項目2 三相異步電動機的運行與應用《電機與電氣控制技術》教學課件

《電機與電器控制技術》?精品課件合集第X章XXXX模塊2三相異步電動機的運行與應用任務2.1三相異步電動機的工作原理與基本結構模塊2

三相異步電動機的運行與應用任務描述任務描述：按照步驟對三相異步電動機進行拆卸，記錄操作中的工藝要求，對拆卸后的三相異步電動機進行內(nèi)部結構的認識，并分析三相異步電動機的工作原理。任務實施鼠籠型異步電動機主要部件拆分圖轉子定子風扇

冷空氣流

罩殼（非驅動端）端蓋（驅動端）（1）定子——主要用來產(chǎn)生旋轉磁場，它由定子鐵心、定子繞組、機殼組成。定子鐵心：是電動機磁路的一部分，為了降低鐵心損耗，采用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，硅鋼片間彼此絕緣。鐵心內(nèi)圓周上分布有若干均勻的平行槽，用來嵌放定子繞組。2.知識學習——三相異步電動機的基本結構U1U2V1W1V2W2三相對稱的定子繞組：是電動機定子的電路部分，應用絕緣銅線或鋁線繞制而成。三個外形、尺寸、匝數(shù)都完全相同、首端彼此互隔120o、對稱地放置到定子槽內(nèi)的三個獨立的繞組2.知識學習——三相異步電動機的基本結構定子繞組接線：三相異步電動機定子繞組的三個首端U1、V1、W1和三個尾端U2、V2、W2(也可用A-X，B-Y，C-Z)，都從機座上的接線盒中引出。一般功率在3kW以下者采用星形接法（Y），在4kW以上者采用三角形接法（△）。

W1V1U1W2U2V2W1V1U1W2U2V2Y形接法△形接法首端接線柱尾端接線柱連接片連接片（尾端連接到一點）（首尾端相連）2.知識學習——三相異步電動機的基本結構機殼：作用是支承定子鐵心和固定整個電機。包括：機座、2個端蓋、接線盒、風扇罩等。機座一般采用鑄鐵鑄造,端蓋固定在機座兩端。機座2.知識學習——三相異步電動機的基本結構（2）轉子——主要用來產(chǎn)生旋轉力矩，拖動生產(chǎn)機械旋轉。它由轉子鐵心、轉子繞組、轉軸構成。轉子鐵心：轉子鐵心也屬于磁路的一部分，也用0.5mm的硅鋼片疊壓而成。2.知識學習——三相異步電動機的基本結構

鼠籠型轉子鼠籠型轉子鐵心和繞組結構示意圖轉子繞組：用來感應出電勢、電流，推動轉軸在電磁力矩作用下旋轉。2.知識學習——三相異步電動機的基本結構

三相繞線型轉子結構是繞組的三個出線端子接到固定在轉軸上的三銅環(huán)上，通過電刷引出。2.知識學習——三相異步電動機的基本結構2.知識學習——三相異步電動機的基本結構（3）氣隙異步電動機的氣隙比同容量的直流電動機的氣隙要小得多。中型異步電動機的氣隙一般為0.12～2mm。電動機中的電磁定律1．安培環(huán)路定理（或稱全電流定理）（1）磁感應強度B。磁感應強度B用來表示磁場的大小和方向。將磁力線上每點的切線方向規(guī)定為磁感應強度的方向，用磁力線的疏密程度表示磁感應強度的大小。

（2）磁通量Φ。穿過磁場中某一截面S的磁力線數(shù)稱為通過該截面的磁通量，簡稱磁通(Φ)。

若磁場均勻，且磁場與截面垂直，則Φ=BS

。

因此，磁感應強度又稱磁通密度。

（3）磁場強度H。

（4）全電流定律。磁場中沿任一閉合回路l對磁場強度H的線積分等于該閉合回路所包圍的所有導體電流的代數(shù)和。

（3）磁場強度H。

（4）全電流定律。磁場中沿任一閉合回路l對磁場強度H的線積分等于該閉合回路所包圍的所有導體電流的代數(shù)和。

若閉合回路沿線長度為L，磁場強度H處處相等，且閉合回路所包圍的總電流由通過電流i的N匝線圈提供，則HL=Ni

。

2．磁路的歐姆定律

磁路的歐姆定律與電路的歐姆定律不同之處：

①電路中有電流就有功率損耗，而在磁路中的恒定磁通下沒有功率損耗；

②電流全部在導體中流動，而在磁路中沒有絕對的磁絕緣體，除在鐵芯的磁通外，空氣中也有漏磁通；

③電阻為常數(shù)，磁阻為變量；

④對于線性電路可應用疊加原理，而當磁路飽和時為非線性電路，不能應用疊加原理。

3．電磁感應定律

磁場變化會在線圈中產(chǎn)生感應電動勢，感應電動勢的大小與線圈的匝數(shù)N和線圈所交鏈的磁通對時間的變比率成正比，這是電磁感應定律。

3．電磁感應定律

磁場變化會在線圈中產(chǎn)生感應電動勢，感應電動勢的大小與線圈的匝數(shù)N和線圈所交鏈的磁通對時間的變比率成正比，這是電磁感應定律。

通常，電動機中的感應電動勢根據(jù)其產(chǎn)生原因的不同，可以分為三種——自感電動勢、互感電動勢、切割電動勢。

（1）自感電動勢eL

當線圈中流過交變電流i時，由i產(chǎn)生的與線圈自身交鏈的磁鏈隨時間發(fā)生變化，由此在線圈中產(chǎn)生的感應電動勢稱為自感電動勢，用eL表示。

（2）互感電動勢eM

在相鄰的兩個線圈中，當線圈1中的電流i1交變時，它產(chǎn)生的與線圈2相交鏈的磁通Φ

21也產(chǎn)生變化，由此在線圈2中產(chǎn)生的感應電動勢稱為互感電動勢，用eM2表示。

（3）切割電動勢e

如果磁場恒定不變，導體或線圈與磁場的磁力線之間有相對切割運動時，在線圈中產(chǎn)生的感應電動勢稱為切割電動勢，又稱速度電動勢。若磁力線、導體與切割運動三者方向相互垂直，則由電磁感應定律可知切割電動勢的計算公式為：

e=Blv

4．電磁力定律

載流導體在磁場中會受到電磁力的作用。當磁場力和導體方向相互垂直時，載流導體所受的電磁力的計算公式為：

F=BlI

電動機中的電磁功率損耗

銅損：銅損是由線圈的電阻所引起的，其損耗值的大小與流過線圈的電流的平方成正比，與電阻值的大小成正比，與時間長短成正比。

電動機中的電磁功率損耗

銅損：銅損是由線圈的電阻所引起的，其損耗值的大小與流過線圈的電流的平方成正比，與電阻值的大小成正比，與時間長短成正比。

渦流損耗：電動機中的鐵芯材料含有金屬成分，當鐵芯通過交變磁通時，與磁力線正交的平面中產(chǎn)生感應電動勢，從而形成感應電流，這種電流在鐵芯內(nèi)自成閉合回路，很像水的漩渦，因此叫做渦電流，簡稱渦流。因渦流而導致能量損耗稱為渦流損耗，此損耗是純粹的熱損耗。渦流損耗的大小與磁場的變化頻率、渦流電阻的大小等因素有關。

電動機中的電磁功率損耗

銅損：銅損是由線圈的電阻所引起的，其損耗值的大小與流過線圈的電流的平方成正比，與電阻值的大小成正比，與時間長短成正比。

渦流損耗：電動機中的鐵芯材料含有金屬成分，當鐵芯通過交變磁通時，與磁力線正交的平面中產(chǎn)生感應電動勢，從而形成感應電流，這種電流在鐵芯內(nèi)自成閉合回路，很像水的漩渦，因此叫做渦電流，簡稱渦流。因渦流而導致能量損耗稱為渦流損耗，此損耗是純粹的熱損耗。渦流損耗的大小與磁場的變化頻率、渦流電阻的大小等因素有關。

磁滯損耗：由磁滯引起的損耗。

3.問題研討——三相異步電動機如何實現(xiàn)能量轉換?1)旋轉磁場的產(chǎn)生3.問題研討——三相異步電動機如何實現(xiàn)能量轉換?U1U2V1W1V2W2U1U2V1W1V2W2NSNS

wt=00wt=600wt=1200wt=1800U1U2V1W1V2W2SU1U2V1W1V2W2NS3.問題研討——三相異步電動機如何實現(xiàn)能量轉換?U1U2V1W1V2W2U1U2V1W1V2W2U1U2V1W1V2W2U1U2V1W1V2W2wt=00wt=600wt=1200wt=1800NSNSNSNSS四極電動機定子繞組結構和接線圖四極電動機旋轉磁場產(chǎn)生旋轉磁場的條件一是空間對稱的三相定子繞組;

二是通入三相對稱電流。3.問題研討——三相異步電動機如何實現(xiàn)能量轉換?結論：旋轉磁場的旋轉方向取決于繞組中三相電流的相序。2)旋轉磁場的轉向如果將定子繞組的三相電源線中的任意兩相交換，則繞組中三相電流的相序即由順時針變?yōu)槟鏁r針，旋轉磁場也相應地逆時針反向旋轉。3.問題研討——三相異步電動機如何實現(xiàn)能量轉換?旋轉磁場的轉速

f1——為電源頻率，我國的電網(wǎng)頻率為50HZ;

p——為電動機的磁極對數(shù);

p123456n1/(r/min)300015001000750600500同步轉速4）工作原理三相交流電源接通三相定子繞組定子繞組產(chǎn)生三相對稱電流三相對稱電流在電機內(nèi)部建立旋轉磁場旋轉磁場與轉子繞組產(chǎn)生相對運動(切割)轉子繞組中產(chǎn)生感應電流感應電流轉子繞組(感應電流)在磁場中受到電磁力的作用在電磁力作用下，轉子逆時針方向開始旋轉，轉速為n

。iAACBXZYiBiC三相異步電動機原理簡圖三相對稱電流旋轉磁場感應電流3.問題研討——三相異步電動機如何實現(xiàn)能量轉換?（1）拆卸定子繞組并找尋每組線圈的連接規(guī)律。

（2）為什么交流電動機會采用不同的轉子形式？

（3）現(xiàn)代交流電動機在結構上有何發(fā)展趨勢？

（4）交流電動機在生產(chǎn)生活中有哪些典型的應用？4.任務拓展任務2.2三相異步電動機的運行模塊2

三相異步電動機的運行與應用任務描述任務描述：對三相異步電動機進行通電前檢查和試車檢查，記錄相關檢查數(shù)據(jù)，理解三相異步電動機空載和短路試驗的目的和方法，掌握定子繞組首尾端的判別方法。任務實施（1）三相異步電動機通電前的檢查1）檢查機械部分的裝配質量。2）測量繞組的絕緣電阻。3）檢查繞組的三相直流電阻。

（2）電動機的空載試車1）運行時檢查電動機的通風冷卻和潤滑情況。2）判斷電動機運行音量是否正常。3）測量空載電流。4）檢查電動機溫升是否正常2.知識學習——三相異步電動機的空載實驗、短路實驗1）空載試驗

測得U1=UN時的I0和P1值，可得勵磁參數(shù)如下：其目的是測定異步電動機的空載電流I0和空載功率p0，進而求得異步電動機的勵磁阻抗rm和xm，并分離出鐵耗pFe和機械損耗pmec。2.知識學習——三相異步電動機的空載實驗、短路實驗又稱為堵轉試驗，測取異步電動機的短路阻抗，即定、轉子繞組的漏阻抗及短路特性。試驗時，為了使短路電流不致太大，應降低電壓進行試驗，一般約為0.4UN以下。2、短路試驗

短路參數(shù)：3.問題研討——如何判別三相異步電動機定子繞組首尾端（1)用36V交流電源和燈泡判別首尾端3.問題研討——如何判別三相異步電動機定子繞組首尾端（2)用萬用表或微安表判別首尾端（1）對三相異步電動機進行空載實驗和短路實驗。（2）三相異步電動機如何進行選配。（3）觀看三相異步電動機常見故障動畫,分析其造成此故障的可能原因4.任務拓展任務2.3三相異步電動機的特性模塊2

三相異步電動機的運行與應用任務描述任務描述：完成一臺小容量三相異步電動機的裝配任務，并整理裝配步驟和工藝要求，理解電機銘牌數(shù)據(jù)和“異步”的含義。任務實施第一步：定子部分。這主要是定子繞組的繞制、連接、嵌放、封槽口、端部整形和接線、繞組的絕緣浸漆與烘干處理等程序。第二步：安放轉子。第三步：加裝端蓋。第四步：裝風扇和風罩。第五步：接好引線，裝好接線盒及銘牌。2.知識學習——異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)含義501.型號：Y2-801-4

2.額定功率：0.55kW

3.額定電壓：380V4.額定電流：1.5A

5.接線方法：Y接法

6.額定頻率：50Hz

7.額定轉速：1390rpm8.工作方式：連續(xù)工作制S19.絕緣等級：F級10.防護等級：IP5411.標準編號：JB/T8680.1-1998

12.重量：13kg13.生產(chǎn)日期：05年5月14.產(chǎn)品編號：233815.生產(chǎn)企業(yè)：淮安市匯利達工貿(mào)有限公司大禹電機廠轉子的轉速n與旋轉磁場的同步轉速n11.方向相同2.大小不同n1>nn1=n相對靜止無感應電動勢無