異步電動(dòng)機(jī)工作原理1

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1、第五章交流電動(dòng)機(jī)的工作原理及特性?了解三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)；?掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理；?掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性和機(jī)械特性；?掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的連接方法和額定參數(shù)；?掌握三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)等各種特性；以及實(shí)現(xiàn)的方法；?掌握單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理和啟動(dòng)方法；?了解同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性和啟動(dòng)方法。5．1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理5.1.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩個(gè)部分組成，定子是不動(dòng)的部分，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，在定子和轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。1.定子定子由定子鐵心、繞組以及機(jī)座組成。定子鐵心是磁路的一部

2、分，它由0.5mm的硅鋼片疊壓而成。定子鐵心的硅鋼片的內(nèi)圓沖有定子槽，槽中安放線圈。硅鋼片在疊壓后成為一個(gè)整體，固定于機(jī)座內(nèi)。⑵定子繞組：定子繞組用絕緣的銅或鋁導(dǎo)線（電磁線）繞成，嵌在定子槽內(nèi)。散嵌線圈三相對(duì)稱交流繞組模型⑶機(jī)座：主要是為了固定與支撐定子鐵心。端蓋軸承還要支撐電機(jī)的轉(zhuǎn)子部分。因此，機(jī)座應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。對(duì)中、小型異步電動(dòng)機(jī)，通常用鑄鐵或鑄鋁機(jī)座。對(duì)大型電機(jī)，一般采用鋼板焊接的機(jī)座。2、轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)子軸組成。⑴轉(zhuǎn)子鐵心：磁路的一部分，它用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，固定在轉(zhuǎn)軸上，整個(gè)轉(zhuǎn)子的外表呈圓柱形。⑵轉(zhuǎn)子繞組：分為籠型和繞線

3、型兩類。1）籠型轉(zhuǎn)子：在轉(zhuǎn)子的每個(gè)槽里放上一根導(dǎo)體，在鐵心的兩端用端環(huán)連接起來，形成一個(gè)閉合的繞組。如果把轉(zhuǎn)子鐵心拿掉，則可看出，剩下來的繞組形狀像個(gè)松鼠籠子。導(dǎo)條的材料有用銅的，也有用鑄鋁的。籠型轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子繞組模型2）繞線型轉(zhuǎn)子：繞線型轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)嵌放有用絕緣導(dǎo)線組成的三相繞組，一般都聯(lián)接成Y形。轉(zhuǎn)子繞組的三條引線分別接到三個(gè)集電環(huán)（滑環(huán)）上，用一套電刷裝置引出來，如圖所示。這就可以把外接電阻串聯(lián)到轉(zhuǎn)子繞組回路里去，以改善電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能或調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。與籠型轉(zhuǎn)子相比，繞線型轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格稍貴，可靠性也較低，因此只在要求起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，或需平滑調(diào)速的場(chǎng)合使

4、用。3、氣隙：異步電動(dòng)機(jī)的氣隙比同容量直流電動(dòng)機(jī)的氣隙小得多，在中、小型異步電動(dòng)機(jī)中，氣隙δ一般為0.2~2.0mm左右。5.1.2三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組接三相電源后，電機(jī)氣隙內(nèi)便形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向?yàn)轫槙r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示。若轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，繞組中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2，于是繞組中有電流i2，這樣，轉(zhuǎn)子繞組就在磁場(chǎng)中受力F，該力在轉(zhuǎn)子軸上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相同。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速通常用轉(zhuǎn)差率的形式來表示。通常S0﹤0.5%,SN﹤5%。工作原理：定子均布的三相繞組通入對(duì)稱的三相電流后，合成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)沿定

5、子內(nèi)圓周方向（氣隙）旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子繞組被旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，繼而產(chǎn)生感應(yīng)電流。轉(zhuǎn)子電流在磁場(chǎng)下受力，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。由工作原理可知：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n（電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速）恒比旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度n0（同步速度）要小。因?yàn)槿绻麅煞N速度相等時(shí)，轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線，因此，不能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子將不能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。因此，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間的轉(zhuǎn)速差是保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的主要因素，也是異步電動(dòng)機(jī)的由來。5.1.3三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)1．旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的假設(shè)每相繞組只有一個(gè)線匝，分別嵌放在定子內(nèi)圓周的6個(gè)凹槽之中?，F(xiàn)將三相繞組的末端X、Y、Z相連，首端A、B、

6、C接三相交流電源。且三相繞組分別叫做A、B、C相繞組。規(guī)定：當(dāng)某相電流為正值時(shí)，繞組首端電流流入。從分析可看出，電角度變化600時(shí)，合成磁場(chǎng)的位置也旋轉(zhuǎn)了600。當(dāng)電角度變化3600時(shí)，合成磁場(chǎng)的位置也旋轉(zhuǎn)3600。即：n0=f（r/s)由此可知，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有兩對(duì)磁極（p=2）時(shí)，其旋轉(zhuǎn)速度僅為一對(duì)磁極時(shí)的一半。依次類推，當(dāng)有p對(duì)磁極時(shí)，其轉(zhuǎn)速為：按以上分析可以證明：當(dāng)三相電流隨時(shí)間不斷變化時(shí)，合成磁場(chǎng)也在不斷旋轉(zhuǎn)，故稱旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為：n0=60f/p，n0也叫同步轉(zhuǎn)速。⒉旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向：通過前面分析可得出旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向是從A相繞組轉(zhuǎn)向B相繞組，也就是說旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的

7、方向是從定子電流的超前相轉(zhuǎn)向定子電流的滯后相。如果將定子繞組接至電源的三根導(dǎo)線中的任意兩根線對(duì)調(diào)，例如，將B，C兩根線對(duì)調(diào)，使B相與C相繞組中電流的相位對(duì)調(diào)。此時(shí)A相繞組內(nèi)的電流超前C相繞組內(nèi)的電流2?/3，而C相繞組內(nèi)的電流又超前B相繞組內(nèi)的電流2?/3，用上述同樣的分析方法可知，此時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒆優(yōu)锳→C→B，即向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，如圖所示，即與未對(duì)調(diào)前的旋轉(zhuǎn)方向相反。由此可見，要改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向，只要把定子繞組接到電源的三根導(dǎo)線中的任意兩根對(duì)調(diào)即可。5.1.4定子繞組連接方