電子電工技術(shù)5-3

電工電子技術(shù)

教學(xué)課件

(模塊5變壓器與電動(dòng)機(jī))

丁衛(wèi)民編單元3三相異步電動(dòng)機(jī)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)（1）定子

電機(jī)固定不動(dòng)的部分叫定子。主要由機(jī)座、鐵心和定子繞組等組成如上圖，三相定子繞組嵌放在定子鐵心槽內(nèi)，定子繞組的三個(gè)首端為U1、V1、W1，末端為U2、V2、W2，都由機(jī)座上的接線盒中引出。

根據(jù)三相定子繞組的額定電壓及電源的線電壓的關(guān)系，三相定子繞組可接成星形或三角形。（2）

轉(zhuǎn)子

三相異步電動(dòng)機(jī)鼠籠式轉(zhuǎn)子由鐵心和繞組構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖，轉(zhuǎn)子鐵心由硅鋼片疊成，并固定在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子繞組（通常用銅條）為鼠籠狀，通常用鋁澆鑄而成。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理1.三相電流的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組，是由在空間彼此相隔1200的三組相同的線圈（即三相對(duì)稱繞組）組成，各相繞組的始端分別由U1、V1、W1表示，末端分別以U2、V2、W2表示。定子繞組聯(lián)接成Y形或Δ形。當(dāng)三相定子繞組通有三相交流電流后，它們?cè)谵D(zhuǎn)子空間的合成磁場(chǎng)將隨電流的變化而在空間不斷地旋轉(zhuǎn)，這就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。定子繞組接線和三相電流波形及t0~t1時(shí)刻的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（又稱同步轉(zhuǎn)速）的轉(zhuǎn)速n1與交流電源的頻率f1有關(guān)，同時(shí)也與電動(dòng)機(jī)定子繞組的磁極對(duì)數(shù)p有關(guān)。它們之間的關(guān)系為：2.三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理靜止的、自行閉合的轉(zhuǎn)子在空間受到旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用，由于之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流而成為載流導(dǎo)體。在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，受電磁力的作用而對(duì)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生作用方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向一致的電磁轉(zhuǎn)矩，因此轉(zhuǎn)子就順著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。

轉(zhuǎn)動(dòng)原理圖如下：若使旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向也隨之而改變。因此，若要讓三相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，只需把電機(jī)定子繞組與三相電源連接的三根導(dǎo)線任意兩根對(duì)調(diào)即可。*三.三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性（1）、轉(zhuǎn)差率若電機(jī)轉(zhuǎn)速為n2,則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速為n1-n2,此相對(duì)轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速之比，稱為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率，用S表示，即轉(zhuǎn)差率是分析異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性的一個(gè)重要數(shù)據(jù)。（1）轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)：n2=0，S=1（2）電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)：n2趨近于n1，S趨近于零。（3）一般情況下:0<S<1之間。三相異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)差率很小，即SN≈0.02

0.06。（2)、電磁轉(zhuǎn)矩三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)所決定的轉(zhuǎn)矩常數(shù)CT、磁極的平均磁通Φ、轉(zhuǎn)子電流I2及轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)cos

2有關(guān)，可以證明它們之間的關(guān)系為T=CTΦI2cos

2

代入有關(guān)量之后，得到電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系：并繪出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系曲線：(3)、機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，即n2=f（T）曲線。特性分析：（1）AB段

穩(wěn)定工作區(qū)，在此區(qū)段內(nèi)n2隨著T的增大而略有下降。電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)在此區(qū)段內(nèi)，在距離Tm較遠(yuǎn)的地方，并具有較大的過(guò)載能力。（2）BC段

非穩(wěn)定區(qū)，在此區(qū)段內(nèi)，電磁轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的下降而減小。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)一瞬間，轉(zhuǎn)矩稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst。當(dāng)Tst大于電機(jī)軸上負(fù)載轉(zhuǎn)矩TZ時(shí)，轉(zhuǎn)子逐漸加速，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩沿著n2=f（T）曲線CB上升，經(jīng)最大轉(zhuǎn)矩Tm后又BA下降。當(dāng)T等于電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩Te時(shí)，電動(dòng)機(jī)就以額定轉(zhuǎn)速ne穩(wěn)定運(yùn)行電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的幾個(gè)概念：①

電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力(2.0～2.2)②電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)能力（1.7～2.2）可見(jiàn)（1）異步電動(dòng)機(jī)工作在穩(wěn)定區(qū)內(nèi)時(shí)，具有硬的機(jī)械特性，即隨著負(fù)載的變化而轉(zhuǎn)速變化很小；

（2）異步電動(dòng)機(jī)具有較大的過(guò)載能力和起動(dòng)能力；

（3）異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩外加電源電壓的平方成正比，即電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)電源電壓的變化十分敏感。

四、三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)電動(dòng)機(jī)的銘牌:

（1）型號(hào)

（M、S、L分別表示中、短、長(zhǎng)機(jī)座）（2）額定電壓指電動(dòng)機(jī)定子繞組按銘牌上規(guī)定接法時(shí)應(yīng)加的線電壓值。（3）接法

現(xiàn)在生產(chǎn)的額定電壓為380V，4KW以上的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)均為D形（三角形）接法。（4）額定功率Pe

指電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)不過(guò)熱，軸上所能輸出的機(jī)械功率。電動(dòng)機(jī)額定功率與額定轉(zhuǎn)矩之間的換算關(guān)系為(5)額定電流

電動(dòng)機(jī)軸上輸出額定功率時(shí)，定子電路取用的線電流。(6)額定轉(zhuǎn)速

指電動(dòng)機(jī)滿載時(shí)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。(7)