第18章 三相异步电动机的结构和基本工作原理

第十八章三相异步电动机的结构和基本工作原理18-1异步电动机的用途与分类18-2三相异步电动机的结构18-3三相异步电动机的额定值18-4三相异步电动机的简单工作原理ÌÌ基本要求：基本要求：1.了解三相异步电动机的基本结构2.了解三相异步电机的基本工作原理3.掌握三相异步电机的三种运行状态及其判别方法4.掌握三相异步电动机的额定值ÌÌ作业作业::P345习题18-1，18-2第十八章三相异步电动机的结构和基本工作原理18-1异步电动机的用途与分类1.异步电动机的用途•异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械。•在日常生活中，电扇、洗衣机、电冰箱和空调器等一般由单相异步电动机来拖动。玉米脱粒机金属切削机床电扇用异步电动机2.异步电动机的特点11）优点）优点结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、坚固耐用，有较高的效率和较好的工作特性。22）缺点）缺点•调速性能差；•功率因数较差，异步电动机运行时必须从电网吸收滞后的无功功率。3.异步电动机的分类1）按定子相数分单相异步电动机、两相异步电动机、三相异步电动机22）按转子结构分）按转子结构分•绕线型异步电动机•鼠笼型异步电动机：单笼、双笼、深槽型绕线型异步电动机鼠笼型异步电动机18-2三相异步电动机的结构三相异步电动机的基本结构:1.定子：定子铁心、定子绕组、机座、端盖2.转子：转子铁心、转子绕组、转轴3.气隙1.定子1）定子铁心•作用：主磁路的一部分，嵌放定子绕组。•构成：0.5mm厚的硅钢片叠成。2）定子绕组•作用：输入电流，产生旋转磁场。•构成：铜线绕制而成。大中型异步电动机常采用双层短矩叠绕组，小型异步电动机常采用单层绕组。•联结方式：高压大容量异步电动机的定子绕组常采用“Y”接，只有三根引出线。中、小型低压异步电动机定子绕组的六个出线端子均接在机座侧面的接线板上，以根据需要接成“Y”形或“D”形。U1V1W1W2U2V2U1V1W1W2U2V2Y联结D联结3）机座•作用：固定和支撑定子铁心。要求有足够的机械强度。•构成：中、小型异步电机采用铸铁机座，大型异步电机一般钢板焊接机座。2.转子1）转子铁心•作用：主磁路的一部分，转子铁心外圆上开有槽，以放置或浇注转子绕组。•构成：0.5mm厚的硅钢片叠装而成。2）转子绕组•作用：感应电势、流过电流和产生电磁转矩。ƒ鼠笼式转子绕组：在转子铁心的每一个槽中各插有一根裸铜导条，在转子铁心两端用两个端环将全部导条短接起来。中、小型异步电动机还常采用铸铝型转子。ƒ绕线式转子绕组转子铁芯槽中，嵌放着三相对称绕组，其极数和定子绕组相同。一般采用星形接法。绕组的三个出线端分别接到固定在转轴上的三个滑环上，再通过电刷引出。3）转轴•作用：支撑转子铁心和输出机械转矩。3.气隙异步电机的特点：气隙很小，中小型异步电机的气隙一般为0.2mm～1.5mm。18-3三相异步电动机的额定值1.额定功率PN（单位：W或kW）电动机在额定运行时，轴上输出的机械功率。2.额定电压UN（单位：V）电动机在额定运行时，加在定子绕组上的线电压。3.额定电流IN（单位：A）电动机在额定运行时，定子绕组流过的线电流。4.额定频率fN（单位：Hz）我国电网规定的工频为50Hz。5.额定转速nN（单位：r/min）电动机在额定运行时的转子转速。6.额定功率因数cosϕN电动机额定状态运行时，定子回路的功率因数。NNNNNIUPηϕcos3=ƒ异步电动机的额定输出转矩：NNNnPT95502=NS18-4三相异步电机的简单工作原理•定子绕组接至三相对称交流电源，绕组中流过三相对称电流，在气隙中建立基波旋转磁场，转速为同步速n1：160(/min)fnrp=1.三相异步电动机的工作原理n1y2e•转子导体切割磁力线感应电动势，电动势在闭合的转子绕组中产生电流，转子电流的有功分量与电动势同相位；²2eyai2²ai2NS•转子导体中的感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩，其方向与旋转磁场的旋转方向相同，拖动转子顺着旋转磁场方向以转速n旋转,克服T2输出机械功率。n1y2e•定子上，i1a与e1方向相反，电功率e1i1a为负，定子从电网吸收电功率。²2eyai2²ai2ffnT²1ey1eyai1²ai1i1a与i2a方向相反电能¨机械能思考：异步电动机的转速n能否等于同步速n1？异步电动机10nnƒ转差率：同步速n1和电机转速n之差与同步速的比值称为转差率，用s表示，即11nnns−=异步电动机：10nn10s说明：转差率s是反映异步电机运行状态和负载情况的一个基本变量。2.异步电机的运行状态1）电动机状态10nn10s•电磁转矩T的方向与转子转向相同，为拖动转矩。•定子上，i1a与e1方向相反，定子从电网吸收电功率。电能¨机械能NSn1y2e²2eyai2²ai2ffnT²1ey1eyai1²ai1电动机状态10nn10sNS2）发电机状态•用原动机拖动异步电机以高于同步速的转速顺旋转磁场方向旋转，即n1•此时电磁转矩T的方向与转子转向相反，为制动转矩。原动机必须从转轴上输入机械功率，以克服制动性质的电磁转矩。²2eyai2ffnT1nn²1e•定子上，i1a与e1方向相同，电功率e1i1a为正，定子输出电功率。y1e²ai1yai1发电机状态1nn0sy2e机械能¨电能²ai20sNS3）电磁制动状态•在外力作用下使异步电机转子逆旋转磁场方向旋转，即n1•电磁转矩T的方向与转子转向相反，为制动转矩，异步机从拖动机械上吸收机械功率。n0n²1ey1eyai1²ai1电磁制动状态1s²2e²ai2fy2eyai2fT•定子上，i1a与e1方向相反，电功率e1i1a为负，定子从电网吸收电功率。0机械能+电能¨电机内部的损耗n1s三相异步电机的运行状态电磁制动电动机发电机0n1s10nn10s1nn0s0n=1=s1nn=0=s课后复习重点和作业ÌÌ复习重点：复习重点：•三相异步电机的基本工作原理•三相异步电机的三种运行状态及其判别方法•三相异步电动机的额定值ÌÌ作业作业::P345习题18-1，18-2