三相异步电动机结构与工作原理--01

1、三相异步电动机的结构与工作原理 图5-1 三相笼型异步电动机的组成部件图转子和转子线圈定子和励磁线圈一三相异步电动机的结构与工作原理 三相笼型异步电动机的组成如图5-1所示。1定子 电动机的静止部分称为定子，主要包括定子铁心、定子绕组、机座、端盖、风罩等部件。（1）定子铁心 定子铁心是电动机磁路的一部分，并放置定子绕组。为了减小定子铁心中的损耗，铁心一般用厚0.350.5mm、表面有绝缘层的硅钢片冲片叠装而成，在铁心片的内圆冲有均匀分布的槽，以嵌放定子绕组。定子铁心冲片的具体结构如图5-2所示。三相异步电动机的结构与工作原理 三相对称绕组AX，BY，CZ定子和转子硅钢冲片定子和转子硅钢冲片三相

2、异步电动机的结构与工作原理 （2）定子绕组 定子绕组的作用是通入三相对称交流电，产生旋转磁场。它是由嵌放在定子铁心槽中的线圈按一定规律连接而成的。定子三相绕组的结构完全对称，一般有六个出线端，置于电动机机座的接线盒内，可按需要将三相绕组接成星形（Y）接法或三角形（）接法，如图5-15,16所示。（3）机座 机座的作用是为了固定定子铁心和定子绕组，并通过两侧的端盖和轴承来支撑转子，同时保护整台电动机的电磁部分和散发电动机运行中产生的热量。三相异步电动机的结构与工作原理 出线端出线端排列排列短路片三相异步电动机的结构与工作原理 2转子转子是电动机的旋转部分，由转子铁心、转子绕组、转轴和风叶等组成。

3、（1）转子铁心 转子铁心也是电动机磁路一部分，一般用0.5mm厚、相互绝缘的硅钢片冲制叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的槽，用来安置转子绕组，如图5-2（b）所示。转子铁心固定在转轴或转子支架上。为了改善电动机的启动及运行性能，笼型异步电动机转子铁心一般采用斜槽结构，如图5-1所示。（2）转子绕组 转子绕组的作用是产生感应电动势和电流，并在旋转磁场的作用下产生电磁力矩而使转子转动。转子绕组根据结构不同分为笼型和绕线型两种。三相异步电动机的结构与工作原理 1）笼型转子通常有两种不同的结构型式，一种结构为铜条转子，即在转子铁心槽内放置没有绝缘的铜条，铜条的两端用短路环焊接起来，形成一个笼型的形状，

4、如图5-5（a）所示。另一种结构为中小型异步电动机的笼型转子，一般为铸铝式转子，将熔化了的铝浇铸在转子铁心槽内成为一个完整体，连两端的短路环和风扇叶片一起铸成，图5-5（b）为铸铝转子结构。图5-5 笼型转子绕组(a)铜条转子绕组； (b)铸铝转子三相异步电动机的结构与工作原理 2）绕线转子绕线型转子绕组也是一个对称三相绕组，绕组的结构形式与定子绕组相似，也采用由绝缘导线绕制的三相绕组或成型的三相绕组嵌入转子铁心槽内，并作星形联结，三个引出端分别接到转轴上的三个与转轴绝缘的集电环上，再通过电刷装置与外电路相接。如图5-6所示，外电路与变阻器相接，通过调节该变阻器的电阻值来改善异步电动机的启动及

5、调速性能。图5-6 绕线型转子绕组与外加变阻器的联结1-铜条转子绕组 2-电刷 3-变阻器ABC三相异步电动机的结构与工作原理 （3）其他附件1）轴承 轴承用来连接转动部分与固定部分，目前都采用滚动轴承以减小摩擦阻力。2）轴承端盖 轴承端盖用来保护轴承，使轴承内的润滑脂不致溢出，并防止灰、砂、脏物等浸入润滑脂内。3）风扇 风扇用于冷却电动机。n0neiNSf磁场磁场闭合闭合线圈线圈e方向用方向用右手定则右手定则确定确定f方向用方向用左手定则左手定则确定确定磁场旋转磁场旋转三相异步电动机的结构与工作原理 (四四)三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理磁极旋转磁极旋转导体切割磁力线产生感

6、应电动势导体切割磁力线产生感应电动势vlBe（右手定则）（右手定则）闭合导线产生电流闭合导线产生电流 i（左手定则）（左手定则）通电导线在磁场中受力通电导线在磁场中受力ilBfn0neif三相异步电动机的结构与工作原理 三相异步电动机的结构与工作原理 YBZXAC转子转子定子定子定子绕组定子绕组（三相）（三相）机机 座座三相定子绕组：产生旋转磁场。三相定子绕组：产生旋转磁场。转子：在旋转磁场作用下，转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或产生感应电动势或 电流。电流。（五）旋转磁场（五）旋转磁场三相异步电动机的结构与工作原理 旋转磁场的产生旋转磁场的产生AYCBZ0n( )电流入电流入X24

7、0sin120sinsintIitIitIimCmBmAAiBiCimIt三相异步电动机的结构与工作原理 旋转磁场的产生旋转磁场的产生240sin120sinsintIitIitIimCmBmAAiBiCitmI0t 60t120t180tBiAXBYCZAiCi三相异步电动机的结构与工作原理 0tAXYCBZNSAiBiCimItBiAXBYCZAiCi合成磁场方向：合成磁场方向：向下向下三相异步电动机的结构与工作原理 180tXBZ0nAYC 60tAXYCBZSN0n60A120tXYCBZ0nAXYCBZNS0tAiBiCitmI三相异步电动机的结构与工作原理 旋转方向旋转方向：取决于

8、三相电流的相序。：取决于三相电流的相序。0n0n改变电机的旋转方向：换接其中两相。改变电机的旋转方向：换接其中两相。AiBiCimItAiCiBimIt2022年5月8日星期日旋转磁场的转速大小旋转磁场的转速大小分）/转( 600fn 一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360。则。则 同步转速（旋转磁场的速度）为：同步转速（旋转磁场的速度）为：AXYCBZNSAXYCBZSN0n60AXYCBZNSAiBiCimIt2022年5月8日星期日19极对数（极对数（P）的概念）的概念BiAXBYCZAiCi1p此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为此种接法下，合成

9、磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：即：AXYCBZNS2022年5月8日星期日20极对数（极对数（P）的改变）的改变CYABCXYZAXBZAiBiCi 将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形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。成的磁场则是两对磁极。X AAXBYBYCZCZ2022年5月8日星期日21极对数极对数2pAXX ANSSNZCZCBYBYCYABCXYZAXBZAiCiBiAiBiCimIt2022年5月8日星期日22XNSASNZBX AYCZBCY0t分）转/( 600pfn 60t A0nAZXXCZCSNSN30极对数和转速的关系极对

10、数和转速的关系AiBiCimIt2022年5月8日星期日23三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速分）转/( 600pfn 2p180分）转/( 50011p360分）转/( 0003极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速)50(Hzf 0n3p120分）转/( 0001 2三相电动机的转动原理三相电动机的转动原理 图3.8为三相异步电动机转动原理示意图。 三相交流电通入定子绕组后，便形成了一个旋转磁场，其转速 。旋转磁场的磁力线被转子导体切割，根据电磁感应原理，转子导体产生感应电动势。转子绕组是闭合的，则转子导体有电流流过。设旋转磁

11、场按顺时针方向旋转，且某时刻为上为北极N下为南极S，如图3.8所示。根据右手定则，在上半部转子导体的电动势和电流方向由里向外，用 表示；在下半部则由外向里，用 表示。 图3.8 三相电动机的转动原理pfn601原理：定子旋转磁场以速度n0切割转子导体感生电动势（发电机右手定则），在转子导体中形成电流，使导体受电磁力作用形成电磁转矩，推动转子以转速n顺n0方向旋转（电动机左手定则），并从轴上输出一定大小的机械功率。(n不能等于n0)特点：电动机内必须有一个以n0旋转的磁场。实现能量转换的前提；电动运行时n恒不等于n0（异步）必要条件nn0； 建立转矩的电流由感应产生。NSn0n异步电动机模型笼型

12、转子 流过电流的转子导体在磁场中要受到电磁力作用，力F的方向可用左手定则确定，如图3.8所示。电磁力作用于转子导体上，对转轴形成电磁转矩，使转子按照旋转磁场的方向旋转起来，转速为n。 三相电动机的转子转速n始终不会加速到旋转磁场的转速n1。因为只有这样，转绕组与旋转磁场之间才会有相对运动而切割磁力线，转子绕组导体中才能产生感应电动势和电流，从而产生电磁转矩，使转子按照旋转磁场的方向继续旋转。由此可见 ，且 ，是异步电动机工作的必要条件，“异步”的名称也由此而来。 nn11nn 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理对称三相绕组对称三相绕组通入对称三相电流通入对称三相电流旋转磁场旋转磁

13、场(磁场能量磁场能量)转子绕组中转子绕组中产生产生 e 和和 i转子绕组在磁场中转子绕组在磁场中受到电磁力的作用受到电磁力的作用转子旋转起来转子旋转起来机械负载机械负载旋转起来旋转起来三相交流电能三相交流电能输出机械能量输出机械能量三相异步电动机的结构与工作原理 转子绕组切转子绕组切割磁感应线割磁感应线三相异步电动机的结构与工作原理 电动机转速和旋转磁场同步转速的关系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）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，电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但但 异步异步电动机电动机0nn 无转距无转距转子与旋转磁场间没有相对运动转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流无转子电流 如果如果0nn 三相异步电动机的结构与工作原理 转差率转差率 的概念：的概念：)(s00nnns异步电机额定运行中异步电机额定运行中:%91s转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：转差率最小），转子最大转速(00snn电动机起动