三相异步电动机的结构和工作原理

三相异步电动机及其控制第三章第三章三相异步电动机及其控制§3.1三相异步电动机的结构和工作原理§3.2常用低压电器的选择与安装§3.3三相异步电动机的控制§3.1三相异步电动机的结构和工作原理一、电动机的分类电动机交流电动机直流电动机三相电动机单相电动机同步电动机异步电动机他励、并励电动机串励、复励电动机鼠笼式绕线式发电机——将机械能转换为电能；——将电能转换为机械能。电动机电机：实现能量转换或信号转换的电磁装置（动力电机）（控制电机）二、三相异步电动机的结构三相异步机的结构V2V1W2U2U1W1转子定子定子绕组（三相）机座转子：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。三相定子绕组：产生旋转磁场1.定子铁心：由内周有槽的硅钢片叠成。U1----U2V1----V2W1----W2三相绕组机座：铸钢或铸铁转子电路的特点：自行闭合，不外接电力负载。2.转子鼠笼转子铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。(1)鼠笼式绕组铁芯槽内放铜条，端部用短路环形成一体。或铸铝形成转子绕组。(2)绕线式绕组同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。鼠笼式绕线式鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：鼠笼式：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。绕线式：结构复杂、价格较贵、维护工作量；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。绕线式鼠笼式异步电动机的结构三相笼式异步电动机的部件图1.旋转磁场旋转磁场由三相电流通过三相对称绕组产生。对称：三相对称负载空间对称分布（1）旋转磁场的产生三、三相异步电动机的工作原理U1V2W1V1W2异步电动机中，旋转磁场代替了旋转磁极UiViWimIt0n(•)电流出()电流入U2U1V1W1sinsin120sin240mmmiItiItiIt180tU2V1W20nU1V2W160tU1U2V2W1V1W2SN0n60A120tU2V2W1V1W20nUiViWitmI三相对称绕组通入三相对称电流就形成旋转磁场二极旋转磁场▲极对数（p）的概念：（2）旋转磁场的转速旋转磁场转速n0—同步转速如何改变旋转磁场的转速？以Y型接法为例，当每相绕组只有一个线圈时，按右图放入定子槽内，合成的旋转磁场只有一对磁极，则极对数为1。即p=1U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W1W2i3i1i2以Y型接法为例，将每相绕组都改用两个线圈串联组成。按下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。即p=2U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3i2W2V4U1V1W1U2V2W3U3U4V3W4i1i3三相绕组四极旋转磁场电流变化一周→旋转磁场转一圈电流每秒钟变化50周→旋转磁场转50圈→旋转磁场转3000圈电流每分钟变化(50×60)周p=1时：电流变化一周→旋转磁场转半圈电流每秒钟变化50周→旋转磁场转25圈→旋转磁场转1500圈电流每分钟变化(25×60)周p=2时：三相异步电动机的同步转速600pfnmin）r/(p123456n0/(r/min)300015001000750600500f=50Hz时，不同极对数时的同步转速如下:同步转速p为任意值时：旋转方向：取决于三相电流的相序。（3）旋转磁场的转向旋转磁场是沿着：U1V1W1U1U2V1V2W2W1i1i2L1L2L3U1U2V1V2W1W2i3i1i2ImOti3i1→U1，i2→V1，i3→W1◆与三相绕组中的三相电流的相序：L1→L2→L3一致，通入超前电流的绕组→通入滞后电流的绕组。旋转磁场是沿着：U1W1V1U1U2V1V2W2W1L1L2L3U1U2V1V2W1W2i2i1i3i1→U1，i2→W1，i3→V1任意对调两根电源进线，磁场反转。2.转动原理：NS（1）电磁转矩的产生▲用右手定则判断转子绕组中感应电流的方向▲用左手定则判断转子绕组受到的电磁力的方向电磁力→电磁转矩TT与n0同方向。工作原理示意图（2）电动机转速n和旋转磁场同步转速n0的关系电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但异步电动机0nn无转距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）无转子电流提示：如果0nn（3）转差（率）S的概念：%10000nnns异步电动机运行中:%9~1s转差：旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。转差率：转差与n0的比值。即：电动机起动瞬间:1,0sn（转差率最大）00nnns或旋转方向：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UiViWimItUiWiVimIt（4）旋转磁场的旋转方向方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转正转反转ABCM3~电源ABCM3~电源三相异步电动机的工作原理对称三相绕组通入对称三相电流旋转磁场(磁场能量)磁场切割转子绕组转子绕组中产生e和i转子绕组在磁场中受到电磁力的作用转子旋转起来机械负载旋转起来三相交流电能输出机械能量四、三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机型号Y132S－6功率3kW频率50Hz电压380V电流7.2A联结Y转速960r/min功率因数0.76绝缘等级B1.型号Y132S－6Y系列异步机机座中心高度机座长度代号2p=6→n0=1000r/min2.额定功率PNPN=3kW→转子轴上输出的机械功率3.额定电压UNUN=380V→定子三相绕组应施加的线电压磁极数4.额定电流ININ=7.2A三相异步电动机型号Y132S－6功率3kW频率50Hz电压380V电流7.2A联结Y转速960r/min功率因数0.76绝缘等级B→定子三相绕组的额定线电流6.额定转速nN电机在额定电压、额定负载下运行时的转子转速。5.联结方式通常三相异步电动机3kW以下者，联结成星形，4kW以上者，联结成三角形。三相异步电动机型号Y132S－6功率3kW频率50Hz电压380V电流7.2A联结Y转速960r/min功率因数0.76绝缘等级B8.绝缘等级指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为A、E、B、F、H五级，A级最低(105ºC)，H级最高(180ºC)。7.额定功率因数cosN额定负载时一般为0.7-0.9，空载时功率因数很低约为0.2-0.3。额定负载时，功率因数最大。实用中应选择合适容量的电机，防止“大马”拉“小车”的现象。异步电动机产品名称代号产品名称异步电动机绕线式异步电动机防爆型异步电动机高起动转矩异步电动机新代号汉字意义老代号Y异步异绕异爆异起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQOYR系列电机适用于起动重负荷YR系列YZ系列为鼠笼转子电动机1、功率的选择功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。（1）对于连续运行的电动机，所选功率应等于或略大于生产机械的功率。（2）对于短时工作的电动机，允许在运行中有短暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。五、三相异步电动机的选择2、种类和型式的选择（1）种类的选择一般应用场合应尽可能选用鼠笼式电动机。只有在需要调速、不能采用鼠笼式电动机的场合才选用绕线式电动机。（2）结构型式的选择根据工作环境的条件选择不同的结构型式，如开启式、防护式、封闭式电动机。3、电压和转速的选择根据电动机的类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。Y系列鼠笼电动机的额定电压只有380V一个等级。大功率电动机才采用3000V和6000V。