動控制。能耗制動：電動機切斷交流電源的同時給定子繞組的任意二相加一直流電源，以產(chǎn)生靜止磁場，依靠轉(zhuǎn)子的慣性轉(zhuǎn)動切割該靜止磁場產(chǎn)生制動力矩的方法。能耗制動平穩(wěn)、準(zhǔn)確，能