三相异步电动机的构造

7.1三相异步电动机的构造,第7章交流电动机,7.2三相异步电动机的转动原理,7.3三相异步电动机的电路分析,7.4三相异步电动机转矩与机械特性,7.5三相异步电动机的起动,7.6三相异步电动机的调速,7.7三相异步电动机的制动,7.8三相异步电动机铭牌数据,7.9三相异步电动机的选择,7.11单相异步电动机,7.10同步电动机(略),本章的主要内容：,第7章交流电动机,1、了解三相异步电动机结构；2、工作原理；3、三相异步电动机的转矩与机械特性；4、启动、调速和制动的方法；5、介绍单相异步电动机的结构、原理；6、应用场合。,第7章交流电动机,利用电磁现象进行电能和机械能相互转换的机械称为电机。将机械能转换成电能的电机称为发电机；将电能转换为机械能的电机称为电动机。,生产机械用电动机来驱动的优点：1、简化生产机械的结构；2、提高生产率和产品质量；3、能实现自动控制和远距离操纵；4、减轻繁重的体力劳动。,电动机的分类：,7.1三相异步电动机的构造,三相异步电动机分成两个基本部分：定子(固定部分)和转子(旋转部分)。,1.定子：三相异步电动机的定子是由机座(铸铁或铸钢制成)、装在机座内的圆筒形铁心(由互相绝缘的硅钢片叠成)、铁心内圆周表面槽中放置的对称三相定子绕组(接成星形或三角形)组成的。,转子:在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。,2.转子：三相异步电动机转子是铁心和绕组组成的。转子铁心是圆柱状，也用硅钢片叠成，表面冲有槽，如图所示。铁心装在转轴上，轴上加机械负载。根据构造上的不同分为两种形式：笼型和绕线型。,同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。,笼型转子和铸铝的笼型转子,绕线型转子,线绕式异步电动机的构造如图所示，它的转子绕组同定子绕组一样，也是三相的，并连成星形。每相的始端连接在三个铜制的滑环上，滑环固定在转轴上。环与环、环与转轴都互相绝缘。在环上用弹簧压着碳质电刷。启动电阻和调速电阻是借助于电刷同滑环和转子绕组连接的,绕线型电动机,笼型电动机与绕线型电动机的的比较：,笼型：结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。,绕线型：结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。,7.2三相异步电动机的转动原理,异步电动机是怎样旋转起来的？电动机的转子是怎样旋转起来的，各类不同的电动机各有它的特殊性。为了说明异步电动机的工作原理，我们先看一个简单的实验。,异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极,此图为三相异步电动机的示意图，三相绕组AX、BY、CZ的空间位置互差120o,若将X、Y、Z接于一点A、B、C分别接三相电源，便有对称的三相电流通入相应的定子绕组，即,7.2.1旋转磁场,规定i:“+”首端流入，尾端流出。i:“”尾端流入，首端流出。,定子三相绕组通入三相交流电(星形联接),三相电流合成磁场的分布情况,分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场即：在电流一个周期，旋转磁场在空间转过360,综合上述分析可的，获得一对极旋转磁场的条件是：（1）一组三相对称的绕组。这就是说，由三个线圈组成的三相绕组的始端（或末端）在空间的位置必须互差1200。（2）对称的三相绕组中通过对称的三相电流。,2.旋转磁场的旋转方向,任意调换两根电源进线(电路如图),3.旋转磁场的转速大小,一个电流周期，旋转磁场在空间转过360电流频率为fHz，则磁场1/f秒旋转1圈，每秒旋转f圈。每分钟旋转：n0称为同步转速,4.旋转磁场的极数和转速,当三相定子绕组按图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场，即此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：p=1,极对数（P）的改变如果每个绕组有两个线圈串联（三相绕组有12个有效边），那么三个绕组的始端之间相差60空间角，则产生的旋转磁场具有两对极(即P=2)，将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。,4.旋转磁场的转速,工频：,旋转磁场的转速取决于磁场的极对数,p=1时,p=2时,旋转磁场转速n0与极对数p的关系：,当频率f1一定时，旋转磁场的转速取决于磁场的极数，当旋转磁场具有P对极时，磁场的转速为P=1n0=3000转/分P=2n0=1500转/分P=3n0=1000转/分P=4n0=750转/分,7.2.2电动机的转动原理,1.转动原理,在定子三相绕组通入三相交流电，产生旋转磁场；由于有旋转磁场，在转子导体中产生了感应电流而载流导体在磁场中又受到电磁力的作用，于是使转子转动，这就是异步电动机旋转的基本原理。,2、电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速（额定转速）:n电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致,但nX2,X2也是随S变化的量。由于转子电流很大，与变压器负绕组增加引起原绕组电流增加的原理相似，所以定子电流也很大，中小型鼠笼式电动机起动电流为额定电流的5-7倍。,起动转矩在刚起动时，虽然转子电流很大，但是由于转子感抗X20也很大，所以这时转子的功率因素很低，因此起动转矩Tst=KIstcos2并不大。与额度转矩相比，通常起动转矩太小，就不能带负载起动，或者起动时间拖得很长。起动转矩太大，在起动时可能使传动机构受到冲击而损坏。一般，为了限制起动电流，并得到适当的电磁转矩，对于不同容量的异步电动机应采用不同的起动方法。,7.5.2起动方法,(1)直接起动直接起动就是把电动机直接接到电网上起动。这种方法即简单又经济，不需要专用得着起动设备，起动时间短，起动方式可靠。在电网容量允许的条件下，起动不太频繁的电动机通常都用这种方法。二、三十千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动。,（适用于笼型电动机）,(3)转子串电阻起动,（适用于绕线型电动机）,以下介绍降压起动和转子串电阻起动。,1.降压起动,Y换接起动仅适用于正常运行时定子绕组采用三角形接法的电动机。在起动时先接成星形待转速稳定后再接成三角形。,设：电机每相阻抗为,Y起动时，起动电流减小的同时，起动转矩也减小了。,所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合。,起动时将适当的R串入转子电路中，起动后将R短路。,起动电阻,2.绕线型电动机转子电路串电阻起动,方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。,正转,反转,三相异步电动机的正、反转,7.6三相异步电动机的调速,异步电动机起动投入运行后，为适应生产过程的需要，有时要人为的改变电动机的转速，这个操作称为调速。调速不是指电动机负载变化所引起的转速变化。,如何实现调速？,公式表明：异步电动机的转速和f1、S、p这三个因素有关，可以通过改变这三个参数达到改变n的目的。所以异步电动机的调速方法有：改变极对数p有级调速；改变转差率S无级调速；改变电源频率(变频调速)f1无级调速。,7.6.2变频调速(无级调速)此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主要环节是研制变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。,频率调节范围：0.5几百赫兹，变频调速方法可实现无级平滑调速,调速性能优异，因而正获得越来越广泛的应用。,7.6.2变极调速(有级调速),变极调速一般用在鼠笼式异步电动机中。如前所述，当异步电动机的外加电压频率恒定，改变极对数p时可改变定子旋转磁场的同步转速而达到调节转子转速n的目的。改变定子极对数p的基本方法为：（1）在定子槽内安装两套或多套绕组，各套绕组设计成不同的极对数，它们彼此独立，没有电的联系。（2）定子槽内只有一套绕组，用改变绕组的连接法的到不同的极对数。具有这种绕组的异步电动机称为单绕组多速异步电动机。,7.6.3变转差率调速(无级调速),变转差率调速是绕线型电动机特有的一种调速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。,适用于绕线式电动机.,方法：在绕线式电动机的转子电路中接入调速电阻，改变电阻的大小，就可得到平滑调速。,7.7三相异步电动机的制动,制动方法：1.抱闸：加机械抱闸2.反接制动：3.能耗制动4.发电反馈制动,在断开三相电源的同时，给电动机其中两相绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的转距（制动转距），使转子迅速停止转动。,7.7.1能耗制动,7.7.3发电反馈制动,当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变化，由驱动转距变为制动转距。电动机进入制动状态。,7.7.2反接制动,停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。,7.8三相异步电动机铭牌数据,要选择和使用好一台异步电动机，首先必须了解它的铭牌。铭牌上简要地向使用者介绍这台电动机的额定数据和使用方法。以Y132M4为例说明。,1、型号表示电动机的种类和形式。Y132M4表示磁极数(极对数p=2)同步转速1500转/分。2、转速:电机轴上的转速（n)。如：n=1440转/分可得，转差率3、联接方式：Y/接法4、额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压.例：380/220Y/是指：线电压为380V时采用Y接法；当线电压为220V时采用接法。说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的5。,5、额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。如：,，表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电流为6.48A；