三相異步電動機的結(jié)構(gòu)與工作原理

1、課題三課題三 交流電機的應(yīng)用交流電機的應(yīng)用異步電機異步電機同步電機同步電機異步發(fā)電機異步電動機三相異步電動機三相異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格低廉、運行可靠等一系列優(yōu)點；還三相異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格低廉、運行可靠等一系列優(yōu)點；還具有較高的運行效率和較好的工作特性，能滿足各行各業(yè)大多數(shù)生產(chǎn)機械的傳動要具有較高的運行效率和較好的工作特性，能滿足各行各業(yè)大多數(shù)生產(chǎn)機械的傳動要求。異步電動機還便于派生成各種專用、特殊要求的形式，以適應(yīng)不同生產(chǎn)條件的求。異步電動機還便于派生成各種專用、特殊要求的形式，以適應(yīng)不同生產(chǎn)條件的需要。需要。 任務(wù)1 認(rèn)識三相異步電動機交流旋轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速

2、與磁場轉(zhuǎn)速相等轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與磁場轉(zhuǎn)速不相等單相異步電動機用于家用電器用于家用電器和醫(yī)療儀器中和醫(yī)療儀器中用于風(fēng)力發(fā)電機等特殊場合用于風(fēng)力發(fā)電機等特殊場合在各種電動機中應(yīng)用最廣、需要量在各種電動機中應(yīng)用最廣、需要量最大。工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)機械化、交最大。工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)機械化、交通運輸、國防工業(yè)等電力拖動裝置通運輸、國防工業(yè)等電力拖動裝置中，有中，有90%采用三相異步電動機。采用三相異步電動機。一、三相異步電動機的特點和用途洗衣機電機洗衣機電機吸油煙機電機吸油煙機電機Z3050鉆床鉆床三相異三相異 步電動步電動 機機異步電動機的應(yīng)用舉例單相異單相異 步電動步電動 機機三相籠型異步電動機的部件圖三相籠型異步

3、電動機的部件圖機座：鑄鋼或鑄鐵機座：鑄鋼或鑄鐵首端首端1末端末端2三相異步電動機的結(jié)構(gòu)的不同分為籠型和繞線型異步電動機兩大類。三相異步電動機的結(jié)構(gòu)的不同分為籠型和繞線型異步電動機兩大類。二、三相異步電動機的結(jié)構(gòu)二、三相異步電動機的結(jié)構(gòu)絕緣銅線或絕緣銅線或鋁線繞制；鋁線繞制；嵌放在定子槽中嵌放在定子槽中三相定子繞組可連接成星形或三角形三相定子繞組可連接成星形或三角形若各相繞組的額定電壓是若各相繞組的額定電壓是220V定子繞組必須接成定子繞組必須接成星形星形各相繞組的額定電壓是各相繞組的額定電壓是380V定子繞組必須接成定子繞組必須接成三角形三角形一般電源電壓一般電源電壓380V 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子: 在旋

4、轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或電在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或電流。流。鼠籠轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子(1) 鼠籠式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子 鐵芯槽內(nèi)放銅條，端鐵芯槽內(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)子鼠籠式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子繞線型異步電動機的結(jié)構(gòu)繞線型異步電動機的結(jié)構(gòu)繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子(a) 繞線式轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)繞線式轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu) 繞線式轉(zhuǎn)子的特點是可以通過滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)軸上的三個繞線式轉(zhuǎn)子的特點是可以通過滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)軸上的三個銅環(huán)上，通過一組電刷把轉(zhuǎn)子繞組從三個接線端引出來并銅環(huán)上，通過一組電刷把轉(zhuǎn)子繞組從三個接線端引出來并與外

5、電路相連接。與外電路相連接。 結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改結(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。變電動機的機械特性。 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴、維護(hù)工作量大；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴、維護(hù)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。 三相異步電動機的定子鐵心中放入三相定子繞三相異步電動機的定子鐵心中放入三相定子繞 組。組。定子定子繞組繞組U1U2V1V2W1W2U1V1W1iuiviw t02 iuiwivitIi sinmu )120sin(Omv tIi )120sin(Omw tIi ( )電流入電流入()電流出電流出規(guī)

6、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。 五、三相異步電動機的工作原理五、三相異步電動機的工作原理U1V1V2W1W2U2+ + + t = 120 t = 60 t = 0U1V1V2W1W2U2+ + +U1V1V2W1W2U2+ + +U1V1W1iuiviwU1V1W1iuiviwU1V1W1iuiviw t =0iu u= 0= 0iv v為為負(fù)負(fù)值值iw w為為正正值值U1V1V2W1W2U2+ + +U1V1V2W1W2U2+ + + t=0360240120 t = 120 t = 240 t =

7、360U1V1V2W1W2U2+ + +U1V1V2W1W2U2+ + + t02 iuiwivi120 240 NSNSNSNS分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁場分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁場 即：即： 空間相差空間相差120120 角的三角的三相繞組，通入對稱三相電流相繞組，通入對稱三相電流時，產(chǎn)生的是一對磁極的旋時，產(chǎn)生的是一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)磁場， 如果改變流入三相繞組的電流相序如果改變流入三相繞組的電流相序, ,就能改變旋轉(zhuǎn)就能改變旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向，三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)方向也就跟磁場的旋轉(zhuǎn)方向，三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)方向也就跟著改變。著改變。U1V1V2

8、W1W2U2+ + +U-V-W-Un0U1V1V2W1W2U2+ + +U1V1V2W1W2U2+ + +U1V1V2W1W2U2+ + +2. . t0iuiwivi t=0360240120U1V1W1iuiwivU1V1V2W1W2U2+ + + t = 120U1V1V2W1W2U2+ + +U1V1V2W1W2U2+ + + t=0 t = 240 把三相異步電動機的三把三相異步電動機的三根線任意調(diào)換兩根與電源相根線任意調(diào)換兩根與電源相接，電動機旋轉(zhuǎn)方向反向。接，電動機旋轉(zhuǎn)方向反向。 t = 360 方法：方法：將電源將電源任意兩相互換任意兩相互換相接相接 (改變相序改變相序)，就

9、可實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。就可實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。 三相異步電動機的正、反轉(zhuǎn)三相異步電動機的正、反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)U V WM3電電 源源UVWM3電電 源源UUVVWWNSNSNSNSNSNSNSNSNS1U1V1W2U2V2W1U1V1W2U2V2W2.接法接法 電動機三相定子繞組的接線方法。電動機三相定子繞組的接線方法。1U1V1W2U2V2W1U1V2U2V2W1W接線盒接線盒接線盒接線盒 接接Y接接0t 即：即：1pCiBiAioimI tBiUUVVWWAiCiUUVWVWNS2U1UU1U2V1V21V2VW1W21W2WNSSNW1V2U1V1W1U2V2W2U1U2V1W2AiBiCi極對數(shù)極對數(shù)

10、2p旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)與三相繞組的排列有關(guān)與三相繞組的排列有關(guān)BiCiAiimIt 0分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) /( 6010fn 工頻：工頻：Hz501 f分）分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 30000 np=1時時0mICiBiAi tiomIUUVWVWNSUUVWVWNSUUVWVWNSp=2時時BiCiAiit mI0分）分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 150026010 fn0n 60t0n2U1UU1U2V1V21V2VW1W21W2W00t NSSN2U1UU1U2V1V21V2VW1W21W2WNSSN30)/( 6010分分轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)pfn 2p180分）轉(zhuǎn)/( 50011p360分）轉(zhuǎn)/( 0003極對數(shù)極對

11、數(shù)每個電流周期每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速)f(Hz501 3p120分）轉(zhuǎn)/( 00014p分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 75090旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與頻率與頻率f1和極對數(shù)和極對數(shù)p有關(guān)。有關(guān)。UUVWVW分）分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 6010pfn BlvBliFvF0nNSU1U2V1V2W1W2+ + +SN+ff轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n異步電動機原理圖異步電動機原理圖+轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子磁場轉(zhuǎn)速磁場轉(zhuǎn)速n0n 三相異步電動機轉(zhuǎn)子在旋三相異步電動機轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下轉(zhuǎn)動起來，其轉(zhuǎn)磁場的作用下轉(zhuǎn)動起來，其轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同。轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同。磁場轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速

12、速n0轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子感應(yīng)電感應(yīng)電動勢動勢(電流電流)5、三相異步電動機的工作原理、三相異步電動機的工作原理（1）“異步異步”轉(zhuǎn)動原理 異步電動機的定子和轉(zhuǎn)子之間能量的傳遞是依靠電磁感應(yīng)實現(xiàn)的，故有稱感應(yīng)電動機。（2）轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n2是否會與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1相同呢? 回答是不可能的。因為一旦轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和旋回答是不可能的。因為一旦轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速相同，二者便無相對運動，轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速相同，二者便無相對運動，轉(zhuǎn)子也就不可能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，轉(zhuǎn)子也就不可能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，也就沒有電磁轉(zhuǎn)矩了。只有當(dāng)兩者轉(zhuǎn)速有也就沒有電磁轉(zhuǎn)矩了。只有當(dāng)兩者轉(zhuǎn)速有差異時，才能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩

13、了。差異時，才能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩了。12nn 如果如果:21nn 10 s 例例1 1：一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速 n= =975 r/min，電源頻率，電源頻率 f1 1= =50 Hz。試求電動機的。試求電動機的極對數(shù)和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。極對數(shù)和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。解：解：根據(jù)異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)根據(jù)異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知：速的關(guān)系可知：n1=1000 r/min , 0.02510009751000121nnnsnnnnns1211n1旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速，單位為旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速，單位為rminn2轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，單位為rminn為同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差，單位為為同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差，單位為r/min例例2 一臺額定轉(zhuǎn)速為一臺額定轉(zhuǎn)速為1450r/min的三相異步電動機，的三相異步電動機，求：求：額定轉(zhuǎn)差率。額定轉(zhuǎn)差率。解：解：因為因為sN= 0.01 0.06，所以該電動機為，所以該電動機為4極電機，極電機，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速為旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速為1500 r/min。033033. .0 01500150014501450150015001 1N N1 1N N n nn