聊城大学机械及汽车工程学院机电传动第4章1

1、n掌握异步电动机的人为机械特性，它是分析异步电动机起动，制动,调速的依据； n熟悉异步电动机的铭牌数据和额定值； n掌握鼠笼式异步电动机的起动方法，线绕式异步电动机串电阻的起动，制动和调速；n掌握异步电动机变磁极对数调速和变频调速的特性。第四章第四章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 交流电动机：交流电动机：三相异步电动机三相异步电动机(感应电动机感应电动机)，同步电动机。，同步电动机。 异步电动机优点：异步电动机优点：结构简单，维护容易，运行可靠，价格便宜，结构简单，维护容易，运行可靠，价格便宜，具有较好的稳态和动态特性。具有较好的稳态和动态特性。广泛采用。广泛采用。 同

2、步电动机同步电动机既可作发电机使用，也可作电动机使用。既可作发电机使用，也可作电动机使用。4.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理4.1.1 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构主要由定子和主要由定子和转子组成。转子组成。 机座机座定子铁心定子铁心定子绕组定子绕组散热筋散热筋接线盒接线盒端盖端盖轴承盖轴承盖罩壳罩壳转轴转轴轴承轴承转子转子风扇风扇定子静止，转定子静止，转子旋转，二者子旋转，二者之间有一定气之间有一定气隙。隙。以上都属于定子以上都属于定子部分。部分。转子部分是：转子部分是：定子铁心：定子铁心： 是电动机磁路的一部分，由是电动机磁路的一部分，

3、由0.5mm的的硅钢片叠压成一个整体，固定于机座上。硅钢片叠压成一个整体，固定于机座上。片与片之间绝缘。片与片之间绝缘。定子槽中安放绕组定子槽中安放绕组 机座：机座：用于固定与支承定子铁心，中用于固定与支承定子铁心，中小型异步电动机采用铸铁机座。小型异步电动机采用铸铁机座。 转子铁心：转子铁心：压装在转轴上，由硅钢片压装在转轴上，由硅钢片叠压而成，也是磁路的一部分。叠压而成，也是磁路的一部分。转子槽中安放转子绕组，转子槽中安放转子绕组，多为鼠笼式。多为鼠笼式。鼠笼式转子：鼠笼式转子： 在铁心中插入铜条，再将全部铜条两在铁心中插入铜条，再将全部铜条两端焊在两个铜环上。端焊在两个铜环上。 小型鼠笼

4、式转子绕组多用铝离心浇铸小型鼠笼式转子绕组多用铝离心浇铸而成。而成。 绕线式转子绕组：绕线式转子绕组：由线圈组成绕组放入转子铁心槽中。一般为三由线圈组成绕组放入转子铁心槽中。一般为三相，连成星形，通过轴上的滑环和电刷在转子回路中接入外加电阻，相，连成星形，通过轴上的滑环和电刷在转子回路中接入外加电阻，用于改善启动性能和调节转速。用于改善启动性能和调节转速。 结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。的机械特性。 结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可结构复杂、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

5、性。人为改变电动机的机械特性。当定子的对称三相绕组接到当定子的对称三相绕组接到三相电源上时，绕组内将通三相电源上时，绕组内将通过对称三相电流，并在空间过对称三相电流，并在空间产生旋转磁场，转速产生旋转磁场，转速n0，n0 叫同步转速。叫同步转速。4.1.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 当磁场旋转时，转子绕组当磁场旋转时，转子绕组的导体切割磁通将产生感应的导体切割磁通将产生感应电动势电动势e2，其方向用右手定则，其方向用右手定则来定。来定。 由于由于e2的存在，转子中将的存在，转子中将产生电流产生电流i2。 I2与旋转磁场相与旋转磁场相互作用将产生电磁力互作用将产生电磁力F

6、，其方，其方向由左手定则来定。向由左手定则来定。F在转子在转子的轴上产生电磁转矩的轴上产生电磁转矩T。T的的方向与旋转磁场的旋转方向方向与旋转磁场的旋转方向相同。相同。 转子在转子在T的作用下旋转，转的作用下旋转，转速速n，但，但n比比n0要小，因为如要小，因为如果果n=n0，则转子不会切割磁，则转子不会切割磁力线，便不能感应电势力线，便不能感应电势e2和产和产生生i2。也就没有。也就没有T，转子将不，转子将不会继续旋转。会继续旋转。 S叫转差率，必须牢记。叫转差率，必须牢记。00nnnS 通常在额定负载时，通常在额定负载时，n接近接近于于n0，S很小，约为很小，约为0.015 0.060。

7、120sin120sinsinmCmBmAtIitIitIi 4.1.3 三相异步电动机的旋转磁场三相异步电动机的旋转磁场CiAiBiitmIoBiAXBYCZAiCiiCiAiBitmIo0n规定规定 i : “+” 首端流入，尾端流出。首端流入，尾端流出。 i : “” 尾端流入，首端流出。尾端流入，首端流出。 AYCBZX()电流出电流出( )电流入电流入 1. 旋转磁场的产生旋转磁场的产生A、B、C和和X、Y、Z分别代表定子三相绕分别代表定子三相绕组的首端与末端。组的首端与末端。 流过电流的正方向流过电流的正方向规定如图规定如图iA、iB、iC。以以iA为参考正弦量，为参考正弦量，即即

8、iA的初相位为零。的初相位为零。则各相电流的相序为则各相电流的相序为A-B-C假设每相绕组都是集假设每相绕组都是集中绕组，每相绕组的中绕组，每相绕组的两个边分别放在定子两个边分别放在定子的两个槽中。的两个槽中。 在在t=0时，时，iA=0；iB为负，为负，iC为正为正 在在t=T/6时，时，t=T/6=/3， iA为正，为正，iB为负，为负，iC=0 在在t=T/3时，时，t=T/3=2/3， iA为正，为正，iB=0，iC为负为负 在在t=T/2时，时，t=T/2=， iA=0，iB为正，为正，iC为负为负 由图可知，电流变化了由图可知，电流变化了时间电角度，时间电角度，而旋转磁场转了而旋转

9、磁场转了空间角度。空间角度。总是从电流的超前相向电流的落后相方向总是从电流的超前相向电流的落后相方向旋转。旋转。 2. 旋转磁场旋转方向：旋转磁场旋转方向：AXYCBZAXYCBZAXYCBZNS0t6/Tt 0n604/Tt SNSN分析可知：三相电流产生的合成磁场是一分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场。旋转的磁场。 即：即：AAXZBCYAAXZBCY0t6/Tt 任意调换两根电源进线任意调换两根电源进线NSNS 3. 旋转磁场的极数与旋转速度：旋转磁场的极数与旋转速度：只有一对磁极，即只有一对磁极，即p=1，电流变化经过一个周期（，电流变化经过一个周期（360电角电角度），磁

10、场在空间转动一圈。电流频率若为度），磁场在空间转动一圈。电流频率若为f，则磁场每分钟将，则磁场每分钟将旋转旋转n0=60f圈。圈。槽数为槽数为12，增加了一倍，每，增加了一倍，每相绕组由两部分串联而成。相绕组由两部分串联而成。在在t=0时，三相电流产生的合时，三相电流产生的合成磁场图成磁场图 由此看出，旋转磁场具有由此看出，旋转磁场具有两对磁极两对磁极(p=2)。在在t=T/2时，三相电流产生的时，三相电流产生的合成磁场图合成磁场图 由此看出，电流变化的时由此看出，电流变化的时间电角度为间电角度为时，磁场只转了时，磁场只转了/2空间角度，即转速变慢，空间角度，即转速变慢，仅为一对磁极时的仅为一对磁极时的1/2，即每，即每分钟分钟60f/2转。当有转。当有p对磁极时，对磁极时，其转速为其转速为n0=60f/p。定子绕组在电动机接线盒内接线柱上的连定子绕组在电动机接线盒内接线柱上的连接方法。接方法。4.1.4 定子绕组线端连接方式定子绕组线端连接方式 如果要把定子绕组接成如果要把定子绕组接成Y(星形星形)，怎样，怎样接？接？ 如果要把定子绕组接成如果要把定子绕组接成(三角形三角形)，怎样，怎样接？接？ 如果电源线电压等于电动机额定相电压，如果电源线电压等于电动机额定相电压，则应接成三角形；如果电源线电压是