三相異步電動(dòng)機(jī)-郭曉東課件

模塊六三相異步電動(dòng)機(jī)定子鐵芯及定子繞組定子端蓋及軸承端蓋及軸承轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵芯及轉(zhuǎn)子繞組接線盒機(jī)殼及底座6.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理

一、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)1.定子定子由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座等組成。

定子繞組機(jī)座定子鐵心U1U2三相定子繞組（U相）定子鐵心沖片U2U1W1W2V2V1定子鐵芯V1

V2U1

U2W1W2三相異步電動(dòng)機(jī)具有三相對(duì)稱的定子繞組：匝數(shù)相同，空間排列互差120°定子繞組U1U2V1V2W1W2首端末端根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)的不同分為：轉(zhuǎn)子鐵心沖片轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)軸籠型轉(zhuǎn)子去掉鐵心后的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條（轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)嵌有鑄鋁導(dǎo)條）籠型轉(zhuǎn)子繞線型轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)嵌有三相繞組）2.轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。

3.附件電機(jī)的附件有風(fēng)葉罩、風(fēng)葉、端蓋、軸承、外殼、接線盒等。

風(fēng)葉罩風(fēng)葉端蓋外殼軸承接線盒二、三相異步電動(dòng)機(jī)的連接方式電動(dòng)機(jī)定子繞組的接線方式應(yīng)與銘牌標(biāo)示一致。若為星形連接，應(yīng)將尾端連接在一起，即U2、V2、W2連接在一起。若為三角形連接，應(yīng)采取首尾相連，即U1與W2接，U2與V1接，V2與W1接；繞組作星形連接的正確接法繞組作三角形連接的正確接法若將三相定子繞組接成星形，并在首端U1、V1、W1通入三相交流電源，就有三相對(duì)稱電流通過三相繞組。設(shè)流入U(xiǎn)相繞組的電流iA，初相位為零，則各相電流的瞬時(shí)函數(shù)表達(dá)式為U1U2V1V2W1W21.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生o三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

i>0:

首端流入，尾端流出。U1V2W1V1W2U2規(guī)定

i<0:

尾端流入，首端流出。o(?)電流出()電流入××t=0時(shí)刻：iC為正，從W1端流入，從W2端流出iB為負(fù)，從V2端流入，從V1端流出iA>0,iB<0,iC<0iA>0,iB<0,iC=0iA=0,iB<0,iC>0U1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場合成磁場方向向下合成磁場旋轉(zhuǎn)60°合成磁場旋轉(zhuǎn)90°600i0iAiBiC2900結(jié)論：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：一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過360°U1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W22.旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向從上圖可以看出，從通入iA的繞組轉(zhuǎn)向通入iB的繞組再轉(zhuǎn)向通入iC的繞組任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線，則旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)。3.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速p=1時(shí):電流每變化一個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間旋轉(zhuǎn)一圈電流每秒變化f1周期,工頻：

f1=50HZ同步轉(zhuǎn)速：p=2時(shí):電流每變化一個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間旋轉(zhuǎn)半圈同步轉(zhuǎn)速：p=n時(shí):電流每變化一個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間旋轉(zhuǎn)1/n圈同步轉(zhuǎn)速：旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，記為n0極對(duì)數(shù)每個(gè)電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與頻率f1和極對(duì)數(shù)p有關(guān)?？梢?旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與極對(duì)數(shù)p的關(guān)系4.三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理AXYCBZ定子三相繞組通入三相交流電方向:順時(shí)針磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體右手定則感應(yīng)電動(dòng)勢E20旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電流I2旋轉(zhuǎn)磁場左手定則電磁力FF電磁轉(zhuǎn)矩T轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為

nF結(jié)論：●轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致●轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速

n<n0

(故稱為異步電動(dòng)機(jī)）（若n=n0則：轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割旋轉(zhuǎn)磁場、無電流、無轉(zhuǎn)距→n↓)

●改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向就可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理可總結(jié)為：電生磁——磁生電——磁電生力電機(jī)轉(zhuǎn)。即當(dāng)電機(jī)的定子繞組通人三相交流電時(shí)，在定子繞組周圍產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也就是轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線，在轉(zhuǎn)子繞組上產(chǎn)生感生電流。載有感生電流的導(dǎo)體繼續(xù)切割磁力線，所以，具有感生電流的有效導(dǎo)體就受到了電磁力的作用。這些力繞轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所以，電機(jī)就轉(zhuǎn)了起來。

6.2電動(dòng)機(jī)的嵌線

一、三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組(一)概述

1．繞組的展開圖設(shè)想把定子鐵心沿軸向切開并把它展開拉平，這樣就把圓筒形的定子畫成平面圖，可把繞組的分布和連接方法畫在平面圖上，這就成為電機(jī)繞組的展開圖。定子鐵心切開定子鐵心展開圖定子繞組展開圖

2．繞組的分類

(1)按相數(shù)分有單相、兩相和三相繞組。(2)按繞組節(jié)距長短分有整距、短距和長距繞組。(3)按槽內(nèi)層數(shù)分有單層、雙層和單雙層繞組。(4)按繞組形狀分有同心式，鏈?zhǔn)?、交叉式，疊繞和波繞等形式。

3．繞組的基本概念（1）線圈

線圈是由單匝或多匝串聯(lián)而成，是組成交流繞組的基本單元。每個(gè)線圈放在鐵心槽內(nèi)的直線部分稱為有效邊，槽外部分稱為端部

(2)電角度與機(jī)械角度

電機(jī)圓周在幾何上分成360°，這個(gè)角度稱為機(jī)械角度。

電角度=p×機(jī)械角度(3)極距

極距是指沿定子鐵心內(nèi)圓每個(gè)磁極所占有的定子槽數(shù)，即

(4)節(jié)距y節(jié)距是指每個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊所間隔的槽數(shù)。當(dāng)y=時(shí)為整距繞組；

y<時(shí)為短距繞組；

y>時(shí)為長距繞組。式中Z——定子鐵心的總槽數(shù)

P——磁極對(duì)數(shù)（5)槽距角a槽與槽之間所間隔的電角度。（6)每極每相槽數(shù)q每相繞組在每個(gè)磁極下占有的槽數(shù)，叫做每極每相槽數(shù)，用字母q表示。

式中m為定子繞組相數(shù)二、定子繞組展開圖的繪制

現(xiàn)以z=24、m=3、2P=4。短距單層繞組的三相籠式異步電動(dòng)機(jī)為例來說明定子繞組展開圖的繪制過程。1、定子繞組展開圖的繪制步驟（1）畫槽標(biāo)號(hào)。在紙上等距離地把電動(dòng)機(jī)的定子槽畫成平行線。因電動(dòng)機(jī)定子為24槽，故畫24根平行線代表槽數(shù)，并標(biāo)明每個(gè)槽的序號(hào)，如圖所示。畫槽標(biāo)號(hào)（2）定極距確定每個(gè)磁極下所占的槽數(shù)。即定極距=24／4=6槽N從第一槽的前半槽起，至最末一槽的后半槽畫長線，線的長度代表電動(dòng)機(jī)的總電角度。再按電動(dòng)機(jī)的磁極數(shù)來等分，每一等份代表一個(gè)極距，相當(dāng)于180°電角度，然后依次標(biāo)出極性。極性的排列為N、S、N、S。SNS（3）標(biāo)電流方向按照同一極性下導(dǎo)線的電流方向相同，不同極性下導(dǎo)線的電流方向相反的原則畫出電流方向。在下圖中設(shè)N極下各線圈邊的電流方向都向上，則S極下各線圈邊的電流方向都向下。標(biāo)電流方向NSNS（4）分相帶。每個(gè)磁極下的槽數(shù)按相數(shù)均分成三個(gè)相帶，每個(gè)相帶占60°電角度，即每極每相槽數(shù)q=Z／2pm=24／4×3=2槽。分相帶NSNSUWVUWVUWVUWV（5）確定繞組節(jié)距y

采用短距繞組，故其節(jié)距y=5,即一個(gè)線圈的一個(gè)有效邊若嵌在第2槽，則另一有效邊便嵌在第7槽。（6）確定各相繞組的引出線

各相繞組在空間位置上彼此互差120°電角度，每相鄰兩個(gè)槽間的電角度為P×360°/Z=2×360°/24=30°,120°電角度的兩相繞組所隔開的槽數(shù)為120°／30°=4槽，即U相繞組的首端U1選定在第2槽，則V相的首端V1應(yīng)在第6槽，W相的首端W1應(yīng)在第10槽;又因每極每相槽數(shù)為2，則三相繞組應(yīng)占有的槽號(hào)為：

U相：1、2；7、8：13、14；19、20；

V相：5、6；11、12；17、18；23、24；

W相：9、10；15、16；21、22；3、4：（7）順著電流方向把同相線圈連接起來。U相線圈的連接順序可表示如下：（2～7）（8～13）（14～19）（20～1）U1U2V相線圈的連接順序可表示如下：（6～11）（12～17）（18～23）（24～5）V1V2W相線圈的連接順序可表示如下：（10～15）（16～21）（22～3）（4～9）W1W2NSNSUWVUWVUWVUWV119U1U2523V1V2W1W2120o120o三、定子繞組嵌線方法嵌線的方法為：嵌一空一吊二即：嵌一(如嵌第7槽)、空一(如空第8槽)、嵌一(如嵌第9槽)、空一（如空第10槽），依次進(jìn)行，到全部線圈邊嵌完為止；為了使繞組排列整齊美觀．在嵌入第一、第二個(gè)線圈邊7、9后，必須把它們另一邊2、4先行吊起，待線圈邊3、5嵌入后，再行嵌入，這種嵌線方法可歸納為“嵌一空一吊二”。嵌一空一嵌一空一歸納為“嵌一空一吊二”（如嵌7、9槽吊2、4槽）首U首U首U首U尾U尾U尾U尾U首V首V首V尾V尾V尾V尾V首V首W首W首W首W尾W尾W尾W尾W把同相線圈按“尾-尾”相