07第7章 三相异步电动机的基本工作原理和结构[1].ppt

内容 要求 7 3三相异步电动机的铭牌和主要系列 7 1三相异步电动机的基本结构 7 2三相异步电动机的基本工作原理 掌握三相异步电动机的基本结构 笼型转子和绕线转子的结构特点 掌握三相异步电动机的基本工作原理 转差率的概念及三种运行状态 掌握三相异步电动机的额定值 了解三相异步电动机的主要系列 7 1三相异步电动机的基本结构 鼠笼型异步电动机 主要部件拆分图 一 定子部分 1 定子铁心 是电机磁路的一部分 用0 5mm硅钢片叠成 以减少铁心损耗 叠片内圆冲有槽 以嵌放定子 电枢 绕组 定子铁心压装在机座内 是电机的电路部分 定子绕组为按一定规律连接而成的三相对称绕组 嵌放在定子铁心槽内 2 定子绕组 用来固定和支撑定子铁心及端盖 中小电机用铸铁机座 大型电机用钢板焊接而成 3 机座 二 转子部分 1 转子铁心 是电机磁路的一部分 用0 5mm硅钢片叠成 以减少铁心损耗 叠片外圆冲有槽 以嵌放转子绕组 转子铁心固定在转轴上 2 转子绕组 1 笼型转子 转子每个槽中有一根导条 在铁心两端用短路环短接 形成一个多相对称短路绕组 一个槽为一相 如去掉转子铁心 整个绕组犹如一个 松鼠笼子 由此得名 大型电动机多用铜导条和铜端环组成 中 小型电动机采用铸铝导条 连同端环 冷却用的风叶一次浇铸成型 是三相对称绕组 一般采用星形联结 三相绕组的出线端分别接在三个滑环上 经电刷引出 再经串联电阻后短接起来 转子回路串电阻 可以改善电动机的起动性能或实现电动机调速 2 绕线转子 三 气隙 定子和转子之间气隙大小 对电动机性能影响很大 变压器主磁路全部是铁心 磁阻很小 产生主磁通所需励磁电流很小 2 10 异步电机主磁路由定 转子铁心和两段气隙构成 气隙虽然很小但磁阻却很大 因此产生一定的主磁通所需要的励磁电流较大 一般为额定电流的20 50 励磁电流是无功电流 励磁电流较大是异步电动机功率因数较低的主要原因 为提高功率因数 必须减小励磁电流 最有效的方法就是减小气隙长度 异步电动机的气隙大小一般为0 2 1 5mm左右 7 2三相异步电动机的基本工作原理 一 基本工作原理 定子磁场的转速称为同步转速 大小为 同步转速与极对数之间对应关系 f1 50HZ 1 定子产生旋转磁场 定子三相对称绕组通入三相对称电流会产生一个旋转的磁场 定子磁场的转向由三相电流相序决定 由超前相往滞后相旋转 即沿着U1 1 1方向旋转 图示瞬间 磁场向下 定子磁场顺时针旋转时 转子导体逆时针切割定子磁场 转子导体中将感应电动势 并在闭合的转子绕组内产生感应电流 在图示瞬间 转子上半周导体中的电流流出纸面 下半周流入纸面 2 转子导体产生感应电流 载有电流的转子导体在定子磁场中将受到电磁力作用 并形成电磁转矩 电磁转矩的方向与定子旋转磁场方向一致 在电磁转矩作用下转子将顺着定子磁场方向旋转起来 3 转子导体受到电磁转矩作用而使转子旋转 1 定子三相对称绕组通入三相对称电流将产生旋转磁场 2 转子导体切割定子旋转磁场感应电动势 并感应电流 3 载流转子导体在定子磁场中受到电磁力及电磁转矩 使转子旋转 基本工作原理可归纳以下三个关键点 由于电动机转速n与旋转磁场转速n1不同步 故称为异步电动机 因为电动机转子电流是通过电磁感应作用产生的 所以又称为感应电动机 n n1时 转子与定子磁场间有相对运动 转子才会受到电磁转矩作用 n n1时 转子与定子磁场间无相对运动 转子不感应电流不产生转矩 由基本工作原理分析 可得出以下两个知识点 1 改变电源相序 可改变电动机的转向 因此任意对调三相异步电动机的两根电源线 便可使电动机反转 2 异步电动机的转速恒小于同步转速 二 转差率 定义 即同步转速与转子转速之差 称为转差 与同步转速之比 转差率s是异步电机的一个基本物理量 它能反映异步电机的各种运行状况 额定运行 n略低于n1 s 0 01 0 06 空载运行 n n1 s 0即空载运行时 可以近似认为转子转速等于同步转速 异步电动机的转速可表示为n 1 s n1 故转差率的大小直接反映转速的快慢或电动机负载的大小 起动瞬间 n 0 s 1 三 异步电机的三种运行状态 1 电动机运行状态 定子接电源 转子带机械负载 电磁转矩为驱动转矩 n与n1方向相同 将电能转换机械能 0s 0 2 发电机运行状态 定子接电源 并用原动机拖动电机转轴顺着定子磁场方向以大于同步转速旋转 电磁转矩方向与转子转向相反 起制动作用 即电磁转矩为制动转矩 电机把机械能转变为电能输送给电网 n n1s 0 3 电磁制动状态 定子接电源 在外力作用下电机转子逆着定子磁场方向转动 电磁转矩方向与电机转向相反 起制动作用 电机定子从电网吸收电能 转子从外力吸收机械能 都成为了电机损耗 n1 1 电动机状态 0s 0 电磁转矩为驱动转矩 将电能转换成机械能 异步电机主要是工作在电动机运行状态 作为各种生产机械的动力设备 3 电磁制动状态 n1 电磁转矩为制动转矩 吸收电能和机械能 全部转变成电机损耗 2 发电机状态 n n1 s 0 电磁转矩为制动转矩 将机械能转换成电能 异步电机的三种运行状态总结如下 7 3三相异步电动机的铭牌和主要系列 一 铭牌 铭牌上标有电动机的型号 额定值和有关技术数据 这是正确使用电机的依据 1 电动机型号含义 5 额定频率fN 50Hz 2 电动机的额定值 额定值是制造厂对电动机在额定 满载 工作条件下所规定的量值 1 额定功率PN W kW 额定运行时 转轴输出的机械功率 2 额定电压UN V kV 额定运行时 加在定子绕组上的线电压 3 额定电流IN A kA 额定运行时 定子绕组中的线电流 4 额定转速nN r min 额定运行时电动机的转速 额定值关系 3 定子接线方式 星形 Y 联结三角形 联结 三相绕组 首 末 端标志 U1 U2 V1 V2 Wl W2 二 三相异步电动机主要系列简介 Y系列 一般用途小型笼