電工電子技術 課件 4任務二、三相異步電動機的認識

任務二、三相異步電動機的認識電工電子技術

黃燕華任務導學電動機是一種把電能轉換成為機械能的電工設備，是應用最多、最廣的動力機械。三相異步電動機具有構造簡單、工作可靠、使用維護方便、價格便宜等優(yōu)點，因而被廣泛應用。據(jù)統(tǒng)計，在我國電動機總用量中大約有８５％是三相異步電動機，舉出幾個電動機具體的應用案例。

任務導學1.機床：機床內部的電動機帶動切削工具進行高速、精度的切削加工，如車床、銑床等。2.輸送帶：生產線上的輸送帶通過電動機帶動，將工件直接運輸?shù)较鄳墓ば蛱帯?.泵：泵內部的電動機帶動葉輪旋轉，實現(xiàn)液體輸送，廣泛應用于各種液體輸送場合。4.洗衣機：洗衣機內部的電動機驅動恒定速度的轉子，在水箱中形成等速旋轉的水流，使衣物達到深度清洗的效果。5.吸塵器：吸塵器的電動機帶動旋轉的吸塵器頭，產生強大的吸力，將灰塵、細菌等雜質吸盡。6.空調：空調內部的電動機帶動壓縮機轉動，將熱量從室內排放至室外，實現(xiàn)制冷效果。7.冰箱：冰箱內部的電動機通過循環(huán)制冷使食品保持新鮮，并能夠進行快速冷凍。任務情境機床工作中需要各種電動機，比如，帶動主軸旋轉的電動機、供給刀具冷卻液用的冷卻泵電動機，還有快速移動刀架用的電動機，這些電動機是三相異步電動機，簡要分析異步電動機的起動原理、構造及其參數(shù)。任務實施１)什么是旋轉磁場?三相異步電動機如何產生旋轉磁場?２)闡述三相異步電動機的轉動原理。３)如何改變三相異步電動機的轉向?４)簡述三相異步電動機的組成結構。５)寫出表４-１中三相異步電動機銘牌數(shù)據(jù)的含義。知識鏈接一、三相異步電動機的轉動原理二、三相異步電動機的構造三、三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)四、元件檢測

一、三相異步電動機的轉動原理電工電子技術

黃燕華三相異步電動機的轉動原理一.轉動原理nn1NSn1F·F外力拖動蹄性磁鐵旋轉，形成空間旋轉磁場，旋轉方向為順時針，轉速n1。旋轉磁場蹄性磁鐵轉子短路線圈

模型機

（一）轉動原理

電磁感應定律---右手定則電磁力定律---左手定則轉子導電銅條與旋轉磁場之間發(fā)生相對運動，產生感應電動勢，方向由右手定則確定。n1NSn1F·Fn電磁力F使轉子與旋轉磁場同方向（順時針）轉動，轉速n。在感應電動勢的作用下，產生轉子電流。轉子電流與磁場相互作用，產生電磁力F，方向用左手定則確定。同理，當磁場逆時針方向轉動時，轉子也將逆時針方向轉動。二.旋轉磁場的產生極性與強弱（每極下的磁通量）不變，以確定的方向和轉速在空間旋轉的磁場。在對稱三相繞組中通入對稱三相電流，即可產生旋轉磁場。對稱三相繞組對稱放置在定子鐵心圓周的內表面如圖所示。對稱三相繞組可做星形或三角形連接。以星形連接為例三相繞組首端外接三相電源,三相電流的正方向自繞組的首端指向末端。WUViViWU1V1W1iUVWU1U2V2V1W2W1UiU⊙⊙⊙iViWW1iW（一）兩極旋轉磁場的產生VWU1U2V2V1W2W1UiU⊙⊙⊙iViWiU=ImsintiV=Imsin(t-120)iW=Imsin(t+120)相序U→V→W對稱三相電流

ti0iUiViW

ti0iUiViW60°180°90°UViUWU1V1W1iVU2⊙W1V2U1V1W2SN⊙ωt=60°WUViViWU1V1W1W1⊙⊙V2U1V1W2NSU2ωt=0°ωt=90°NSW2U2U1⊙⊙⊙V1V2W1UVWiUiViWU1V1W1W1iViWV1U1UVWNSW1V2U1V1W2U2⊙⊙ωt=180°W1⊙⊙V2U1V1W2NSU2U2⊙W1V2U1V1W2SN⊙ωt=60°ωt=0°ωt=90°NSW2U2U1⊙⊙⊙V1V2W1NSW1V2U1V1W2U2⊙⊙ωt=180°結論對稱放置(空間位置差120o角)的對稱三相繞組，通入對稱三相電流時，在空間產生強弱不變、轉速恒定的旋轉磁場。（二）旋轉磁場的旋轉方向由三相繞組通入三相電流的相序決定。相序U→V→W旋轉磁場在空間的旋轉方向從U相繞組→V相繞組→W相繞組。旋轉磁場順時針方向轉動。改變通入三相電流的相序，如將V相、W相繞組與電源的連線對調，旋轉磁場將逆時針方向轉動。iUUU1iViWVWV1W1UU1iUVWiViWV1W1相序U-W-V相序U-V-W（三）同步轉速同步轉速n1

r／min（每分鐘的轉數(shù)）。旋轉磁場相對于靜止空間的轉速稱為同步轉速。以上分析的是二極旋轉磁場（磁極對數(shù)p=1），交流電變化一個周期，旋轉磁場在空間旋轉一周。交流電頻率f1=50Hz，則同步轉速

n1=50×60=3000r／min增加磁極對數(shù)p=2（四極旋轉磁場）旋轉磁場的轉速較前者減半。同步轉速改變電動機三相繞組的結構，可使旋轉磁場的磁極對數(shù)p=1、2、……。

表4-2同步轉速n1與磁極對數(shù)p的關系具有p對磁極的旋轉磁場同步轉速(r／min)(四)轉差率s異步電動機的轉動原理是建立在旋轉磁場與轉子導體相對運動的基礎上。因此，轉子的轉速n必定低于旋轉磁場的轉速n1,即n＜n1。正是由于轉子的轉速n與旋轉磁場的轉速n11之間存在差異,這種類型的電動機稱為異步電動機。n與n1之間的異步程度對于電動機的特性有重要影響。轉差率s是表示異步電動機運行狀態(tài)的重要物理量。電動機正常運行時，轉速n接近但略低于同步轉速n1，轉差率s=（n1-1—n）／n1約在(0.015～0.06)之間。轉差率轉子軸上的阻轉矩越大,異步程度越大；反之，則異步程度較小。轉差率s就反映了這種異步程度。電動機起動瞬間n=0s=1理想空載時n=n1

s=0s的變化范圍0～1二、三相異步電動機的構造電工電子技術

黃燕華

三相異步電動機的構造定子

產生旋轉磁場。

轉子

產生感應電流和電磁轉矩。外形三相異步電動機主要部件是由定子和轉子兩大部分組成，此外，還有端蓋、機座、軸承、風扇等部件。端蓋機座定子機座機座端蓋轉子軸承定子一.定子三相異步電動機的定子是由機座、定子鐵心和定子繞組組成。定子繞組機座鐵心定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而成。在定子槽孔中放置三相彼此獨立的繞組U1U2V1V2W1W2三相電源U1V1W1W2U2V2

接線盒三相定子繞組的接法星形連接。三相電源U1U2V1V2W1W2三相定子繞組的接法三角形連接。U1U2V1V2W1W2三相電源U1V1W1W2U2V2

接線盒三相電源

是由嵌放在轉子鐵心槽內的導電條組成，在轉子鐵心的兩端各用一個導電端環(huán)把所有的導電條連接起來。

籠型轉子二.轉子

由轉子鐵心和繞組組成。轉子鐵心轉子繞組轉子鐵心是由相互絕緣的硅鋼片疊壓而成。籠形鑄鋁轉子

繞線轉子外接電阻電刷滑環(huán)轉子鐵心轉子繞組轉子繞組可變電阻器滑環(huán)電刷轉子手柄繞線轉子結構示意三、三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)電工電子技術

黃燕華三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)一.型號Y系列電動機型號的表示方法示例Y160M4磁極數(shù)機座類別代號S--短機座M--中機座L--長機座表示機座中心高(mm)表示異步電動機銘牌提供電動機的型號、額定值和主要技術數(shù)據(jù)，是正確、合理使用電動機的依據(jù)。二.功率(額定功率)PN電動機在額定狀態(tài)下（電源電壓為額定電壓、電流是額定電流）運行,轉軸上輸出的機械功率。單位W或kW。三.電壓(額定電壓)U1N電動機在額定狀態(tài)下運行,定子繞組所應加的線電壓。四.電流(額定電流)I1N電動機在額定狀態(tài)下運行,輸出額定功率時,定子繞組的線電流。五.接法電動機在額定電壓下運行,定子三相繞組的連接方法。Y系列電動機額定電壓U1N=380VPN≤3kW定子繞組Y連接PN

＞4kW△連接。六.頻率fN我國使用的電力標準頻率是50Hz。七.轉速(額定轉速)nN電動機在額定狀態(tài)下運行時的轉速。八.功率因數(shù)cosφφ是定子繞組相電流滯后相電壓的角度。在額定工作狀態(tài)下,三相異步電動機的功率因數(shù)cosφ約在0.7～0.9之間?？蛰d或輕載運行時，cosφ較低，僅為0.2～0.3。九.效率η在額定工作狀態(tài)下,輸出機械功率PN與輸入電功率P1N之比。效率在接近額定工作狀態(tài)下運行,電動機的效率最高，可達0.9左右。輕載運行時，效率則大大降低。合理選擇電動機的功率具有重要的經濟意義（節(jié)約電能）。四、元件檢測電工電子技術

黃燕華元件檢測1）外觀檢查，轉子轉動靈活，無摩擦雜音，螺絲齊全無松脫，外殼無破裂。2）用萬用表電阻檔測三相繞組的直流電阻，要求三個電阻接近相等，其不平衡度不超過4%，否則可能有局部短路、斷路或匝數(shù)不對稱。

電動機三相繞組直流電阻測量安裝使用1）電動機應妥善接地，接線盒內右下方有接地裝置。必要時亦可利用電動機的底腳或法蘭盤固定螺栓接地。2）按照銘牌上規(guī)定的定子繞組接法接成△聯(lián)結方式或Y聯(lián)結方式。3）電動機一般應有熱保護裝置，并應根據(jù)電動機的銘牌電流調整保護裝置的整定值。4）當電源的頻率與銘牌上的數(shù)值偏差超過1%或電壓偏差超5%時，電動機不能保證連續(xù)輸出額定功率，邊疆工作的電動機，不允許過載。5）電機空載或負載運行時不應有斷續(xù)的或異常的聲響或振動，軸承溫度不應超過95℃。任務實施１)什么是旋轉磁場?三相異步電動機如何產生旋轉磁場?在空間按確定轉速旋轉的磁場，稱為旋轉磁場。三個形狀、尺寸、匝數(shù)等完全相同的繞組U1U2、V1V2和W1W2,其中U1、V1和W1三個對應端分別是三個繞組的首端，U2、V2和W2則分別是三個繞組的末端。將這三相繞組對稱地放置（三相繞組在空間的位置相互差120°）在圓筒狀鐵心的內表面，該鐵心就是電動機的定子鐵心，對稱三相繞組中通入對稱三相電流后，所建立的合成磁場是一個旋轉磁場。給對稱三相繞組通入對稱三相電流，所建立的合成磁場是隨電流交變而在空間旋轉的磁場，即為旋轉磁場。２)闡述三相異步電動機的轉動原理。當轉子銅條置于旋轉磁場下時，在轉子銅條內產生感應電動勢，由于轉子是一個自成閉合回路的線圈，所以在感應電動勢的作用下，產生了轉子電流，根據(jù)電磁力定律，在磁場中與磁感線方向垂直的載流導體將受到電磁力的作用，該電磁力使得電機轉子轉動起來，方向與旋轉磁場的方向一致。３)如何改變三相異步電動機的轉向?旋轉磁場的旋轉方向是由三相繞組通入三相電流的相序決定的，電動機的轉向與旋轉磁場的