三相異步電動(dòng)機(jī) 三相異步電動(dòng)機(jī)及其控制線路

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1、三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)及其控制線路實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電工設(shè)備總稱為電機(jī)。電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換。把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備稱為發(fā)電機(jī)，而把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備叫做電動(dòng)機(jī)。在生產(chǎn)上主要用的是交流電動(dòng)機(jī)，特別三相異步電動(dòng)機(jī)，因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。它被廣泛地用來驅(qū)動(dòng)各種金屬切削機(jī)床、起重機(jī)、鍛壓機(jī)、傳送帶、鑄造機(jī)械、功率不大的通風(fēng)機(jī)及水泵等。對(duì)于各種電動(dòng)機(jī)我們應(yīng)該了解下列幾個(gè)方面的問題：（1）基本構(gòu)造；（2）工作原理；（3）表示轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間關(guān)系

2、的機(jī)械特性；（4）起動(dòng)、調(diào)速及制動(dòng)的基本原理和基本方法；（5）應(yīng)用場合和如何正確使用。5.1.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理1．三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造三相異步電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)基本組成部分為定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）。此外還有端蓋、風(fēng)扇等附屬部分，如圖5-1所示。圖一圖（一）是三相電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖1）．定子三相異步電動(dòng)機(jī)的定子由三部分組成：2）．轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由三部分組成：第6頁共6頁圖二鼠籠式電動(dòng)機(jī)由于構(gòu)造簡單，價(jià)格低廉，工作可靠，使用方便，成為了生產(chǎn)上應(yīng)用得最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。為了保證轉(zhuǎn)子能夠自由旋轉(zhuǎn)，在

3、定子與轉(zhuǎn)子之間必須留有一定的空氣隙，中小型電動(dòng)機(jī)的空氣隙約在0.2~1.0mm之間。2．三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理1）．基本原理為了說明三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理，我們做如下演示實(shí)驗(yàn)，如圖（二）所示。圖（二）是三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理(1)．演示實(shí)驗(yàn)：在裝有手柄的蹄形磁鐵的兩極間放置一個(gè)閉合導(dǎo)體，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄帶動(dòng)蹄形磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，將發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體也跟著旋；若改變磁鐵的轉(zhuǎn)向，則導(dǎo)體的轉(zhuǎn)向也跟著改變。(2)．現(xiàn)象解釋：當(dāng)磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵與閉合的導(dǎo)體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，鼠籠式導(dǎo)體切割磁力線而在其內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流。感應(yīng)電流又使導(dǎo)體受到一個(gè)電

4、磁力的作用，于是導(dǎo)體就沿磁鐵的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來，這就是異步電動(dòng)機(jī)的基本原理。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和磁極旋轉(zhuǎn)的方向相同。(3)．結(jié)論：欲使異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，必須有旋轉(zhuǎn)的磁場和閉合的轉(zhuǎn)子繞組。2）．旋轉(zhuǎn)磁場（1）．產(chǎn)生圖5-3表示最簡單的三相定子繞組AX、BY、CZ，它們在空間按互差1200的規(guī)律對(duì)稱排列。并接成星形與三相電源U、V、W相聯(lián)。則三相定子繞組便通過三相對(duì)稱電流：隨著電流在定子繞組中通過，在三相定子繞組中就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。ìiU=Imsinwt?0i=Isin(wt-120)íVm?0i=Isin(wt+120)m?WB第

5、6頁共6頁圖三圖（三）所示是三相異步電動(dòng)機(jī)定子接線當(dāng)wt=00時(shí)，iA=0，AX繞組中無電流；iB為負(fù)，BY繞組中的電流從Y流入B1流出；iC為正，CZ繞組中的電流從C流入Z流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖四（a）所示。當(dāng)wt=1200時(shí)，iB=0，BY繞組中無電流；iA為正，AX繞組中的電流從A流入X流出；iC為負(fù)，CZ繞組中的電流從Z流入C流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖四（b）所示。當(dāng)wt=2400時(shí)，iC=0，CZ繞組中無電流；iA為負(fù)，AX繞組中的電流從X流入A流出；iB為正，BY繞組中的電流

6、從B流入Y流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖四（c）所示。可見，當(dāng)定子繞組中的電流變化一個(gè)周期時(shí)，合成磁場也按電流的相序方向在空間旋轉(zhuǎn)一周。隨著定子繞組中的三相電流不斷地作周期性變化，產(chǎn)生的合成磁場也不斷地旋轉(zhuǎn)，因此稱為旋轉(zhuǎn)磁場。第6頁共6頁圖（四）所示是旋轉(zhuǎn)磁場的形成（2）．旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)磁場的方向是由三相繞組中電流相序決定的，若想改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向，只要改變通入定子繞組的電流相序，即將三根電源線中的任意兩根對(duì)調(diào)即可。這時(shí)，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也跟著改變。3）．三相異步電動(dòng)機(jī)的極數(shù)與轉(zhuǎn)速（1）．極數(shù)（磁極對(duì)數(shù)p）三

7、相異步電動(dòng)機(jī)的極數(shù)就是旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)。旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)和三相繞組的安排有關(guān)。當(dāng)每相繞組只有一個(gè)線圈，繞組的始端之間相差1200空間角時(shí)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場具有一對(duì)極，即p=1；當(dāng)每相繞組為兩個(gè)線圈串聯(lián)，繞組的始端之間相差600空間角時(shí)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場具有兩對(duì)極，即p=2；同理，如果要產(chǎn)生三對(duì)極，即p=3的旋轉(zhuǎn)磁場，則每相繞組必須有均勻安排在空間的串聯(lián)的三個(gè)線圈，繞組的始端之間相差400（=1200/p）空間角。極數(shù)p與繞組的始端之間的空間角120度（2）．轉(zhuǎn)速n60f1p（5-1）=三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0與電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)

8、數(shù)p有關(guān)，它們的關(guān)系是：n0由（5-1）可知，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0決定于電流頻率f1和磁場的極數(shù)p。對(duì)某一異步電動(dòng)機(jī)而言，f1和p通常是一定的，所以磁場轉(zhuǎn)速n0是個(gè)常數(shù)。第6頁共6頁在我國，工頻f1=50Hz，因此對(duì)應(yīng)于不同極對(duì)數(shù)p的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0，見表5-1表5-1（3）．轉(zhuǎn)差率s電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與