相异步电动机的构造.PPT

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1、,三相异步电动机的构造,异步电动机的应用非常广泛：在工业方面：中、小型轧钢设备，机床、轻工机械、起重机械，矿山机械等。在农业方面：脱粒机、粉碎机、排灌机械及加工机械。在家用电器方面：电风扇、空调机、洗衣机、电冰箱等。,电动机的作用是将交流电能转换成机械能，电动机分交流电动机和直流电动机两大类，而交流电动机又分为异步电动机和同步电动机。,1异步电动机按电动机定子相数分：三相异步电动机、单相异步电动机。,2按电动机的转子结构分：笼型异步电动机、绕线型异步电动机。,三相异步电机,接线盒,转轴,三相异步电动机的结构,机座,定子铁心,定子绕组,接线盒,端盖,罩壳,风扇,转子,主要部件是由定子和转子两大部

2、分组成。此外，还有端盖、轴承、风扇等部件。,转轴,1.定子 三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕 组组成。,定子绕组,机座,铁心,定子铁心冲片,U1,U2,三相定子绕组,（U相）,2.转子,根据转子绕组结构的不同分为：,三相异步电动机的转子是由转子铁心、转子绕 组和转轴组成。,转子铁心冲片,铁心,转子绕组,转轴,笼型转子,去掉铁心后的转子导条,（转子铁心槽内嵌有铸铝导条）,笼型转子,绕线型转子,（转子铁心槽内嵌有三相绕组）,2转子,笼型转子,笼型转子的电动机称笼型电动机。,笼型转子是由嵌放在转子铁心槽内的导电条组成，在转子铁心的两端各用一个导电端环把所有的导电条连接起来。,2转子,绕

3、线型转子铁心与绕组,绕线型转子的电动机称绕线型电动机。,外接电阻,电刷,滑环,转子铁心,转子绕组,在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组。,U1,U2,V1,V2,W1,W2,定子绕组星形联结,定子绕组三角形联结,端子,在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组。,定子绕组,设：电流的流入端用+表示,电流的流出端用 表示,定子绕组与转子绕组,转子绕组,设：电流的流入端用+表示,电流的流出端用 表示,i1,i2,i3,U1,V1,W1,U2,V2,W2,i1=Imsint,i2=Imsin(t 120),i3=Imsin(t+120),i1,i2,i3,对称三相电流流入对称三相绕组。,1旋转磁场,i1,t=

4、0,t,i,U1,W2,V1,U2,W1,V2,i1=0i2 为负值i3 为正值,i2,i3,1旋转磁场,1旋转磁场的产生,O,设：电流的流入端用+表示,电流的流出端用 表示,t,t=60,i,U1,W2,V1,U2,W1,V2,60,i1 为正i2 为负值i3 为0,i1,i2,i3,O,1旋转磁场的产生,t=90,U1,W2,V1,U2,W1,V2,90,i1 为正值i2 为负值i3 为负值,t,i,i1,i2,i3,O,1旋转磁场的产生,t=180,U1,W2,V1,U2,W1,V2,i1=0i2 为正值i3 为负值,t,i,i1,i2,i3,O,1旋转磁场的产生,1旋转磁场的产生,空间

5、相差 120 角的三相绕组，通入对称三相电流时，产生的是一对磁极的旋转磁场，当电流经过一个周期变化时，磁场也沿着顺时针方向旋转了一周(在空间旋转的角度为 360)。,综上分析可以得出：,t,i,iU1,iV1,iW1,0,90,60,0,2改变旋转磁场的转向,综上分析可以得出：,改变流入三相绕组的电流相序，就能改变旋转磁场的转向；改变了旋转磁场的转向，也就改变了三相异步电动机的旋转方向。,将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。,极对数,旋转磁场的转速大小,极对数和转速的关系：,3旋转磁场的磁极对数 p,旋转磁场的磁极对数 p 与三相定子绕组的连接方式有关。,4旋转磁

6、场的转速 n0,电源的频率,磁极对数,n0 的单位：转/分,若 f1=50 Hz，p=1n0=3000 r/min,p=2n0=1500 r/min,p=3n0=1000 r/min,三相异步电动机的运转原理,+,转子转速n,旋转的磁场可以带动转子同方向旋转,异步电动机原理图,转子,定子,磁场转速n1,n,三相异步电动机转子在旋转磁场的作用下转动起来，其转向与旋转磁场的转向相同。,磁场转速n1,转子,感应电动势(电流),转差率 s,转差率,0 s,sN=0.015 0.06,转子转速,n=(1 s)n0,例 1已知 n=975 r/min，f1=50 Hz。求：p、s、f2。,解,p=3,6.

7、2 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性,6.2.1 三相异步电动机的电磁转矩,6.2.2 三相异步电动机的机械特性,6.2三相异步电动机的机械特性,6.2.1 转矩公式,转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力所形成的转矩之总和。,常数，与电机结构有关,旋转磁场每极磁通,转子电流,转子电路的功率因数,由此得电磁转矩公式,由公式可知,电磁转矩公式,1.T 与定子每相绕组电压 成正比。U 1 T,2.当电源电压 U1 一定时，T 是 s 的函数。,3.R2 的大小对 T 有影响。绕线式异步电动机可外 接电阻来改变转子电阻R2，从而改变转距。,6.2.2 机械特性曲线,根据转矩公式,得特性曲线

8、：,动画,动画,电动机在额定负载时的转矩。,1.额定转矩TN,三个重要转矩,额定转矩,(N m),如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型)的额定功率为7.5kw,额定转速为1440r/min,则额定转矩为,2.最大转矩 Tmax,转子轴上机械负载转矩T2 不能大于Tmax，否则将造成堵转(停车)。,电机带动最大负载的能力。,临界转差率,将sm代入转矩公式，可得,当 U1 一定时，Tmax为定值,过载系数(能力),一般三相异步电动机的过载系数为,工作时必须使T2 Tmax，否则电机将停转。,电机严重过热而烧坏。,3.起动转矩 Tst,电动机起动时的转矩。,起动时n=0 时，s=1,(2)Tst

9、与 R2 有关，适当使 R2 Tst。对绕线式 电机改变转子附加电阻 R2,可使Tst=Tmax。,Tst体现了电动机带载起动的能力。若 Tst T2电机能起动，否则不能起动。,起动能力,4.电动机的运行分析,电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，这种能力称为自适应负载能力。,自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载）。,此过程中，n、sE2,I2 I1 电源提供的功率自动增加。,T2,s,T2 T,T=T2,n,T,达到新的平衡,5.U1 和 R2变化对机械特性的影响,(1)U1 变化对机械特性的影响,T2,(2

10、)R2 变化对机械特性的影响,R2,Tst,n,硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。,软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。,(2)R2 变化对机械特性的影响,不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。,6.3 三相异步电动机的起动、调速与制动,6.3.1 三相异步电动机的起动,6.3.2 三相异步电动机的调速,6.3.3 三相异步电动机的制动,6.3.1 三相异步电动机的起动,对电动机起动的要求:,起动过程:电动机接通电源后，转速由零增至稳定运行状态的过程。,起动转矩大,起动电流小,起动时间短,起动过程的特点:,2.转子绕组的功

11、率因数低，起动转矩不大。,笼型电动机常用起动方法:,直接起动,降压起动,1.起动电流是额定电流的6 7倍。,一、直接起动(全压起动),直接起动线路,缺点：起动电流大。,控制电路简单，投资少，起动时间短。,优点：,允许直接起动的条件：,因为起动电流大，引起的线路压降就大，可能影响到其他设备的正常工作，所以大容量电动机不允许直接起动。,：电动机起动电流倍数,二、降压起动,1.Y-换接起动,电动机在起动时接成Y联结，正常运行时接成联结。只适用于工作时接的电动机。,Q1,缺点：起动转矩小。,设备简单，成本低，操作方便，动作可靠。每相定子绕组承受相电压起动，起动电流小。,优点：,Q2,2.自耦补偿器降压

12、起动,三相自耦变压器,如果自耦变压器的变比为Ka,采用自耦变压器的起动电流、起动转矩为：,绕线式电动机起动时，可在转子绕组中串入电阻，可减小起动电流，还可以增大起动转矩。,3.转子串电阻起动,绕线式电动机适用于要求起动转矩大的生产机械，如卷扬机、起重机等。,例6.3 已知一台PN=10kW，IN=20 A，UN=380 V，nN=1450r/min,接三相笼型电动机，由手册查得：Ist/IN=7，Tst/TN=1.4，拟半载起动,电源容量为200kVA,试选择适当的起动方法,并求此时的起动转矩和起动电流。,解,（1）直接起动,KI=7 5.75 不允许接起动。,（2）Y-换接起动,不能采用Y-

13、换接起动。,例6.4 已知一台PN=10kW，IN=20 A，UN=380 V，nN=1450r/min,接三相笼型电动机，由手册查得：Ist/IN=7，Tst/TN=1.4，拟半载起动,电源容量为200kVA,试选择适当的起动方法,并求此时的起动转矩和起动电流。,解,（3）自耦补偿器起动,由题意,设：自耦变压器的变比为Ka,变压器抽头为,（抽头置于60%位置）,6.3.2 三相异步电动机的调速,调速方法,变频调速（笼型电动机）,变极调速（笼型电动机）,变转差率调速（绕线型电动机）,电动机的转速与电源频率、电机磁极对数、转差率有关。,1.变极调速,电源频率不变，改变电动机的磁极对数 p 调速。

14、,有级调速,P=2,定子绕组接线,电机磁场情况,P=1,U1,U2,2.变频调速,改变频率（f1)调整电动机的转速，属无级调速，调速性能好，但需有一套专用变频设备。,3.变转差率调速,在绕线式电动机转子绕组中串入可调电阻R,可改变 s 和 n。,可实现小范围无级调速，但能耗大，效率低，广泛应用于起重设备。,特点：,6.3.3 三相异步电动机的制动,1.能耗制动,调节制动电流,能耗制动的特点：,制动准确、平稳、能量消耗小。但制动力较弱,且需要有直流电源。,固定磁场n1=0,制动原理,2.反接制动,制动原理,将电源的任意两相对调，产生反向旋转磁场，产生制动转矩。,方法简单，制动效果好，但能耗大。,

15、特点：,制动限流电阻,3.回馈制动,电动机转速n大于旋转磁场转速n1。如起重机重物下放时。,电动机处于发电运行状态。,特点：,6.4 三相异步电动机的铭牌和技术数据,铭牌的作用：向使用者简要说明电动机的一些额定数据和使用方法。,例：某电动机铭牌数据如下。,三相异步电动机型号Y132 M-4 功率7.5kW 频率50HZ电压 380V 电流15.4A 接法转速 1440 r/min 绝缘等级B 工作方式 连续 年 月 编号 电机厂,1.型号,Y 132 M-4,三相异步电动机,机座中心高(mm),磁极数,机座长度代号,(S短机座;M中机座;L长机座),2.功率PN 额定运行时，轴上输出的机械功率。,输入功率,效率,3.电压UN 额定运行时，定子绕组上应加的线电压。,4.电流IN 在UN、PN时，流入定子绕组的线电流。,5.转速nN 在UN、PN、IN时，电动机转子的转速。,6.接法,电动机三相定子绕组的接线方法。,接线盒,接线盒,接,Y接,7.频率 fN 我国电网频率为50HZ。,8.温升及绝缘等级,电动机常用绝缘材料分为五个等级。,9.工作方式,连续工作、短时工作、断续周期工作。,10.其他,可从电工手册中查得,功率因数、效率、,