電機及電力拖動課件模塊4 三相異步電動機

1、模塊模塊4 三相異步電動機三相異步電動機異步電機是一種交流旋轉電機，它的轉速除了與電網頻率有關異步電機是一種交流旋轉電機，它的轉速除了與電網頻率有關外，還隨負載的大小而變化。外，還隨負載的大小而變化。異步電機主要用作電動機，按供電電源的不同，可分為三相和異步電機主要用作電動機，按供電電源的不同，可分為三相和單相兩大類。單相兩大類。模塊模塊4 三相異步電動機三相異步電動機優(yōu)點優(yōu)點: :結構簡單，制造、使用和維護方便，運行可靠，成結構簡單，制造、使用和維護方便，運行可靠，成本低廉，效率較高。本低廉，效率較高。缺點缺點: :一是在運行時要從電網吸取感性無功電流來建立磁一是在運行時要從電網吸取感性無功

2、電流來建立磁場，降低了電網功率因數，增加線路損耗，限制電網的場，降低了電網功率因數，增加線路損耗，限制電網的功率傳送；二是啟動和調速性能較差。功率傳送；二是啟動和調速性能較差。異步電機也可作發(fā)電機使用，但一般只用于風力發(fā)電等異步電機也可作發(fā)電機使用，但一般只用于風力發(fā)電等特殊場合。特殊場合。 模塊模塊4 三相異步電動機三相異步電動機模塊內容模塊內容課題課題1 1 三相異步電動機的基本工作原理三相異步電動機的基本工作原理課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌課題課題3 3 三相異步電動機的定子繞組三相異步電動機的定子繞組課題課題4 4 三相異步電動機的感應電

3、動勢和磁動勢三相異步電動機的感應電動勢和磁動勢課題課題5 5 三相異步電動機的空載運行三相異步電動機的空載運行課題課題6 6 三相異步電動機的負載運行三相異步電動機的負載運行課題課題7 7 三相異步電動機的功率平衡和轉矩平衡三相異步電動機的功率平衡和轉矩平衡課題課題8 8 三相異步電動機的工作特性三相異步電動機的工作特性課題課題9 9 三相異步電動機的參數測定三相異步電動機的參數測定知識點知識點1 1三相異步電動機的結構和工作原理三相異步電動機的結構和工作原理2 2三相異步電動機的電磁關系、基本方程式三相異步電動機的電磁關系、基本方程式3 3三相異步電動機的工作特性三相異步電動機的工作特性學習

4、要求學習要求1 1具備三相異步電動機的結構特點和原理分析能力具備三相異步電動機的結構特點和原理分析能力2 2具備三相異步電動機的電磁關系和工作特性分析能力具備三相異步電動機的電磁關系和工作特性分析能力3 3具備三相異步電動機基本方程式理解和應用能力具備三相異步電動機基本方程式理解和應用能力4 4具備異步電動機繞組展開圖的繪制能力具備異步電動機繞組展開圖的繪制能力三相異步電動機結構三相異步電動機結構三個完全相同的線圈空間彼此互隔三個完全相同的線圈空間彼此互隔1200，分布在定子鐵芯內圓的圓周上，構成了分布在定子鐵芯內圓的圓周上，構成了三相對稱定子繞組繞組。當三相對稱繞三相對稱定子繞組繞組。當三相

5、對稱繞組接上三相對稱電源時，在繞組中將流組接上三相對稱電源時，在繞組中將流過三相對稱電流。過三相對稱電流。若各相電流的瞬時表達式為若各相電流的瞬時表達式為 tIimAsin120sintIimB120sintIimC課題課題1 1 三相異步電動機的基本工作原理三相異步電動機的基本工作原理 4.1.1 4.1.1 三相定子繞組的旋轉磁場三相定子繞組的旋轉磁場 當三相對稱電流通過三相對稱繞組時，必然產生一個大小不當三相對稱電流通過三相對稱繞組時，必然產生一個大小不變，轉速一定的旋轉磁場。變，轉速一定的旋轉磁場。 tIimAsin120sintIimB120sintIimC 0t2tt23t2t課題

6、課題1 1 三相異步電動機的基本工作原理三相異步電動機的基本工作原理 4.1.1 4.1.1 三相定子繞組的旋轉磁場三相定子繞組的旋轉磁場 流入三相定子繞組的電流是按流入三相定子繞組的電流是按ABABC C的的相序達到最大值的，產生旋轉磁場的旋轉相序達到最大值的，產生旋轉磁場的旋轉方向也是從方向也是從A A相繞組軸線轉向相繞組軸線轉向B B相繞組軸線，相繞組軸線，再轉向再轉向C C相繞組軸線的，即按相繞組軸線的，即按ABABC C的順的順序旋轉，與三相交流電的變化順序一致。序旋轉，與三相交流電的變化順序一致。結論：在三相定子繞組空間排序不變的條結論：在三相定子繞組空間排序不變的條件下，旋轉磁場

7、的轉向取決于三相電流的件下，旋轉磁場的轉向取決于三相電流的相序，即從電流超前相轉向電流滯后相。相序，即從電流超前相轉向電流滯后相。若要改變旋轉磁場的方向，只需將三相電若要改變旋轉磁場的方向，只需將三相電源進線中的任意兩相對調即可。源進線中的任意兩相對調即可。課題課題1 1 三相異步電動機的基本工作原理三相異步電動機的基本工作原理 4.1.1 4.1.1 三相定子繞組的旋轉磁場三相定子繞組的旋轉磁場 p=1p=1時，電流變化一次，旋轉磁場轉過時，電流變化一次，旋轉磁場轉過一周。一周。如果在定子鐵芯上放置如果在定子鐵芯上放置p p套三相繞組，套三相繞組，每套繞組占據的定子內圓每套繞組占據的定子內圓

8、1/p1/p，將屬于，將屬于同相的線圈串聯(lián)或并聯(lián)，即成為同相的線圈串聯(lián)或并聯(lián)，即成為2p2p極三極三相異步電動機。三相繞組流入三相對稱相異步電動機。三相繞組流入三相對稱電流時所建立的合成磁場，仍然是一個電流時所建立的合成磁場，仍然是一個旋轉磁場，不過當電流變化一次，旋轉旋轉磁場，不過當電流變化一次，旋轉磁場僅轉過磁場僅轉過1/p1/p轉。由此可知旋轉磁場轉。由此可知旋轉磁場的轉速為的轉速為 (4-5(4-5）160 fnspfns160課題課題1 1 三相異步電動機的基本工作原理三相異步電動機的基本工作原理 4.1.1 4.1.1 三相定子繞組的旋轉磁場三相定子繞組的旋轉磁場 在電機的氣隙中形

9、成的空間旋轉磁場轉在電機的氣隙中形成的空間旋轉磁場轉速只取決于電源的頻率和電機的極對數，速只取決于電源的頻率和電機的極對數，因此把這個轉速稱為交流電機的同步轉因此把這個轉速稱為交流電機的同步轉速：速：pfns160課題課題1 1 三相異步電動機的基本工作原理三相異步電動機的基本工作原理 4.1.1 4.1.1 三相定子繞組的旋轉磁場三相定子繞組的旋轉磁場 由于我國交流電的頻率為由于我國交流電的頻率為50Hz50Hz，因此不同極，因此不同極對數的異步電動機對應的同步轉速也不同。對數的異步電動機對應的同步轉速也不同。當當p p=1=1時，時，n n1 1=3000=3000r r/min/min；

10、當當p p=2=2時，時，n n1 1=1500=1500r r/min/min；當當p p=3=3時，時，n n1 1=1000=1000r r/min/min；當當p p=4=4時，時，n n1 1= 750= 750r r/min/min；當當p p=5=5時，時，n n1 1=600=600r r/min/min。課題課題1 1 三相異步電動機的基本工作原理三相異步電動機的基本工作原理 一臺三相籠型異步機，轉子槽內導條兩一臺三相籠型異步機，轉子槽內導條兩端用短路環(huán)短接，形成籠型閉合繞組。端用短路環(huán)短接，形成籠型閉合繞組。定子三相對稱繞組通入三相交流電后，定子三相對稱繞組通入三相交流電后

11、，氣隙中形成以轉速氣隙中形成以轉速n n1 1順時針方向旋轉的順時針方向旋轉的同步轉速磁場。同步轉速磁場。該旋轉磁場將切割轉子導體，在轉子導該旋轉磁場將切割轉子導體，在轉子導體中產生電流，其電流方向可用右手定體中產生電流，其電流方向可用右手定則判定。則判定。有電流流過的轉子導體在旋轉磁場中受有電流流過的轉子導體在旋轉磁場中受電磁力電磁力F F的作用產生轉矩的作用產生轉矩T Te e，其方向由，其方向由“左手電動機定則左手電動機定則”確定。確定。4.1.2 4.1.2 三相異步電動機的基本工作原理三相異步電動機的基本工作原理 圖4-5 三相異步電動機的工作原理課題課題1 1 三相異步電動機的基本

12、工作原理三相異步電動機的基本工作原理 當當nnnnnn1 1時，時，n n與與T Te e方向相反，電磁轉矩方向相反，電磁轉矩T Te e為制動轉矩做功，發(fā)電機運行為制動轉矩做功，發(fā)電機運行當當n=nn=n1 1時，時，T Te e=0=0，空載運行，沒有機電，空載運行，沒有機電能量的交換能量的交換4.1.2 4.1.2 三相異步電動機的基本工作原理三相異步電動機的基本工作原理 圖4-5 三相異步電動機的工作原理課題課題1 1 三相異步電動機的基本工作原理三相異步電動機的基本工作原理 當當nnnn1 1時，電動機運行，轉子的旋轉方時，電動機運行，轉子的旋轉方向始終與旋轉磁場的旋轉方向一致。向始

13、終與旋轉磁場的旋轉方向一致。旋轉磁場的方向又取決于異步電動機的旋轉磁場的方向又取決于異步電動機的三相電流相序，要改變轉向，只要改變三相電流相序，要改變轉向，只要改變電流的相序即可，即任意對調電動機的電流的相序即可，即任意對調電動機的兩根電源線，便可使電動機反轉。兩根電源線，便可使電動機反轉。電動機運行，電動機運行，n=n=n n1 1? ?如果如果n n= =n n1 1，Te=0Te=0，n nn n1 1是異步電動機是異步電動機工作的必要條件。工作的必要條件。n nn n1 1，故稱為異步電，故稱為異步電動機動機, ,又因為轉子電流是通過電磁感應又因為轉子電流是通過電磁感應作用產生的，所以

14、又稱為感應電動機。作用產生的，所以又稱為感應電動機。 4.1.2 4.1.2 三相異步電動機的基本工作原理三相異步電動機的基本工作原理 圖4-5 三相異步電動機的工作原理課題課題1 1 三相異步電動機的基本工作原理三相異步電動機的基本工作原理 2)2)轉差率轉差率轉子轉速轉子轉速n n與旋轉磁場轉速與旋轉磁場轉速n n1 1之差稱為轉差之差稱為轉差n n，轉差，轉差n n與同步轉速與同步轉速n n1 1的比值稱為轉差率，用字母的比值稱為轉差率，用字母s s表示，即表示，即 (4-2)(4-2)轉差率轉差率s s是異步電機的一個基本物理量，它反映異步電機是異步電機的一個基本物理量，它反映異步電機

15、的各種運行情況。的各種運行情況。s=1,s=1,堵轉，電機啟動瞬間，堵轉，電機啟動瞬間，n=0n=00s1,0s1,電動機運行；電動機空載，電動機運行；電動機空載，s s0s=0,s=0,空載同步運行空載同步運行s0,s0,發(fā)電機運行發(fā)電機運行4.1.2 4.1.2 三相異步電動機的基本工作原理三相異步電動機的基本工作原理 111nnnnns課題課題1 1 三相異步電動機的基本工作原理三相異步電動機的基本工作原理 2)2)轉差率轉差率異步電動機負載越大，轉速就越慢，其轉差率就越大；異步電動機負載越大，轉速就越慢，其轉差率就越大；反之，負載越小，轉速就越快，其轉差率就越小。反之，負載越小，轉速就

16、越快，其轉差率就越小。轉差率直接反映了轉子轉速的快慢或電動機負載的大小。轉差率直接反映了轉子轉速的快慢或電動機負載的大小。異步電動機的轉速為異步電動機的轉速為 (4-3)(4-3)對于普通異步電動機，為了使其在運行時效率較高，通常對于普通異步電動機，為了使其在運行時效率較高，通常使它的額定轉速略低于同步轉速，故額定轉差率使它的額定轉速略低于同步轉速，故額定轉差率s sN N很小，很小，一般在一般在0.010.010.060.06之間。之間。4.1.2 4.1.2 三相異步電動機的基本工作原理三相異步電動機的基本工作原理 11nsn課題課題1 1 三相異步電動機的基本工作原理三相異步電動機的基本

17、工作原理 【例【例4-14-1】 某三相異步電動機的額定轉速某三相異步電動機的額定轉速n nN N=720r/min=720r/min，電源頻率為電源頻率為50Hz50Hz。試求該電機的額定轉差率及磁極對數。試求該電機的額定轉差率及磁極對數?！窘狻窘狻繕O對數：極對數：同步轉速同步轉速：其額定轉差率其額定轉差率4.1.2 4.1.2 三相異步電動機的基本工作原理三相異步電動機的基本工作原理 11116060nfppfn1nn 417. 472050606060111nfnfpmin/750450606011rpfn04. 075072075011nnnsN課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構

18、和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.1 4.2.1 三相異步電動機的基本結構三相異步電動機的基本結構 三相異步電動機種類繁多，從不同角度有不同的分類方法。三相異步電動機種類繁多，從不同角度有不同的分類方法。按外殼防護方式：開啟型、防護型、封閉型三大類；按外殼防護方式：開啟型、防護型、封閉型三大類；按轉子結構：籠型異步電動機和繞線轉子異步電動機；按轉子結構：籠型異步電動機和繞線轉子異步電動機；按工作電壓：高壓異步電動機和低壓異步電動機；按工作電壓：高壓異步電動機和低壓異步電動機；按性能：高啟動轉矩異步電動機和高轉差異步電動機；按性能：高啟動轉矩異步電動機和高轉差異步電動機；按其外形尺寸

19、及功率：大型、中型、小型異步電動機等。按其外形尺寸及功率：大型、中型、小型異步電動機等。 圖圖4-6 4-6 三相籠型異步電動機外形圖三相籠型異步電動機外形圖圖圖4-7 繞線轉子異步電繞線轉子異步電動機外形圖動機外形圖課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.1 4.2.1 三相異步電動機的基本結構三相異步電動機的基本結構 三相異步電動機基本結構均由定子和轉子兩大部分組成，三相異步電動機基本結構均由定子和轉子兩大部分組成，轉子裝在定子腔內，定、轉子之間有一縫隙，稱為氣隙。轉子裝在定子腔內，定、轉子之間有一縫隙，稱為氣隙。圖4-8 三相籠型異步電動機組

20、成部件圖課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.1 4.2.1 三相異步電動機的基本結構三相異步電動機的基本結構 1 1）定子部分）定子部分定子部分主要由定子鐵芯、定子繞定子部分主要由定子鐵芯、定子繞組、機座等部分組成。組、機座等部分組成。(1)(1)定子鐵芯定子鐵芯定子鐵芯是電動機磁路的一部分，定子鐵芯是電動機磁路的一部分，為減少鐵芯損耗，一般由為減少鐵芯損耗，一般由0.5mm0.5mm厚的厚的導磁性能較好的硅鋼片疊壓而成，導磁性能較好的硅鋼片疊壓而成，安放在機座內。安放在機座內。 課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基

21、本結構和銘牌 4.2.1 4.2.1 三相異步電動機的基本結構三相異步電動機的基本結構 定子鐵芯的槽型有開口型、半開口型、半閉定子鐵芯的槽型有開口型、半開口型、半閉口型三種?？谛腿N。半閉口型槽的優(yōu)點是電動機的效率和功率因半閉口型槽的優(yōu)點是電動機的效率和功率因數較高，缺點是繞組嵌線和絕緣都較困難，數較高，缺點是繞組嵌線和絕緣都較困難，一般用于小型低壓電機中。一般用于小型低壓電機中。半開口型槽可以嵌放成型繞組，故一般用于半開口型槽可以嵌放成型繞組，故一般用于大型、中型低壓電機中。大型、中型低壓電機中。開口型槽用以嵌放成型繞組，主要用在大中開口型槽用以嵌放成型繞組，主要用在大中型容量的高壓電機中。

22、型容量的高壓電機中。 圖4-9 定子鐵芯及定子沖片示意圖(a)(a)開口型開口型 (b)(b)半開口型半開口型 (c)(c)半閉口型半閉口型圖圖4-10 4-10 定子鐵芯的槽型和繞組分布示意圖定子鐵芯的槽型和繞組分布示意圖課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.1 4.2.1 三相異步電動機的基本結構三相異步電動機的基本結構 1 1）定子部分）定子部分(2) (2) 定子繞組定子繞組是電動機的電路部分。它由許多線圈按一定的規(guī)律連接而成，是電動機的電路部分。它由許多線圈按一定的規(guī)律連接而成，嵌放在定子鐵芯的內圓槽內。嵌放在定子鐵芯的內圓槽內。小型異

23、步電動機定子繞組一般采用高強度漆包圓銅線繞成；小型異步電動機定子繞組一般采用高強度漆包圓銅線繞成；大中型異步電動機定子繞組一般采用漆包扁銅線或玻璃絲包大中型異步電動機定子繞組一般采用漆包扁銅線或玻璃絲包扁銅線繞成。扁銅線繞成。定子繞組是一個三相對稱繞組，它由三個完全相同的繞組所定子繞組是一個三相對稱繞組，它由三個完全相同的繞組所組成，一般有組成，一般有6 6個出線端個出線端U1U1、U2U2、V1V1、V2V2、W1W1、W2W2置于機座外置于機座外部的接線盒內，根據需要接成星形部的接線盒內，根據需要接成星形(Y)(Y)或三角形或三角形( () ) 課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘

24、牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.1 4.2.1 三相異步電動機的基本結構三相異步電動機的基本結構 1 1）定子部分）定子部分(2) (2) 定子繞組定子繞組 (a)星形連接 (b)三角形連接圖4-11 定子繞組的連接接線盒課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.1 4.2.1 三相異步電動機的基本結構三相異步電動機的基本結構 1 1）定子部分）定子部分(3)(3)機座機座是固定定子鐵芯和定子繞組，并通過兩側的端蓋和軸承來支是固定定子鐵芯和定子繞組，并通過兩側的端蓋和軸承來支承電動機轉子。同時可保護整臺電機的電磁部分和發(fā)散電機承電動機轉子。

25、同時可保護整臺電機的電磁部分和發(fā)散電機運行中產生的熱量。運行中產生的熱量。中小型異步電動機一般采用鑄鐵機座；中小型異步電動機一般采用鑄鐵機座；大型異步電動機一般用鋼板焊接的機座；大型異步電動機一般用鋼板焊接的機座；有些微型電動機的機座則采用鑄鋁件以降低電機的重量；有些微型電動機的機座則采用鑄鋁件以降低電機的重量；封閉式電機的機座外面有散熱筋以增加散熱面積；防護式電封閉式電機的機座外面有散熱筋以增加散熱面積；防護式電機的機座兩端端蓋開有通風孔，使電動機內外的空氣可以直機的機座兩端端蓋開有通風孔，使電動機內外的空氣可以直接對流，以利于散熱。接對流，以利于散熱。 課題課題2 2 三相異步電動機的基本

26、結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.1 4.2.1 三相異步電動機的基本結構三相異步電動機的基本結構 1 1）定子部分）定子部分(3)(3)機座機座 課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.1 4.2.1 三相異步電動機的基本結構三相異步電動機的基本結構 1 1）定子部分）定子部分(4)(4)端蓋端蓋借助置于端蓋內的滾動借助置于端蓋內的滾動軸承將電動機轉子和機軸承將電動機轉子和機座連成一個整體。端蓋座連成一個整體。端蓋一般均為鑄鋼件，微型一般均為鑄鋼件，微型電動機則用鑄鋁件。電動機則用鑄鋁件。 課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構

27、和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.1 4.2.1 三相異步電動機的基本結構三相異步電動機的基本結構 2 2）轉子部分）轉子部分轉子鐵芯、轉子繞組和轉軸三部分組轉子鐵芯、轉子繞組和轉軸三部分組成。整個轉子靠端蓋和軸承支撐著。成。整個轉子靠端蓋和軸承支撐著。(1)(1)轉子鐵芯轉子鐵芯是電機磁路的一部分，一般也用是電機磁路的一部分，一般也用0.5mm0.5mm厚的硅鋼片疊成，硅鋼片外圓厚的硅鋼片疊成，硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔，用來安置轉子繞沖有均勻分布的孔，用來安置轉子繞組。組。一般小型異步電動機的轉子鐵芯直接一般小型異步電動機的轉子鐵芯直接壓裝在轉軸上，而大、中型異步電動壓裝在轉軸

28、上，而大、中型異步電動機機( (轉子直徑在轉子直徑在300300400mm400mm以上以上) )的轉的轉子鐵芯則借助于轉子支架壓在轉軸上。子鐵芯則借助于轉子支架壓在轉軸上。 課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.1 4.2.1 三相異步電動機的基本結構三相異步電動機的基本結構 2 2）轉子部分）轉子部分(2)(2)轉子繞組轉子繞組根據轉子繞組的結構型式，異步電根據轉子繞組的結構型式，異步電動機分為籠型轉子和繞線轉子兩種。動機分為籠型轉子和繞線轉子兩種。 籠型轉子。在轉子鐵芯的每一個籠型轉子。在轉子鐵芯的每一個槽中，插入一根裸導條，在鐵芯兩槽中，

29、插入一根裸導條，在鐵芯兩端分別用兩個短路環(huán)把導條連接成端分別用兩個短路環(huán)把導條連接成一個整體，形成一個自身閉合的多一個整體，形成一個自身閉合的多相對稱短路繞組。相對稱短路繞組。大型電動機則采用銅導條；大型電動機則采用銅導條；中、小型電動機的籠型轉子一般都中、小型電動機的籠型轉子一般都采用鑄鋁。采用鑄鋁。課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.1 4.2.1 三相異步電動機的基本結構三相異步電動機的基本結構 2 2）轉子部分）轉子部分(2)(2)轉子繞組轉子繞組繞線轉子。繞線轉子繞組與定子繞繞線轉子。繞線轉子繞組與定子繞組相似，它是在繞線轉子鐵芯的槽

30、內組相似，它是在繞線轉子鐵芯的槽內嵌有絕緣導線組成的三相繞組，一般嵌有絕緣導線組成的三相繞組，一般作星形連接，三個端頭分別接在與轉作星形連接，三個端頭分別接在與轉軸絕緣的三個滑環(huán)上，再經一套電刷軸絕緣的三個滑環(huán)上，再經一套電刷引出來與外電路相連。引出來與外電路相連。一般繞線轉子電動機在轉子回路中串一般繞線轉子電動機在轉子回路中串電阻，若僅用于啟動，則為了減少電電阻，若僅用于啟動，則為了減少電刷的摩擦損耗，還裝有提刷裝置。刷的摩擦損耗，還裝有提刷裝置。 課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.1 4.2.1 三相異步電動機的基本結構三相異步電動機的基

31、本結構 2 2）轉子部分）轉子部分(3)(3)轉軸轉軸轉軸是支撐轉子鐵芯和輸出轉矩的部件，一般用強度和剛轉軸是支撐轉子鐵芯和輸出轉矩的部件，一般用強度和剛度較高的低碳鋼制成。度較高的低碳鋼制成。 課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.1 4.2.1 三相異步電動機的基本結構三相異步電動機的基本結構 3 3）氣隙）氣隙異步電動機的氣隙是均勻的。異步電動機的氣隙是均勻的。氣隙大小對異步電動機的運氣隙大小對異步電動機的運行性能和參數影響較大，氣行性能和參數影響較大，氣隙越大，勵磁電流也就越大，隙越大，勵磁電流也就越大，功率因數越低，因此異步電功率因數越

32、低，因此異步電動機的氣隙大小往往為機械動機的氣隙大小往往為機械條件所能允許達到的最小數條件所能允許達到的最小數值，中、小型電機一般為值，中、小型電機一般為0.20.21.5mm1.5mm左右。左右。 課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.2 4.2.2 異步電動機的銘牌異步電動機的銘牌 在三相異步電動機的機座上均裝有一塊銘牌。銘牌上都標在三相異步電動機的機座上均裝有一塊銘牌。銘牌上都標注了電機的型號、額定值和額定運行情況下的有關技術數注了電機的型號、額定值和額定運行情況下的有關技術數據。按銘牌上所規(guī)定的額定值和工作條件下運行，稱為額據。按銘牌上所

33、規(guī)定的額定值和工作條件下運行，稱為額定運行。定運行。 課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.2 4.2.2 異步電動機的銘牌異步電動機的銘牌 1 1）型號）型號異步電動機的型號主要包括產品代號、設計序號、規(guī)格代異步電動機的型號主要包括產品代號、設計序號、規(guī)格代號和特殊環(huán)境代號等。號和特殊環(huán)境代號等。產品代號表示電機的類型，用大寫印刷體的漢語拼音字母產品代號表示電機的類型，用大寫印刷體的漢語拼音字母表示。表示。Y Y表示異步電動機，表示異步電動機，YRYR表示繞線轉子異步電動機等。表示繞線轉子異步電動機等。設計序號系指電動機產品設計的順序，用阿拉伯

34、數字表示。設計序號系指電動機產品設計的順序，用阿拉伯數字表示。規(guī)格代號是用中心高、鐵芯外徑、機座號、機座長度、鐵規(guī)格代號是用中心高、鐵芯外徑、機座號、機座長度、鐵芯長度、功率、轉速或極數表示。芯長度、功率、轉速或極數表示。例如，例如，Y112M-2Y112M-2的的“Y”Y”為產品代號，代表異步電動機；為產品代號，代表異步電動機；“112”112”代表機座中心高為代表機座中心高為112mm112mm；“M”M”為機座長度代號為機座長度代號(S(S、M M、L L分別表示短、中、長機座分別表示短、中、長機座) )；“2”2”代表磁極數為代表磁極數為2 2，即兩個磁極。，即兩個磁極。 課題課題2

35、2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.2 4.2.2 異步電動機的銘牌異步電動機的銘牌 2 2）額定值）額定值額定值是制造廠對電機在額定工作條件下所規(guī)定的量值，額定值是制造廠對電機在額定工作條件下所規(guī)定的量值，是選用、安裝和維護電動機的依據。是選用、安裝和維護電動機的依據。(1)(1)額定電壓額定電壓U UN N額定電壓是指在額定運行狀態(tài)下運行時，加在電動機定子額定電壓是指在額定運行狀態(tài)下運行時，加在電動機定子繞組上的線電壓值，單位為繞組上的線電壓值，單位為V V或或kVkV。(2)(2)額定電流額定電流I IN N額定電流是指在額定運行狀態(tài)下運行時，流入電

36、動機定子額定電流是指在額定運行狀態(tài)下運行時，流入電動機定子繞組中的線電流值，單位為繞組中的線電流值，單位為A A或或kAkA。課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.2 4.2.2 異步電動機的銘牌異步電動機的銘牌 2 2）額定值）額定值(3)(3)額定功率額定功率P PN N額定功率是指在額定狀態(tài)下運行時，轉子軸上輸出的機械額定功率是指在額定狀態(tài)下運行時，轉子軸上輸出的機械功率，單位為功率，單位為W W或或kWkW。對于三相異步電動機，其額定功率為對于三相異步電動機，其額定功率為 (4-4)(4-4)式中，式中，N N電動機的額定效率；電動機的額

37、定效率； coscosN N電動機的額定功率因數。電動機的額定功率因數。NNNNNIUPcos3課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.2 4.2.2 異步電動機的銘牌異步電動機的銘牌 2 2）額定值）額定值(4)(4)額定頻率額定頻率f fN N在額定狀態(tài)下運行時，電機定子側電壓的頻率稱為額定頻在額定狀態(tài)下運行時，電機定子側電壓的頻率稱為額定頻率，單位為率，單位為HzHz。我國電網。我國電網f fN N =50Hz=50Hz。(5)(5)額定轉速額定轉速n nN N額定轉速指額定運行時電動機的轉速，單位為額定轉速指額定運行時電動機的轉速，單位為r

38、/minr/min。課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.2 4.2.2 異步電動機的銘牌異步電動機的銘牌 3 3）接線）接線接線是指在額定電壓下運行時，電動機定子三相繞組有星接線是指在額定電壓下運行時，電動機定子三相繞組有星形連接和三角形連接兩種。形連接和三角形連接兩種。4 4）防護等級）防護等級電動機外殼防護等級的標志，是以字母電動機外殼防護等級的標志，是以字母“IP”IP”和后面的兩和后面的兩位數字表示的。位數字表示的?！癐P”IP”為國際防護的縮寫。為國際防護的縮寫。IPIP后面第一位數字代表第一種防護型式后面第一位數字代表第一種防護型式

39、( (防塵防塵) )的等級，共的等級，共分分0 06 6七個等級。第二個數字代表第二種防護型式七個等級。第二個數字代表第二種防護型式( (防水防水) )的等級，共分的等級，共分0 08 8九個等級，數字越大，表示防護的能力九個等級，數字越大，表示防護的能力越強。越強。 課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.3 4.2.3 三相異步電動機的主要系列簡介三相異步電動機的主要系列簡介 我國統(tǒng)一設計和生產的異步電動機經歷了三次換代。我國統(tǒng)一設計和生產的異步電動機經歷了三次換代。第一次是第一次是19531953年設計的年設計的J J系列和系列和JOJO系列

40、；系列；第二次是第二次是19581958年設計的年設計的J2J2系列和系列和JO2JO2系列；系列；第三次是第三次是2020世紀世紀7070年代設計的年代設計的Y Y系列，從系列，從2020世紀世紀8080年代開年代開始，始，Y(IP23)Y(IP23)系列替代系列替代J2J2系列，系列，Y(IP44)Y(IP44)系列替代系列替代JO2JO2系列。系列。課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.3 4.2.3 三相異步電動機的主要系列簡介三相異步電動機的主要系列簡介 Y Y系列是一般用途的小型籠型電動機系列，額定電壓為系列是一般用途的小型籠型電動機

41、系列，額定電壓為380V380V，額定頻率為，額定頻率為50Hz50Hz，功率范圍為，功率范圍為(0.55(0.5590)kW90)kW，同步，同步轉速為轉速為 (750(7503000) r/min3000) r/min，外殼防護型式為，外殼防護型式為1P441P44和和TP23TP23兩種，兩種，B B級絕緣。級絕緣。該系列產品具有效率高、節(jié)能、啟動轉矩大、噪聲低、振該系列產品具有效率高、節(jié)能、啟動轉矩大、噪聲低、振動小等優(yōu)點，其性能指標、規(guī)格參數和安裝尺寸等完全符動小等優(yōu)點，其性能指標、規(guī)格參數和安裝尺寸等完全符合國際電工委員會合國際電工委員會(IEC)(IEC)標準，便于進出口產品的配

42、套。標準，便于進出口產品的配套。課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.3 4.2.3 三相異步電動機的主要系列簡介三相異步電動機的主要系列簡介 JDO2JDO2系列是小型三相多速感應電動機系列。它主要用于各系列是小型三相多速感應電動機系列。它主要用于各式機床以及起重傳動設備等需要多種速度的傳動裝置。式機床以及起重傳動設備等需要多種速度的傳動裝置。JRJR系列是中型防護式三相繞線轉子感應電動機系列容量系列是中型防護式三相繞線轉子感應電動機系列容量為為(45(45410)kW410)kW。YRYR系列是一種大型三相繞線轉子感應電動機系列，容量為系列是

43、一種大型三相繞線轉子感應電動機系列，容量為(250(2502500)kW2500)kW，主要用于冶金工業(yè)和礦山中。，主要用于冶金工業(yè)和礦山中。課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.3 4.2.3 三相異步電動機的主要系列簡介三相異步電動機的主要系列簡介 YZRYZR、YZYZ系列起重冶金用交流異步電機系列起重冶金用交流異步電機課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.3 4.2.3 三相異步電動機的主要系列簡介三相異步電動機的主要系列簡介 Y Y、YR YR 系列普通用途電機系列普通用途電機標準防護等級

44、標準防護等級 IP23IP23，IP44 IP44 派生的派生的 YDYD、YEJYEJ課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.3 4.2.3 三相異步電動機的主要系列簡介三相異步電動機的主要系列簡介 YP YP 系列變頻調速電機系列變頻調速電機功率從功率從 0.37315 kW0.37315 kW變頻范圍變頻范圍 3 100 Hz3 100 Hz課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.3 4.2.3 三相異步電動機的主要系列簡介三相異步電動機的主要系列簡介 YP YP 系列變頻調速電機系列變頻調速電機

45、功率從功率從 0.37315 kW0.37315 kW變頻范圍變頻范圍 3 100 Hz3 100 Hz課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.3 4.2.3 三相異步電動機的主要系列簡介三相異步電動機的主要系列簡介 YG YG 系列輥道用電機系列輥道用電機機座號從機座號從 112315112315功率從功率從 0.3250kW0.3250kW課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.3 4.2.3 三相異步電動機的主要系列簡介三相異步電動機的主要系列簡介 塔吊電機塔吊電機塔機起升用的塔機起升用的 YRT

46、E180 YRTE180 多速的多速的 YZTD YZTD 系列系列課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.3 4.2.3 三相異步電動機的主要系列簡介三相異步電動機的主要系列簡介 SBASBA系列錐形轉子電機系列錐形轉子電機課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.3 4.2.3 三相異步電動機的主要系列簡介三相異步電動機的主要系列簡介 JR2 JR2 系列三相異步電動機系列三相異步電動機課題課題2 2 三相異步電動機的基本結構和銘牌三相異步電動機的基本結構和銘牌 4.2.3 4.2.3 三相異步電動機

47、的主要系列簡介三相異步電動機的主要系列簡介 陽羅電站陽羅電站 1800 kW1800 kW（H H）710 710 風機電機風機電機課題課題3 3 三相異步電動機的定子繞組三相異步電動機的定子繞組 三相異步電動機定子繞組的種類很多，按槽內層數分，有三相異步電動機定子繞組的種類很多，按槽內層數分，有單層、雙層和單雙層混合繞組；單層、雙層和單雙層混合繞組；按繞組端部分的形狀分，單層繞組又分為鏈式、交叉式和按繞組端部分的形狀分，單層繞組又分為鏈式、交叉式和同心式；雙層繞組又分為疊繞組和波繞組。同心式；雙層繞組又分為疊繞組和波繞組。單層繞組和雙層繞組相比，單層繞組和雙層繞組相比，電氣性能稍差，但槽利用

48、率電氣性能稍差，但槽利用率高，制造工時少，因此小容高，制造工時少，因此小容量電動機量電動機( (P PN N0.5kW)0.5kW)，一般，一般都采用單層繞組。都采用單層繞組。課題課題3 3 三相異步電動機的定子繞組三相異步電動機的定子繞組 4.3.1 4.3.1 交流繞組的基本知識交流繞組的基本知識 1 1）線圈）線圈線圈也稱繞組元件，是構成繞組的最線圈也稱繞組元件，是構成繞組的最基本的元件，它可由一匝或多匝串聯(lián)基本的元件，它可由一匝或多匝串聯(lián)而成；而成；多個線圈連接成一組就稱為線圈組；多個線圈連接成一組就稱為線圈組；由多個線圈或線圈組按照一定的規(guī)律由多個線圈或線圈組按照一定的規(guī)律連接在一起

49、就形成一相繞組。連接在一起就形成一相繞組。線圈嵌入鐵芯槽內的直線部分稱為有線圈嵌入鐵芯槽內的直線部分稱為有效邊，是進行電磁能量轉換的部分；效邊，是進行電磁能量轉換的部分；伸出槽外的部分稱為端部，僅起連接伸出槽外的部分稱為端部，僅起連接作用。作用。單匝線圈 多匝線圈 多匝線圈簡化圖圖4-15 線圈示意圖課題課題3 3 三相異步電動機的定子繞組三相異步電動機的定子繞組 4.3.1 4.3.1 交流繞組的基本知識交流繞組的基本知識 2 2）極距）極距兩個相鄰磁極軸線之間沿定子鐵兩個相鄰磁極軸線之間沿定子鐵芯內表面的距離稱為極距芯內表面的距離稱為極距，極，極距一般用每個極面下所占的槽數距一般用每個極面

50、下所占的槽數來表示。來表示。定子槽數為定子槽數為Z Z1 1，磁極對數為，磁極對數為p p，則交流電機的極距則交流電機的極距 (4-5)(4-5)圖4-16交流電機的極距pZ21課題課題3 3 三相異步電動機的定子繞組三相異步電動機的定子繞組 4.3.1 4.3.1 交流繞組的基本知識交流繞組的基本知識 3 3）線圈節(jié)距線圈節(jié)距y y一個線圈的兩個有效邊之間所跨過的一個線圈的兩個有效邊之間所跨過的距離稱為線圈的節(jié)距距離稱為線圈的節(jié)距y y。節(jié)距一般用線圈跨過的槽數來表示。節(jié)距一般用線圈跨過的槽數來表示。為使每個線圈獲得盡可能大的電動勢為使每個線圈獲得盡可能大的電動勢或磁動勢，節(jié)距或磁動勢，節(jié)距

51、y y應等于或接近于極應等于或接近于極距。距。y y = =的繞組稱為整距繞組；的繞組稱為整距繞組；y y的繞組稱為短距繞組；的繞組稱為短距繞組；y y的繞組稱為長距繞組。的繞組稱為長距繞組。實際應用中，常采用短距和整距繞組，實際應用中，常采用短距和整距繞組，長距繞組一般不采用，因其端部較長，長距繞組一般不采用，因其端部較長，用銅量較多。用銅量較多。課題課題3 3 三相異步電動機的定子繞組三相異步電動機的定子繞組 4.3.1 4.3.1 交流繞組的基本知識交流繞組的基本知識 4 4）機械角度和電角度機械角度和電角度電動機圓周在幾何上分成電動機圓周在幾何上分成360360，這，這稱為機械角度。稱

52、為機械角度。從電磁觀點來看，若電動機的極對數從電磁觀點來看，若電動機的極對數為為p p，則經過一對磁極，磁場變化一，則經過一對磁極，磁場變化一周，相當于周，相當于360360電角度。因此，電電角度。因此，電動機圓周按電角度計算就有動機圓周按電角度計算就有p p360360，即即 電角度電角度= =p p機械角度機械角度 (4-6)(4-6)課題課題3 3 三相異步電動機的定子繞組三相異步電動機的定子繞組 4.3.1 4.3.1 交流繞組的基本知識交流繞組的基本知識 5 5）槽距角槽距角相鄰兩個槽之間的電角度稱為槽相鄰兩個槽之間的電角度稱為槽距角距角。定子槽在定子內圓上均勻分布，定子槽在定子內圓

53、上均勻分布，定子槽數為定子槽數為Z Z1 1，電機極對數為，電機極對數為p p，則則 （4-74-7）1360Zp課題課題3 3 三相異步電動機的定子繞組三相異步電動機的定子繞組 4.3.1 4.3.1 交流繞組的基本知識交流繞組的基本知識 6 6）每極每相槽數）每極每相槽數q q每一個極下每相所占有的槽數稱為每每一個極下每相所占有的槽數稱為每極每相槽數極每相槽數q q，若繞組相數為，若繞組相數為m m1 1，則，則 （4-84-8）若若q q為整數稱為整數槽繞組。為整數稱為整數槽繞組。若若q q為分數稱為分數槽繞組。為分數稱為分數槽繞組。分數槽繞組一般用在大型、低速的同分數槽繞組一般用在大型

54、、低速的同步電機中。步電機中。對于三相電動機，上式中的對于三相電動機，上式中的m m1 1取取3 3；對于單相電動機，上式中的對于單相電動機，上式中的m m1 1取取2 2。（實際是單相電源的兩相電機）（實際是單相電源的兩相電機） pmZq112課題課題3 3 三相異步電動機的定子繞組三相異步電動機的定子繞組 4.3.1 4.3.1 交流繞組的基本知識交流繞組的基本知識 7 7）相帶相帶每相繞組在一每相繞組在一個個極下所連續(xù)占有的寬極下所連續(xù)占有的寬度度( (用電角度表示用電角度表示) )稱為相帶。稱為相帶。在感應電動機中，一般將每相所占有在感應電動機中，一般將每相所占有的槽數均勻地分布在每個

55、磁極下，因的槽數均勻地分布在每個磁極下，因為每個磁極占有的電角度是為每個磁極占有的電角度是180180，對三相繞組而言，每相占有對三相繞組而言，每相占有6060的電的電角度，稱為角度，稱為6060相帶。相帶。由于三相繞組在空間彼此要相距由于三相繞組在空間彼此要相距120120電角度，所以相帶的劃分沿定電角度，所以相帶的劃分沿定子內圓應依次為子內圓應依次為U1U1、W2W2、V1V1、U2U2、WlWl、V2V2。圖4-17 60相帶三相繞組1p2p課題課題3 3 三相異步電動機的定子繞組三相異步電動機的定子繞組 4.3.2 4.3.2 單層繞組單層繞組 (a) (b)(a) (b)圖圖4-18

56、 24-18 2p p=2=2，q q=1=1的單層繞組的單層繞組圖圖4-19 4-19 三相四極電動機的繞組展開圖三相四極電動機的繞組展開圖單層繞組分為：單層繞組分為：鏈式繞組鏈式繞組同心式繞組同心式繞組交叉式繞組交叉式繞組課題課題3 3 三相異步電動機的定子繞組三相異步電動機的定子繞組 4.3.3 4.3.3 雙層疊繞組雙層疊繞組 槽內導體分作上、下兩層。每一個線圈的一個邊在一個槽內導體分作上、下兩層。每一個線圈的一個邊在一個槽的上層，另一個線圈邊則在另一個槽的下層，因此總槽的上層，另一個線圈邊則在另一個槽的下層，因此總的線圈數等于槽數。的線圈數等于槽數。交流繞組的線圈節(jié)距交流繞組的線圈節(jié)

57、距: :整距繞組整距繞組短距繞組短距繞組長距繞組長距繞組雙層繞組線圈數等于槽數雙層繞組線圈數等于槽數單層繞組單層繞組每極每相槽數每極每相槽數pZy2111ZS 21ZS pZy211pZy2110,21pQy1112mpmZq課題課題3 3 三相異步電動機的定子繞組三相異步電動機的定子繞組 4.3.3 4.3.3 雙層疊繞組雙層疊繞組 【例【例4-44-4】 設一臺設一臺4 4極電動機，定子槽數極電動機，定子槽數Z Z1 1=24=24，試繪制，試繪制其雙層繞組展開圖。其雙層繞組展開圖?！窘狻肯犬嫴郏劬幪枴窘狻肯犬嫴?，槽編號分極：分極：分相：分相：畫電流方向畫電流方向端線及引線連接端線及引線

58、連接以以U U相繞組為例：若取整距繞組，即相繞組為例：若取整距繞組，即y y1=61=6，1 1號元件的一號元件的一個首邊放在個首邊放在1 1號槽的上層，尾邊尾邊放在第號槽的上層，尾邊尾邊放在第1+6=71+6=7號槽的號槽的下層。下層。2 2號元件的首邊在號元件的首邊在2 2號槽的上層，尾邊放在號槽的上層，尾邊放在2+6=82+6=8號號槽的下層。槽的下層。圖4-28 24槽4極電機U相等距雙層繞組展開圖642421pZ2361mq課題課題3 3 三相異步電動機的定子繞組三相異步電動機的定子繞組 4.3.3 4.3.3 雙層疊繞組雙層疊繞組 在每個極下在每個極下U U相應有相應有q q個槽，

59、整個定子中個槽，整個定子中U U相應有相應有2pq2pq個槽。個槽。為使合成電動勢最大，在第一個為使合成電動勢最大，在第一個N N極下選取相鄰的極下選取相鄰的q q個槽個槽作為作為U U相帶，相帶，q q個槽中上層邊所在的相鄰線圈串聯(lián)，構成個槽中上層邊所在的相鄰線圈串聯(lián)，構成每極每相線圈組（簡稱極相組），合成電動勢最大。每極每相線圈組（簡稱極相組），合成電動勢最大。順電流方向把各順電流方向把各“極相組極相組”依次串聯(lián)起來即可得到依次串聯(lián)起來即可得到U U相繞相繞組展開圖。其他兩相繞組亦可按同樣方法構成。組展開圖。其他兩相繞組亦可按同樣方法構成。圖4-28 24槽4極電機U相等距雙層繞組展開圖課

60、題課題3 3 三相異步電動機的定子繞組三相異步電動機的定子繞組 4.3.3 4.3.3 雙層疊繞組雙層疊繞組 在三相電機中，為改善磁動勢的波形，減少諧波含量，在三相電機中，為改善磁動勢的波形，減少諧波含量，常采用雙層短距繞組，三相雙層短距常采用雙層短距繞組，三相雙層短距以以U U相繞組為例：若取短距繞組，即相繞組為例：若取短距繞組，即y y1 1=5=5，1 1號元件的一號元件的一個首邊放在個首邊放在1 1號槽的上層，尾邊放在第號槽的上層，尾邊放在第1+5=61+5=6號槽的下層。號槽的下層。2 2號元件的首邊在號元件的首邊在2 2號槽的上層，尾邊放在號槽的上層，尾邊放在2+5=72+5=7號