三相异步电动机的基本类型、结构和工作原理

第五章异步电动机5.1～5.3基本结构、工作原理和额定值5.4～5.6异步电动机的等效电路及其简化5.7异步电动机的参数测定5.9功率、转矩平衡方程式5.10～5.11异步电动机的工作特性5.12～5.14异步电动机的起动、制动与调速5.1~5.3三相异步电动机的基本类型、结构和工作原理5.1异步电机的基本类型与基本结构一、用途和分类三相异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械，例如：风机、泵、压缩机、机床、轻工及矿山机械、农业生产中的脱粒机和粉碎机、农副产品中的加工机械等等。在民用生活中，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。异步电动机能在生产和生活领域中得到广泛的应用，是有着众多优点：结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高并具有适用的工作特性。缺点：功率因数较差，电机在运行过程中必须从电网吸收感性无功功率，因此它的功率因数总小于1。异步电动机的种类很多，从不同的角度看，有不同的分类法，常见的有：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按转子结构分绕线型异步电动机鼠笼型异步电动机按定子绕组供电电源相数按转子绕组的结构单相感应电动机三相感应电动机两相感应电动机异步电动机鼠笼式异步电动机绕线式异步电动机结构简单，坚固，成本低，运行性能不如绕线式通过外串电阻改善电机的起动，调速等性能分类小结：二、三相异步电动机的结构感应电机定子绕组定子铁心转子机座笼型转子铁心转轴转子绕组绕线型定子端盖、轴承、风扇等三相异步电动机的定子部分在结构上和同步电机的定子部分完全相同。对中、小容量的低压异步电动机，通常定子三相绕组的六个出线头都引出，这样可根据需要灵活地接成“Y”形或“D”形。U1V1W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2D联结Y联结三相异步电动机的转子部分结构类型主要有两种：鼠笼型和绕线型。鼠笼型转子绕组由插入每个转子槽中的导条和两侧的短路端环构成，如果去掉转子铁心，剩余的转子绕组就像一个松鼠笼子。鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图特点：可以在转子绕组中串入附加电阻，来改善电机的起动性能或作转速调节用。下图是三相绕线型转子结构。绕组的三个出线端子接到固定在转轴上的三铜环上，通过电刷引出。5.2三相异步电动机的基本工作原理①电动机运行②发电机运行③电磁制动异步电机外部条件发生变化时，有三种不同的运行方式。定子接电网转子带负载定子接电网原动机驱动定子接电网、转子机械负载；应用于升降机械等。AXYCBZ定子三相绕组通入三相交流电切割闭合转子导体（鼠笼转子、绕线式转子）Blv右手定则感应电动势E2旋转磁场感应电流I2旋转磁场Bli左手定则电磁力F电磁转矩TnvFF1nNS一、异步电动机工作原理160(r/fnpmin）方向:顺时针由于异步电动机的转速n不等于同步速n1，因此在描述异步电机转速时通常采用转差率的概念。转差率的概念定义如下：把同步速n1和电机转子转速n之差与同步速n1的比值称为转差率，用s表示：11nnns二、转差率1、电动机状态★0nn10s1★电磁关系转子：i2a、e2同方向；Tem与n同方向，为驱动转矩。定子：i1a与i2a反方向；e1与e2同方向；i1a、e1反方向。★能量转换关系转子：Tem0输出机械功率定子：e1i1a0从电网吸收电功率三、感应电机三种运行状态.×e1i1a×.e1i1a××e2i2a..e2i2a★电磁关系转子：i2a、e2与电动机状态相反；Tem与转向相反，为制动转矩。定子：i1a与i2a反方向；i1a与电动机状态相反，e1与电动机状态相同，i1a、e1同方向。★能量转换关系转子：Tem0吸收机械功率定子：e1i1a0输出电功率2、发电机状态..e2i2a××e2i2a..e1i1a××e1i1a★nn1-s03、制动状态★-n0s××e2i2a..e2i2a.×e1i1a×.e1i1a吸收电功率＋吸收机械功率=转子电阻热损耗★电磁关系转子：Tem与n反方向Tem为制动转矩定子：i1a、e1反方向。★能量转换关系转子：TemΩ0吸收机械功率定子：e1i1a0从电网吸收电功率状态电动机发电机电磁制动n与s关系nn10s1nn1s0n与n1反向，n0,s1E1的性质反电动势电源电动势反电动势T的性质电磁驱动力矩电磁阻力矩电磁阻力矩能量转换电能→机械能原动机机械能→电能电能+机械能→内部损耗三种运行状态小结5.3三相异步电动机的额定值1）额定功率PN（kW）指额定运行时转轴上的输出机械功率；2）额定电压UN（V）指加在绕组上的线电压；3）额定电流IN（A）指定子绕组中的线电流；4）额定频率f（Hz）我国工业用频率为50Hz；5）额定功率因数指电动机在额定负载时定子侧的功率因数；Ncos6）额定转速nN（r/min）指电机额定运行时转轴的转速；7）电动机的额定输出转矩计算式为.思考：如果转矩单位为kgm，该如何计算？.)(min)/()(95502mNrnkWPTNNN2）如铭牌上标有“380V、D联结”时，表示电机正常运行时只能采用“D”联结，但是在电动机起动过程中可接380V电源，绕组采用“Y”联结，起动完毕，恢复“D”联结。对高压电动机：定子绕组只有三根出线，只要电源电压符合电动机铭牌电压值便可使用。对于中低压电动机：1）如铭牌上标有“380/220V、Y/D联结”时，表示电源电压为380V时，电机绕组采用“Y”联结；电源电压为220V时，采用“D”联结。