相笼型异步电动机的基本知识.ppt

三相笼型异步 电动机的基本知识,学习要求： 掌握三相异步电动机的基本结构，理解三相异步电动机铭牌数据的意义；对电动机的工作原理有初步的认识；（掌握三相异步电动机的常见故障及原因，具有检测异步电动机常见故障的能力，能够分析异步电动机的典型故障现象及原因。）,（一）电机简介： 1、电机：应用电磁原理实现电能与机械能互换的旋转机械，统称为电机。 2、把机械能转换为电能的电机，称为发电机；把电能转换为机械能的电机，称为电动机。,一、认识三相交流异步电动机,3、,一、认识三相交流异步电动机,各种设备控制线路中的控制对象多为三相交流电动机，而最为广泛的为三相交流异步电动机 。 异步电动机的容量从几十瓦到数千千瓦，占各种电动机总数的90%左右。,优点： 结构简单、制造方便、价格低廉、运行可靠、 坚固耐用、维修方便、运行效率较高等。 缺点： 功率因数较低、调速性能不够好。,一、认识三相交流异步电动机,笼型异步电动机,空调用单相异步电动机,绕线式异步电动机,1、定子-三相异步电动机的静止部分 作用：产生旋转磁场和机械支撑。 由机座、定子铁心、定子绕组组成。,（二）三相异步电动机的基本结构,一、认识三相交流异步电动机,1、定子,机座：起固定和支撑定子铁心的作用，一般用铸铁制造。,一、认识三相交流异步电动机,1、定子,定子铁心：由厚0.5mm的硅钢片冲叠而成，铁心内开有均布的槽，嵌放定子绕组。,一、认识三相交流异步电动机,1、定子,定子绕组：由完全相同的三个绕组组成，空间互差120度，可接成Y、Yn或。,一、认识三相交流异步电动机,2、转子-三相异步电动机的旋转部分 作用：旋转，产生电磁转矩。,由转轴、转子铁心、转子绕组组成。,转子铁心：由厚0.5mm的硅钢片冲叠而成，铁心内开有均布的槽，嵌放转子绕组、或浇铸铝。,一、认识三相交流异步电动机,2、转子 转子绕组：线式绕组、鼠笼式绕组,转子绕组最后都构成了一闭合回路!,一、认识三相交流异步电动机,2、转子,2、转子,3、气隙 异步电动机定、转子之间的气隙很小，中小型异步电动机一般为0.21.5mm。气隙大小对电机性能影响很大，气隙越大，磁阻也越大，产生同样大的磁通，所需的励磁电流I0也越大，电机的功率因数也就越低。但气隙过小，将给装配造成困难，运行时定、转子发生摩擦，而使电机运行不可靠。,一、认识三相交流异步电动机,一、认识三相交流异步电动机,4、结构特点,定子回路和转子回路在物理结构上相对独立，在电路上没有连接，两个回路之间以磁路相互建立联系，通过磁通进行能量的传递。,一、认识三相交流异步电动机,（三）交流异步电动机的额定数据（铭牌）,铭牌上标有的额定数据,额定功率PN：电动机在额定情况下，轴上输出的机械功率。单位：KW。 额定电压UN：电动机额定运行时加在定子绕组上的线电压。单位：V或KV。 额定电流IN：电动机在额定电压下，轴上有额定功率输出时，定子绕组中的线电流。单位：A。 额定频率f1=fN=50Hz,一、认识三相交流异步电动机,额定转速nN:电动机在额定状态时转子的转速。 单位：r/min。 额定功率因数：cosN,铭牌上标有的额定数据,记住这个公式：对于三相异步电动机有：,（三） 交流异步电动机的额定数据（铭牌）,一、认识三相交流异步电动机,三相对称定子绕组,匝数、结构、物理尺寸三组完全相同； 空间布局时，始端与始端之间互差1200，未端与未端之间也相差1200,交流异步电动机接线方法,三相对称定子绕组,交流异步电动机接线方法,始端(B),始端(B),三相定子绕组的连接,定子绕组的Y型连接,交流异步电动机接线方法,三相定子绕组的连接,定子绕组的型连接,交流异步电动机接线方法,小结,三相异步电机的定子即可接成Y或D,有时铭牌上标“电压380/220，Y/” 表示： 电源线电压=380V时，应接成Y 电源线电压=220V时，应接成,交流异步电动机接线方法,含义：由定子绕组产生的磁场，其极性和大小不变，在空间不断旋转的运动磁场。,产生条件：要有多 于两相的绕组，其在空间是对称的； 通入的电流也应在时间上对称，有相位差。 空间对称、参数对称；相序(时间)对称。,旋转磁场的产生,结论：当三相交流电在时间上变化一个周期时，由三相绕组所合成的磁势在空间上旋转1800。,图1 ( a )是三相异步电动机的简图，外部是定子铁心，内部是转子铁心，二者之间是均匀的气隙。定子铁心中嵌放三相定子绕组，每相绕组均只有一个线圈，分别是AX 、BY 、CZ ，三相绕组对称放置，空间互差120。,旋转磁场的产生,定子绕组外接三相电源，流经绕组的电流三相对称，相序为ABC，如图( b )，电流的参考方向是从绕组的末端指向首端。定子绕组中的三相对称电流会产生磁动势，该磁动势在定子铁心、转子铁心、气隙组成的磁路中建立合成磁场，在产生磁场的定子内部，磁力线由S极指向N极，而定子外部的磁力线则由N极指向S极。,旋转磁场的产生,为了研究磁场的变化情况，选取t = 0、t = 90、t = 210、t = 330四个时刻，根据电流的实际方向，定出不同时刻磁场的实际方向，如图1 ( c )所示。由图可见，三相电流产生了一个两极磁场（一对磁极），随着电流的交变，磁场在空间发生旋转，所以，三相对称电流流经三相对称绕组时，产生一个旋转磁场。,旋转磁场的产生,旋转磁场的极数P 由定了绕组的结构决定。,旋转磁场的转速n1(同步转速),旋转磁场的特性,旋转磁场的旋转方向（顺时针 / 逆时针）,由定子绕组在铁芯中的空间布局和三相绕组流过的三相电流的相序决定。,改变流入三相绕组的电源的相序即可改变旋转磁场的旋转方向。,旋转磁场的特性,通入三相电流，定绕组产生旋转磁场,转子导体做切割磁力线的相对运动，产生感应电势，由于转导体闭合，形成感应电流。用右手定则判断其方向。,通电导体在磁场中会受到一电磁力f的作用，方向用左手定则判断,形成力矩，即电磁转矩T，TTL，电机开始旋转。,三相异步电动机的工作原理,起动过程： 指电动机从静止到达到稳定工作转速(额定转速)的过程。 生产机械对异步电动机起动的要求： 足够大的起动转矩和对电网最小的冲击电流。 起动过程平滑、快速、无冲击、损耗小 起动设备简单，操作方便,三相异步电动机的起动,二、,（一）全压起动,方法：利用闸刀或者接触器把电动机直接接到具有额定电压的电源上。,性能：Tst（1.02.0）TN ； Ist（47）IN。 特点：设备简单，操作方便，Tst较小，Ist很大。,二、三相笼型 异步电动机的起动,（一）全压起动 起动电流过大的影响：,影响同电网其他电动机的正常运行 灯变暗、数控机床失控 大的电流冲击，发热，不能频繁启动,直接起动的原则： 在电网容量相对较大的情况下采用。 频繁起动的电动机：电机容量/供电变压器容量20%允许直接起动； 不频繁起动电动机：电机容量/供电变压器容量30%允许直接起动； 如果没有独立的供电变压器，则限制电网电压降不能超过5%。,二、三相笼型 异步电动机的起动,（二）低压电器的含义 交流1200V以下、直流1500V以下称为低压，在此电压范围内使用的，用于对线路进行控制的电器元件，统称低压电器。如常见的熔断器、开关等。,1.熔断器 主要用于低压电路的短路保护。当图中控制线路因短路，使电流突然增大时，它会在迅速熔断，使电机与电源断开，从而保护电机不至于因为通过大电流而绕坏。,2.负荷开关 开关的作用是同时接通或同时断开三相线路。这种开关在接通时有电流通过开关，切断时在切除电压的同时也有电流通过，即为带负载操作，所以称之为负荷开关。2-21所示线路中的开关QS，可使用多种负荷开关，种类繁多,一定要记住开关的图形符号和文字符号,（三）线路的控制性能 欠电压保护 过载保护 断相保护 失电压保护,（二）线路的工作过程：直接起动，自然停车,交流电动机的直接起动自动控制,（一）控制线路,主电路： 三相电源经QS、FU1、KM的主触点，FR的热元件到电动机三相定子绕组。 控制电路： 用两个控制按钮，控制接触器KM线图的通、断电，从而控制电动机(M)启动和停止。,交流电动机的直接起动自动控制,（二）低压电器 1.按钮开关： 构成： 静触点、动触点、复位弹簧、按钮帽外壳。参见图1.6.1 按钮开关的外形 分类： 结构形式（组合式、指示灯式）、 操作方式（带锁定按动式（无自动复位功能）、不带锁定按动式、旋转式 ）。 型号举例：、,按钮开关和信号指示灯的文字及图形符号,2. 交流接触器 用途：自动接通和断开大电流负荷电路 构成：电磁机构+触头+灭弧罩 常用型举例： CJ2040 选择的主要参数： 主触点额定电流根据负载确定 吸引线圈额定电压36、127、220、380 电气符号：图形及文字 接触器外形结构,3.热继电器 用途： 用于三相交流异步电动机（笼型）的过载保护。（含断相保护） 分类： 双金属片式 电子式 结构： 热元件+触头+动作机构+整定装置+复位装置 常用的热继电器及其他控制器,原理： 由双金属片的变形，通过导板，分断触点。 复位：故障排除后，手动复位 整定：通常整定在电动机的额定电流上。 型号：JR1620，JR36 参数： 额定电流 热元件额定电流及整定范围。,自动控制分析：,起停过程分析： 合上QS，按动起动按钮SB1KM线圈通电并自锁M通电工作。 KM自锁触点，是指与SB1并联的常开辅助触点，其作用是当按钮SB1闭合后又断开，KM的通电状态保持不变，称为通电状态的自我锁定。,停止按钮SB2，用于切断 KM线圈电流并打开自锁电路，使主回路的电动机M定子绕组断电停止工作。 短路保护： 熔断器组FU1用于主电路的短路保护，FU2用于控制电路的短路保护。,失压保护： 电路失电时没有按下停止按钮，复上电，电动机不会自行起动。 过载保护 电动机过载时，热继电器FR的常闭触点打开，接触器KM线圈断电，电动机M停止工作。手动复位，控制电路可以重新工作。,案例1：单线遥控水位的水泵电动机的控制线路,案例1：单线遥控水位的水泵电动机的控制线路,电路可以远控和近控（就地）。 遥控时，转换开关S2置于“远控”位置，合上电源开关QS接通电源，水泵处于预备起动状态。在控制端合上控制开关S1，电源Ua经熔断器FU3开关S1电流继电器线圈K遥控线开关S2热继电器FR的常闭触头接触器线圈KM熔断器FU2电源S相构成闭合回路，使接触器的线圈KM得电，所有常开触头闭合，水泵运行抽水。 近控时，将转换开关S2置于“近控”位置，可以通过起动按钮SB1和停止按钮SB2，控制水泵的起动和停止，工作过程与典型的继电器控制的交流电动机的起停控制完全相同 。,案例1：单线遥控水位的水泵电动机的控制线路,案例2：电力变压器风冷控制电路,案例2：电力变压器风冷控制电路,自动：上升超过上限值55时，电接点温度