《三相异步电动机的工作原理》课件

《三相异步电动机的工作原理》电动机直流电动机交流电动机交流电动机同步电动机异步电动机异步电动机按交流电的相数三相异步电动机单相相异步电动机按结构绕线转子异步电动机笼型异步电动机返回

异步电动机由定子和转子两部分组成。一、定子

定子是异步电动机固定不动的部分。由机座、定子铁心、定子三相绕组组成。定子铁心安装在机座内，由硅钢片叠成。定子三相绕组嵌在定子铁心的槽内，三相绕组的始端和末端分别接到电动机出线盒的接线柱上，这样可以根据需要将三相绕组Y形联结或△形联结，使电动机使用于两种不同的工作电压。返回定子铁心及绕组鼠笼转子返回定子接线端的联结ABCCABZXYY联结△联结返回ABCXYZAZBYXC二、转子

转子是异步电动机旋转的部分。由转子铁心、转子绕组组成。转子绕组可分为笼型和绕线转子两种。转子铁心仍由硅钢片叠成。笼型转子结构简单，它是在转子铁心的槽内穿入金属导体，两端装上铜环将所有的金属导体短接，自成闭合路径。绕线转子与定子绕组相同，但三相绕组都是Y联结。三个出线端通过电动机轴上的铜环与电刷引到电动机的外部。返回YBZXAC定子定子绕组（三相）机座笼型转子转子返回一、旋转磁场1.旋转磁场的产生

定子三相绕组对称，且空间上互差120°，接成Y形。ABCXYZABCYZXiAiCiB返回iA=Imsinωt

iB=Imsin(ωt－120°)

iC=Imsin

(ωt

-240°)对称三相电流ωtiiAiBiC波形如图

规定电流正方向由始端向末端，实际流入时用

表示，实际流出时用⊙表示。返回OωtiiAiBiCO120°240°60°A⊙

⊙BCYXZN

SA○

○⊙BCYXZN

S

⊙A⊙

⊙BCYXZN

S180°A⊙

⊙BCYXZN

Sωt=0°iA=0iB<0iC>0A⊙

⊙BCYXZ

S

Nn1对称三相绕组，送入对称三相电流，一定产生旋转磁场。ωt=60°iA>0iB<0iC=0ωt=120°iA>0iB=0iC<0ωt=180°iA=0iB>0iC<0ωt=240°iA<0iB>0iC=0返回2.旋转磁场的转向旋转磁场的旋转方向与三相电流的相序一致。电流的相序：A－B－C电流的相序：A－C－Bn1n1

改变电流相序，即任意对调任意两根电源线，可改变旋转磁场的方向，使电动机反转。返回ωtiiAiCiBO60°AXYCBZASNXBZAYCSNωt=0iA=0iB>0iC<0ωt=60°iA>

0

iB=0iC<0返回n13、旋转磁场的转速○○○

定子每相一个线圈，旋转磁场为二极。旋转磁场的磁极对数

p=1

电流变化一周，磁场也旋转一周。磁场的转速n1=60f1(r/min)

○○○

定子每相二个线圈，旋转磁场为四极。旋转磁场的磁极对数

p=2

电流变化一周，磁场旋转0.5周。磁场的转速n1=60f1/2(r/min)

返回极对数C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'返回极对数和转速的关系当时返回60°

改变定子绕组的接线方式，可以改变异步电动机的极数。

旋转磁场的转速n1与电动机的磁极对数p成反比，与交流电的频率f1

成正比。

p12345n1/

(r/min)

300015001000750600返回二、转动原理n1=0,磁场静止，转子不能感应电流，导体静止。n1≠0，磁场顺时针旋转。

异步电动机要转动起来，要有旋转的磁场，同时转子电路必须闭合。

改变磁场旋转方向可使电动机反转。

转子产生感应电流，在磁场的作用下产生电磁转矩，使转子转动起来，方向与磁场方向一致。对称三相电源定子对称三相绕组旋转磁场转子旋转n1n返回SNFF三、转差率

异步电动机的转动原理是建立在电磁感应的基础上的，所以电动机的转速n与旋转磁场的转速n1（又叫做同步转速）不能相等。即n≠n1其相差的程度用转差率S

来表示。转差率S

是异步电动机重要的参数之一。

S≈0.02～0.06异步电动机刚起动的瞬间，n=0,S=1返回例、某三相异步电动机额定转速nN=980r/min，接在f

1=50Hz的电源上运行。试求在额定状态下,定子旋转磁场速度n1、磁极对数p、额定转差率S。

解：

∵一般额定转差率为0.02～0.06∴nN≈n1返回一、转矩平衡关系

三相异步电动机在拖动生产机械工作时，旋转磁场与转子电流相互作用产生的转矩称为电磁转矩T，它是一个驱动转矩。作用在电动机轴上的各种机械转矩称为负载转矩TL，它是一个阻碍转矩。当电动机稳定运行时，驱动转矩等于阻碍转矩。即：T=TL

（转矩平衡方程）若T<TL

电动机减速若T>TL

电动机加速返回二、电磁转矩

三相异步电动机的电磁转矩是由旋转磁场与转子电流相互作用产生的。因此电磁转矩与旋转磁场的每级主磁通Φ、转子电流I2有关。转子电流I2由转子电动势E2产生。İ2、Ė2之间的相位差角为φ2，cosφ2是转子功率因数。所以，电磁转矩T与Φ和转子电流I2的有功分量I2cosφ2成正比。即：

T=KTΦm

I2cosφ2

KT是决定于电动机的常数。返回T∝

当KT、U1、R2、X20、一定的条件下，把T=f(S)曲线称为转矩特性曲线。如图：TTmax1SSmS

较小，0<

S<Sm，

S↑T↑S

较大，Sm<S<1，

S↑T↓将Tmax对应的Sm称为临界转差率.

转矩特性利用导数可求得Sm=R2/X20

Tmax=KTU12/2X20返回O

Tst机械特性

在电源电压U1不变时，电动机的转速n和电磁转矩T

间的关系称为电动机的机械特性。返回n=f(T)TstTNnNnTmax

Tn1ABCAB段：TL↑

→T<TL→n→↓→T↑

→T=TL

电动机具有自动适应负载能力。为稳定工作区.BC段：返回TL↑→T<TL→n↓→T↓→停转TstTNnNnTmax

Tn1ABC所以称BC段为不稳定工作区。异步电动机T－n曲线上对应着三个特定转矩：额定转矩TN，最大转矩Tmax和起动转矩Tst。额定转矩TN：在额定电压下，当电动机的输出功率等于额定功率PN时的转矩称为额定转矩。对应的转速称为额定转速nN。最大转矩Tmax：电动机转矩的最大值。kWr/minN·m当负载转矩TL>Tmax时，电动机将发生闷车停转。定子电流急剧升高，电动机过热导致烧毁。返回一般，过载系数λm为1.8～2.2。λm也表示短时允许过载能力。起动转矩Tst：电动机刚起动n=0，S=1时的转矩。返回起动能力λS=一般Tst=(1～2.2)TN。只有当TL<Tst时电动机才能起动。称最大转矩与额定转矩的比值为过载系数。Tst″TnTst′U1′<U1″U1′U1″Tst″TnTst′R2′<R2″R2′R2″Tst∝U