三相異步電動機(jī)工作原理

關(guān)于三相異步電動機(jī)工作原理第一頁，共四十六頁，2022年，8月28日電動機(jī)培訓(xùn)內(nèi)容安排1、電動機(jī)的分類2、直流電動機(jī)特點3、異步電動機(jī)特點4、三相異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)5、三相異步電動機(jī)原理6、三相異步電動機(jī)銘牌解釋7、三相異步電動機(jī)常見故障分析第二頁，共四十六頁，2022年，8月28日1.電機(jī)分類

靜止電機(jī)---------變壓器旋轉(zhuǎn)電機(jī)直流電機(jī)交流電機(jī)第三頁，共四十六頁，2022年，8月28日2.直流電機(jī)的特點直流發(fā)電機(jī)的電勢波形較好，對電磁干擾的影響小。直流電動機(jī)的調(diào)速范圍寬廣，調(diào)速特性平滑。直流電動機(jī)過載能力較強(qiáng)，熱動和制動轉(zhuǎn)矩較大。由于存在換向器，其制造復(fù)雜，價格較高第四頁，共四十六頁，2022年，8月28日異步電機(jī)同步電機(jī)異步與同步的概念：所謂異步及同步是指電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)與氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向及速度是否相同，相同即稱為同步反之就是異步。交流電機(jī)3.1交流電機(jī)的特點第五頁，共四十六頁，2022年，8月28日異步電機(jī)主要用作電動機(jī)，去拖動各種生產(chǎn)機(jī)械。異步電動機(jī)的優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、價格低廉、運行可靠、堅固耐用、運行效率較高和具有適用的工作特征。異步電動機(jī)的缺點:功率因數(shù)較差。異步電動機(jī)運行時，必須從電網(wǎng)里吸收落后性的無功功率，它的功率因數(shù)總是小于１。

3.2異步電動機(jī)的主要用途及優(yōu)缺點第六頁，共四十六頁，2022年，8月28日4.1三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)下面是它主要部件的拆分圖。

右圖是一臺三相鼠籠型異步電動機(jī)的外形圖。第七頁，共四十六頁，2022年，8月28日4.1.1定子部分

定子是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的。三相電動機(jī)的定子一般由外殼、定子鐵心、定子繞組等部分組成。（1）外殼：三相電動機(jī)外殼包括機(jī)座、端蓋、軸承蓋、接線盒及吊環(huán)等部件。機(jī)座：鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型，它的作用是保護(hù)和固定三相電動機(jī)的定子繞組。中、小型三相電動機(jī)的機(jī)座還有兩個端蓋支承著轉(zhuǎn)子，它是三相電動機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的重要組成部分。通常，機(jī)座的外表要求散熱性能好，所以一般都鑄有散熱片。端蓋：用鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型，它的作用是把轉(zhuǎn)子固定在定子內(nèi)腔中心，使轉(zhuǎn)子能夠在定子中均勻地旋轉(zhuǎn)。軸承蓋：也是鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型的，它的作用是固定轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子不能軸向移動，另外起存放潤滑油和保護(hù)軸承的作用。接線盒：一般是用鑄鐵澆鑄，其作用是保護(hù)和固定繞組的引出線端子。吊環(huán)：一般是用鑄鋼制造，安裝在機(jī)座的上端，用來起吊、搬抬三相電動機(jī)。第八頁，共四十六頁，2022年，8月28日

（2）定子鐵心異步電動機(jī)定子鐵心是電動機(jī)磁路的一部分，由0.35mm～0.5mm厚表面涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓而成，如圖3.2所示。由于硅鋼片較薄而且片與片之間是絕緣的，所以減少了由于交變磁通通過而引起的鐵心渦流損耗。鐵心內(nèi)圓有均勻分布的槽口，用來嵌放定子繞圈。（a）定子鐵心（b）定子沖片圖3.2定子鐵心及沖片示意圖第九頁，共四十六頁，2022年，8月28日（3）定子繞組定子繞組是三相電動機(jī)的電路部分，三相電動機(jī)有三相繞組，通入三相對稱電流時，就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。三相繞組由三個彼此獨立的繞組組成，且每個繞組又由若干線圈連接而成。每個繞組即為一相，每個繞組在空間相差120°電角度。線圈由絕緣銅導(dǎo)線或絕緣鋁導(dǎo)線繞制。中、小型三相電動機(jī)多采用圓漆包線，大、中型三相電動機(jī)的定子線圈則用較大截面的絕緣扁銅線或扁鋁線繞制后，再按一定規(guī)律嵌入定子鐵心槽內(nèi)。定子三相繞組的六個出線端都引至接線盒上，首端分別標(biāo)為U1,V1,W1，末端分別標(biāo)為U2,V2,W2。這六個出線端在接線盒里的排列如圖4.3所示，可以接成星形或三角形。（a）星形連接（b）三角形連接圖3.3定子繞組的聯(lián)結(jié)第十頁，共四十六頁，2022年，8月28日

定子繞組:是電路重要的組成部分定子繞組用絕緣的銅（或鋁）導(dǎo)線繞成，嵌在定子槽內(nèi)。第十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成的。1、轉(zhuǎn)子鐵心：是電動機(jī)磁路的一部分，它用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上，整個轉(zhuǎn)子的外表呈圓柱形。2、轉(zhuǎn)子繞組：分為籠型和繞線型兩類。

4.2.1轉(zhuǎn)子部分

第十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日籠型轉(zhuǎn)子：籠型繞組是一個自己短路的繞組。在轉(zhuǎn)子的每個槽里放上一根導(dǎo)體，在鐵心的兩端用端環(huán)連接起來，形成一個短路的繞組。如果把轉(zhuǎn)子鐵心拿掉，則可看出，剩下來的繞組形狀像個松鼠籠子，因此又叫鼠籠轉(zhuǎn)子。導(dǎo)條的材料有用銅的，也有用鋁的。如果用的是銅料，就需要把事先做好的裸銅條插入轉(zhuǎn)子鐵心上的槽里，再用銅端環(huán)套在伸了兩端的銅條上，最后焊在一起，如圖(b)所示。如果用的是鑄鋁，就連同端環(huán)、風(fēng)扇一次鑄成，如圖(c)所示?；\型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、是一種經(jīng)濟(jì)、耐用的電機(jī)，所以應(yīng)用極廣。第十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日

其他部分包括端蓋、風(fēng)扇等。端蓋除了起防護(hù)作用外，在端蓋上還裝有軸承，用以支撐轉(zhuǎn)子軸。風(fēng)扇則用來通風(fēng)冷卻電動機(jī)。三相異步電動機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙，一般僅為0.2mm～1.5mm。氣隙太大，電動機(jī)運行時的功率因數(shù)降低；氣隙太小，使裝配困難，運行不可靠，高次諧波磁場增強(qiáng)，從而使附加損耗增加以及使啟動性能變差。4.3.1其他部分

第十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日

三相交流電通入定子繞組后，便形成了一個旋轉(zhuǎn)磁場，其轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線被轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體有電流流過。設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場按順時針方向旋轉(zhuǎn)，且某時刻為上為北極N下為南極S，如圖3.7所示。根據(jù)右手定則，在上半部轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的電動勢和電流方向由里向外，用⊙表示；在下半部則由外向里，用⊕表示。圖3.8三相電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理5.1異步電機(jī)的工作原理iAiBiC

tiO第十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日原理：定子旋轉(zhuǎn)磁場以速度n0切

割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感生電動勢（發(fā)電機(jī)

右手定則），在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中形成

電流，使導(dǎo)體受電磁力作用形成

電磁轉(zhuǎn)矩，推動轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n順n0

方向旋轉(zhuǎn)（電動機(jī)左手定則），

并從軸上輸出一定大小的機(jī)械功

率。(n不能等于n0)

特點：·電動機(jī)內(nèi)必須有一個以

n0旋轉(zhuǎn)的磁場。－實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)

換的前提；電動運行時n恒不等

于n0（異步）－必要條件n<n0；

建立轉(zhuǎn)矩的電流由感應(yīng)產(chǎn)生。

－感應(yīng)名稱的來源。5.1.1異步電機(jī)的工作原理第十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日

流過電流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場中要受到電磁力作用，力F的方向可用左手定則確定，如圖3.8所示。電磁力作用于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體上，對轉(zhuǎn)軸形成電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子按照旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)起來，轉(zhuǎn)速為n。三相電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n始終不會加速到旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1。因為只有這樣，轉(zhuǎn)繞組與旋轉(zhuǎn)磁場之間才會有相對運動而切割磁力線，轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)體中才能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子按照旋轉(zhuǎn)磁場的方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。由此可見，且，是異步電動機(jī)工作的必要條件，“異步”的名稱也由此而來。5.1.2異步電機(jī)的工作原理第十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日轉(zhuǎn)差率旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差與同步轉(zhuǎn)速n1之比稱為異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率s，即

轉(zhuǎn)差率是異步電動機(jī)的一個基本參數(shù)，對分析和計算異步電動機(jī)的運行狀態(tài)及其機(jī)械特性有著重要的意義。當(dāng)異步電動機(jī)處于電動狀態(tài)運行時，電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速n同向。轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動時，n=0,；當(dāng)時，，可知異步電動機(jī)處于電動狀態(tài)時，轉(zhuǎn)差率的變化范圍總在0和1之間，即0＜s＜1。一般情況下，額定運行時=1%～5%。5.1.3異步電機(jī)的工作原理第十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日5.2異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生定子繞組通入三相交流電流旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子電流與磁場作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩運轉(zhuǎn)問題:旋轉(zhuǎn)磁場又是如何產(chǎn)生的呢?第十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日iAiBiCABCXYZiA=ImsintiB=Imsin(t–120)iC=Imsin(t+120)iAiBiC相序A-B-C

對稱三相電流流入對稱三相繞組。

tiO5.2.1異步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場第二十頁，共四十六頁，2022年，8月28日iAt=0°tiAZBXCYiA=0iB為負(fù)值iC為正值NS0°電流的流入端用+

表示iBiC電流的流出端用?

表示O5.2.2異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生第二十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日tt=60°iAZBXCYNS60°iC

=0iB為負(fù)值iA為正值iAiBiCO5.2.3異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生第二十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日t=90°AZBXCYNS90°iA為正值iB為負(fù)值iC為負(fù)值tiiAiBiCO5.2.4異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生第二十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日t=180°AZBXCYiA=0iB為正值iC為負(fù)值180°NStiiAiBiCO5.2.5異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生第二十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日t=0°AZBXCYNS0°Nt=180

AZBXCYS180°t=90°AZBXCYNS90°t=60AZBXCYNS60°5.2.6異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生第二十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日空間相差120o角的三相繞組，通入對稱三相電流時，產(chǎn)生的是一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，當(dāng)電流經(jīng)過一個周期變化時，磁場也沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)了一周(在空間旋轉(zhuǎn)的角度為360o)。綜上分析可以得出：第二十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日tiiAiBiCOABCXYZiAiC9060°0AZBXCYNS0°AZBXCYNS60°相序A-C-B-AAZBXCYNS90°iB5.3.1改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向第二十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日

改變流入三相繞組的電流相序，就能改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向；改變了旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，也就改變了三相異步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。綜上分析可以得出：第二十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日要正確使用電動機(jī)，必須要看懂銘牌。今以Y132M-4型電動機(jī)為例，來說明銘牌上各個數(shù)據(jù)的意義。三相異步電動機(jī)型號Y132M-4功率7.5KW頻率50Hz電壓380V電流15.4A接法△轉(zhuǎn)速1440r/min絕緣等級B工作方式連續(xù)年月編號××電機(jī)廠此外，還有功率因數(shù)0.85，效率87%。6.1電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)第二十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日為了適應(yīng)不同用途和不同工作環(huán)境的需要，電動機(jī)制成不同的系列，每種系列用各種型號表示。型號說明：Y132M-4三相異步電動機(jī)磁極數(shù)機(jī)座中心高機(jī)座長度代號（S-短機(jī)座；M-中機(jī)座；L-長機(jī)座）6.1.1電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)-型號第三十頁，共四十六頁，2022年，8月28日產(chǎn)品名稱異步電動機(jī)繞線式異步電動機(jī)防爆型異步電動機(jī)高起動轉(zhuǎn)矩異步電動機(jī)新代號漢字意義老代號Y異異繞異爆異起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQO6.1.1電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)-型號第三十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日U1U2V1V2W1W2U1U2V1V2W1W2U1V1W1W2U2V2接電源U1V1W1W2U2V2接電源6.1.2電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)-接法第三十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日3、電壓銘牌上所標(biāo)的電壓值是指電動機(jī)在額定運行時定子繞組上應(yīng)加的線電壓。4、電流銘牌上所標(biāo)的電流值是指電動機(jī)在額定運行時定子繞組的線電流。5、功率與效率銘牌上所標(biāo)的功率值是指電動機(jī)在額定運行時軸上輸出的機(jī)械功率值。所謂效率就是輸出功率與輸入功率的比值。6.1.3電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)-其他參數(shù)第三十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日6、功率因數(shù)因為電動機(jī)是電感性負(fù)載，定子相電流比相電壓滯后一個角。cos就是功率因數(shù)。7、轉(zhuǎn)速由于生產(chǎn)機(jī)械對轉(zhuǎn)速的要求不同，需要生產(chǎn)不同磁極數(shù)的異步電動機(jī)，因此有不同的轉(zhuǎn)速等級。最常用的是四磁極的（n0=1500r/min)。8、絕緣等級絕緣等級是按電動機(jī)繞組所用的絕緣材料在使用時容許的極限溫度來分級的。所謂極限溫度，是指電動機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)中最熱點的最高容許溫度。絕緣等級極限溫度（0C）AEB105120130YFHC90155180大于1806.1.3電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)-其他參數(shù)第三十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日9．防護(hù)等級防護(hù)等級表示三相電動機(jī)外殼的防護(hù)等級，其中IP是防護(hù)等級標(biāo)志符號，其后面的兩位數(shù)字分別表示電機(jī)防固體和防水能力。數(shù)字越大，防護(hù)能力越強(qiáng)，如IP44中第一位數(shù)字“4”表示電機(jī)能防止直徑或厚度大于1毫米的固體進(jìn)入電機(jī)內(nèi)殼。第二位數(shù)字“4”表示能承受任何方向的濺水。6.1.3電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)-其他參數(shù)第三十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日機(jī)械方面的原因電氣方面的原因7.三相交流電動機(jī)常見故障第三十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日軸承過熱電動機(jī)振動大電動機(jī)運行有異音7.1機(jī)械方面故障原因第三十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日滑脂過多或過少；油質(zhì)不好含有雜質(zhì)；軸承與軸頸或端蓋配合不當(dāng)；電動機(jī)軸彎曲。

7.1.1軸承過熱第三十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日由于磨損軸承間隙過大；氣隙不均勻；轉(zhuǎn)子不平衡；轉(zhuǎn)軸彎曲；機(jī)殼或基礎(chǔ)強(qiáng)度不夠；電動機(jī)地腳螺絲松動；籠型轉(zhuǎn)子開焊斷路；繞線轉(zhuǎn)子斷路；定子繞組故障。

7.1.2電動機(jī)振動大第三十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日轉(zhuǎn)子與定子絕緣紙或槽楔相擦；軸承磨損或油內(nèi)有砂粒等異物；軸承缺油；風(fēng)道填塞或風(fēng)扇擦風(fēng)罩；定轉(zhuǎn)子鐵芯相