《電工電子技術及應用》課件 3-3-1 三相異步電動機的結構及原理

電工電子技術及應用2025/2/18情境1直流電路的等效變換及測試1任務3-3-1三相異步電動機的結構及原理3-3-1三相異步電動機的結構及原理能力目標1、能正確計算三相異步電動機的各種參數(shù)；

2、能改變?nèi)喈惒诫妱訖C的轉(zhuǎn)向。知識目標1、能說出三相異步電動機的結構、原理及機械特性。學習內(nèi)容及目標：高壓異步電動機

磨煤機用電動機

YYR系列大型異步電動機了解常見的電機洗衣機電機油煙機電機電動車電機家用空調(diào)電機發(fā)電機了解常見的電機了解常見的電機(a)普通車床(b)搖臂鉆床(c)自動生產(chǎn)線(d)萬能銑床了解常見的電機7情境3三相異步電動機的使用及維護

三相異步電動機結構簡單、制造容易、運行可靠、維護方便，而且效率高、重量輕、價格低，優(yōu)點非常突出，尤其是隨著電力電子技術的發(fā)展，電動機的缺點正逐步被克服，因此，三相異步電動機在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用。為確保電動機的正確使用和安全運行，工作人員必須熟悉有關電動機的工作原理、安全運行知識，掌握電動機常見故障及處理方法，做到及時發(fā)現(xiàn)和消除電動機事故隱患。本任務主要學習三相異步電動機的結構、工作原理、機械特性以及使用維護、維修等。3-3-1三相異步電動機的結構及原理一、三相異步電動機（一）三相異步電動機的結構三相異步電動機主要由固定不動的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩個基本部分組成。（一）三相異步電動機的結構1、定子（由機座、定子鐵芯、定子繞組組成）

（a）定子

（b）定子鐵芯

（c）定子繞組（一）三相異步電動機的結構

定子

1、機座：起固定和支撐定子鐵芯的作用，一般用鑄鐵制造。（一）三相異步電動機的結構

定子鐵芯

2、定子鐵芯：由厚0.5mm的硅鋼片沖疊而成，鐵芯內(nèi)開有均勻的槽，嵌放定子繞組。（一）三相異步電動機的結構

3、定子繞組：由結構相同的三個對稱繞組組成，空間互差120度，可接成Y或Δ，通入三相對稱電流時，就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。

（一）三相異步電動機的結構4、定子繞組的接線：（一）三相異步電動機的結構電動機接線盒U1V1

W1W2U2V2U1V1

W1U2V2

W2U1V1

W1W2

U2V2星形(Y)聯(lián)結3~U1V1

W1W2

U2V2三角形(△)聯(lián)結3~（一）三相異步電動機的結構4、定子繞組的接線：2、轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子的基本組成部分是轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子鐵芯是由硅鋼片疊成的圓柱體，表面有沖槽，槽內(nèi)安放轉(zhuǎn)子繞組。16情境3三相異步電動機的使用及維護（一）三相異步電動機的結構

2、轉(zhuǎn)子

（a）鼠籠轉(zhuǎn)子（b）轉(zhuǎn)子鐵芯（c）繞線轉(zhuǎn)子根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組結構的不同，三相異步電動機有鼠籠式和繞線式兩種型式。（一）三相異步電動機的結構3、電動機絕緣檢測

（一）三相異步電動機的結構磁鐵閉合線圈（二）三相異步電動機的工作原理

電動機定子鐵芯內(nèi)腔均勻分布著6個槽，槽內(nèi)安放著三個彼此獨立、對稱的三相繞相，3個繞組在空間按120°均布，當向三相定子繞組中通入對稱的三相交流電時，就產(chǎn)生了一個以轉(zhuǎn)速n0沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間旋轉(zhuǎn)的磁場。1、旋轉(zhuǎn)磁場（1）旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生

在異步機中,旋轉(zhuǎn)磁場代替了旋轉(zhuǎn)磁極AYCBZ(?)電流出X(

)電流入（1）旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生

AXYCBZAXBYCZ合成磁場方向：向下（1）旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生

XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得其它電流角度下的磁場方向：（1）旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生

U1V1W1U2V2W2旋轉(zhuǎn)磁場的連續(xù)觀察NSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNS（1）旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生

旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。改變電機的旋轉(zhuǎn)方向的方法：改變相序（換接其中兩相）（1）旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生

將三相中的任意兩相互換(改變相序)，就可實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。三相異步電動機實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)方法：正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)ABCM3~電源ABCM3~電源AXBYCZ此種接法（每相繞組只有一組線圈）下，合成磁場只有一對磁極，則極對數(shù)為1。即：AXYCBZ（3）旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)PC'Y'ABCXYZA'X'B'Z'

將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內(nèi)。形成的磁場則是兩對磁極。AXBYCZ（3）旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)P極對數(shù)C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'（3）旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)P

一個電流周期，P=1時，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過360°。則同步轉(zhuǎn)速（旋轉(zhuǎn)磁場的速度）為：

P=2時，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過180°。則同步轉(zhuǎn)速（旋轉(zhuǎn)磁場的速度）為：（4）旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0

對任意P，同步轉(zhuǎn)速（旋轉(zhuǎn)磁場的速度）為：

（4）旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0

極對數(shù)每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速（4）旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0

電動機轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關系：電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，但

異步電動機無轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運動無轉(zhuǎn)子電動勢（轉(zhuǎn)子導體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電流提示：如果（5）轉(zhuǎn)差率S異步電機運行中:轉(zhuǎn)差率為旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機轉(zhuǎn)速之差。即：電動機啟動瞬間:（轉(zhuǎn)差率最大）例題：1、一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速nN=1460r/min，求電動機在額定負載時的轉(zhuǎn)差率。（5）轉(zhuǎn)差率S1、一臺三相6極異步電動機，在額定負載時的轉(zhuǎn)差率為3%，求電動機的額定轉(zhuǎn)速。（5）轉(zhuǎn)差率S練習

可以看出，轉(zhuǎn)矩T與電源電壓的平方成正比。1、

電磁轉(zhuǎn)矩T（三）三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩和機械特性2、機械特性:

指轉(zhuǎn)速n（或s）與轉(zhuǎn)矩T的關系，其關系曲線如圖所示。38情境3三相異步電動機的使用及維護（三）三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩和機械特性圖3-3-13三相異步電動機的機械

(1)啟動點A：電動機通電瞬間或者通電后轉(zhuǎn)子被固定不轉(zhuǎn)，此時產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn)矩Tst

。此時

Tst體現(xiàn)了電動機帶載啟動的能力。若Tst

>TL電機能啟動，否則將啟動不了。2、機械特性（2）最大轉(zhuǎn)矩點B：在B點處，產(chǎn)生了最大轉(zhuǎn)矩Tmax，反映了電動機帶動最大負載的能力，如果TL>Tmax，電動機將會因帶不動負載而停轉(zhuǎn)。Tmax與電源電壓的平方成正比，大約是額定轉(zhuǎn)矩的2倍左右，工作時，一定令負載轉(zhuǎn)矩TL<Tmax，否則電動機將停轉(zhuǎn)，致使電流過大而燒毀電動機。B點是臨界點，將機械特性曲線分成變化趨勢完全相反的上下兩部分，其中AB段為啟動時必經(jīng)的一段，BD段是正常工作區(qū)域。2、機械特性（3）額定轉(zhuǎn)矩點C：電機在額定電壓下，以額定轉(zhuǎn)速nN運行，輸出額定功率PN時，電機轉(zhuǎn)軸上輸出額定轉(zhuǎn)矩:41情境3三相異步電動機的使用及維護2、機械特性（4）理想空載點D在不帶負載、沒有任何損耗的理想空載狀況下，電動機會運行在D點，此時n=n0,T=0,此時電動機工作電流為零，沒有能量輸入輸出。D點也是臨界點，如果n>n0（如電動汽車下坡），電動機轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線的方向會改變，電動機會變成發(fā)電機。42情境3三相異步電動機的使用及維護2、機械特性（5）電動機的自適應負載能力：

電動