電機(jī)及電氣控制 教學(xué)課件 作者 王烈準(zhǔn) 模塊二異步電動機(jī).ppt

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1、模塊二異步電動機(jī)技術(shù)教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：1．熟悉異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)、型號、技術(shù)參數(shù)。2．掌握異步電動機(jī)的工作原理及應(yīng)用。能力目標(biāo)：1．能正確選用和使用異步電動機(jī)，合理選擇其啟動、制動及調(diào)速方案。2．具有異步電動機(jī)的運(yùn)行和維護(hù)的能力。項目一三相異步電動機(jī)的認(rèn)識一、項目導(dǎo)入三相異步電動機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分構(gòu)成，定子相當(dāng)于變壓器的一次側(cè)，轉(zhuǎn)子相當(dāng)于變壓器的二次側(cè)，它是利用電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的。是現(xiàn)代化生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的一種動力設(shè)備。二、相關(guān)知識（一）三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖2-1是一臺籠型三相異步電動機(jī)的外形圖和結(jié)構(gòu)圖。它主要是由定子部分（靜止的）和轉(zhuǎn)子部分（轉(zhuǎn)動的）兩大

2、部分組成，定、轉(zhuǎn)之間是空氣隙。另外還有端蓋、軸承、機(jī)座、風(fēng)扇等部件。1．異步電動機(jī)的定子結(jié)構(gòu)異步電動機(jī)的定子是由機(jī)座、定子鐵心和定子繞組三個部分組成的。機(jī)座異步電動機(jī)的機(jī)座主要是固定和支撐定子鐵心和繞組，如圖2-2所示。中小型電機(jī)一般采用鑄鐵機(jī)座、大中型電機(jī)采用鋼板焊接的機(jī)座。定子鐵心定子鐵心是電動機(jī)磁路的一部分，裝在機(jī)座里，如圖2-3所示。定子繞組異步電機(jī)的定子繞組是電動機(jī)電路部分。小型異步電動機(jī)定子繞組通常由高強(qiáng)度漆包圓線繞成線圈嵌入鐵心槽內(nèi)；大、中型電機(jī)使用矩形截面導(dǎo)線預(yù)先制成成型線圈，再嵌入槽內(nèi)。每相繞組按一定規(guī)律連接，三相構(gòu)成對稱繞組。2.定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙異步電動機(jī)的氣隙

3、比同容量直流電動機(jī)的氣隙小得多，在中、小型異步電動機(jī)中，氣隙一般為0.2～1.5mm左右。3．異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心也是磁略的一部分，與定子鐵心一樣，也由0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，整個鐵心固定在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子鐵心外圓上沖有均勻分布的槽，用以安放轉(zhuǎn)子繞組。由于槽縫很小，整個轉(zhuǎn)子鐵心的外表面成圓柱形。轉(zhuǎn)子繞組三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組用來感應(yīng)電動勢及產(chǎn)生電流，同時與旋轉(zhuǎn)磁場作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，是電機(jī)的重要部件之一。異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組按結(jié)構(gòu)分籠型轉(zhuǎn)子和繞線轉(zhuǎn)子兩種。1）籠型轉(zhuǎn)子分銅條繞組和鑄鋁繞組兩種，如圖2-5所示。銅條轉(zhuǎn)子是在

4、轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)插入銅條（又稱導(dǎo)條），鐵心兩端槽口外用銅環(huán)將全部導(dǎo)條焊接，全部導(dǎo)條自行閉合，其形狀為圓柱形“籠子”。鑄鋁繞組是將熔化的鋁注入轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，同時注上端環(huán)和風(fēng)扇，使導(dǎo)條與端環(huán)構(gòu)成閉合繞組，其形狀也是圓柱形“籠子”?；\型繞組的工藝和結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、經(jīng)濟(jì)耐用。2）繞線型轉(zhuǎn)子的鐵心槽內(nèi)嵌放三相對稱繞組，與定子繞組相似，如圖2-6所示。轉(zhuǎn)子繞組采用V2接線，三相繞組的首端接到轉(zhuǎn)軸上的三個集電環(huán)，再通過電刷、滑環(huán)間的滑動與外電路連接。繞線型轉(zhuǎn)子回路中串接外接電阻或其他電氣設(shè)備，以改善電動機(jī)的啟動性能和調(diào)速性能，因此獲得廣泛應(yīng)用。但是結(jié)構(gòu)比籠型電機(jī)復(fù)雜，而且電刷、滑環(huán)還增加了維修工作量。

5、（二）三相異步電動機(jī)的工作原理1．旋轉(zhuǎn)磁場三相交流異步電動機(jī)的三相定子繞組在空間上互差120°（電角度），連接成星形（Y）或三角形（△），是對稱三相負(fù)載，簡化后如圖2-7所示。定子繞組接通電源后流入三相對稱交流電流，如圖2-8所示。假設(shè)某相繞組電流瞬間為正時，電流從該相繞組的首端流入，尾端流出；電流為負(fù)時，方向相反。選取電流相位角?t=0°、120°、240°、360°這四個瞬時，對應(yīng)這四個時刻的各繞組電流方向及磁場分別如圖2-9中的（a）、（b）、（c）、（d）所示。根據(jù)右手螺旋定則可判斷相應(yīng)的合成磁場為旋轉(zhuǎn)磁場。如果電動機(jī)的每相繞組由兩個串聯(lián)的線圈（組）組成，三相繞組連接成Y形，

6、各相繞組的首端或尾端在空間上互差60°放置（電角度仍互差120°），如圖2-10所示。用同樣的方法可判斷出這時的磁場有兩對磁極（即四個磁極），仍按繞組位置沿U1、V1、W1方向旋轉(zhuǎn)，與電源相序相同，但電流變化一周時，磁場在空間上僅旋轉(zhuǎn)半周?！蠼Y(jié)論1）旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的條件是：三相對稱繞組通以三相對稱電流。2）旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向與三相電源通入定子繞組電流的相序一致。3）旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1（又稱同步轉(zhuǎn)速）。其表達(dá)式為：2．基本工作原理1）三相對稱繞組中通入三相對稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。2）轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電動勢和電流。3）轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁場中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使電動機(jī)

7、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。3．轉(zhuǎn)差率s把同步轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的差值稱為轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱為轉(zhuǎn)差率，以s表示。s是異步電機(jī)的重要物理量，根據(jù)s的大小可判斷異步電機(jī)工作于不同狀態(tài)（0＜s＜1為電動狀態(tài)、s＜0為發(fā)電狀態(tài)、s＞1為制動狀態(tài)）。就是異步電機(jī)電動狀態(tài)時，s的微小變化，也會引起轉(zhuǎn)速較大變化，即n＝（1一s）n1。轉(zhuǎn)差率是影響電機(jī)狀態(tài)及其特征的一個重要因素。電機(jī)在額定狀態(tài)時的轉(zhuǎn)差率稱為額定轉(zhuǎn)差率，以sN表示。普通三相異步電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率sN約為0.02～