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1、2023/8/21,制作人第三组全体人员,1,三相异步电动机的结构和工作原理,5.1三相异步电动机的基本结构 5.4三相异步电动机的工作原理及运行状态,2023/8/21,制作人第三组全体人员,2,三相异步电动机的基本结构,异步三相异步电动机的基本结构电动机分鼠笼式和绕线式。它们的区别在于转子结构不同。异步电动机结构主要由固定不动的定子三相异步电动机的基本结构和旋转的转子所组成，定子与转子间存在很小的间隙，称为气隙。,2023/8/21,制作人第三组全体人员,3,1.三相异步电机结构,机壳 定子1.三相异步电机结构绕组1.定子部分:定子铁心 接线盒 端盖 轴承,转子绕组2.转子部分 转子铁心
2、轴,问题:三相异步电机又是如何工作的呢?,三相异步电机工作原理,2023/8/21,制作人第三组全体人员,4,（一）定子（静止部分）异步电动机定子由定铁芯、定子绕组和机座等部件组成，定子的作用是用来产生 旋转磁场的,1、定子铁心作用：电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。构造：定子铁心一般由0.350.5毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成，在铁心的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组。定子铁心槽型有以下几种：半闭口型最后一张幻灯片槽：电动机的效率和功率因数较高，但绕组嵌线和绝缘都较困难。一般用于小型低压电机中。半开口型槽：可嵌放成型绕组，一般用于大型、中型低压电机。所谓成型绕组即绕
3、组可事先经过绝缘处理后再放入槽内。开口型槽：用以嵌放成型绕组，绝缘方法方便，主要用在高压电中。,2023/8/21,制作人第三组全体人员,5,定子,2、定子绕组 定子绕组是电机的电路部分，由许多线圈按一定的规律连接而成。小型异步电动机的定子绕组由高强度漆包圆铜线或铝线绕制而成；大、中型异步电机的定子绕组用截面较大的扁铜绕线制成型，再包上绝缘。作用：是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。3 机座 机座是电机的外壳，用以固定和支撑定子铁芯及端盖，机座应具有足够的强度和刚度，同时还应满足通风散热的需要。小型异步电动机的机座一般用铸铁铸成，大型异步电动机机座常用钢板焊接而成。为了增加散热面
4、积、加强散热，封闭式异步电动机机座外壳上面有散热筋，防护式电动机机座两端端盖开有通风孔或机座与定子铁芯间留有通风道等。,2023/8/21,制作人第三组全体人员,6,转子,转子由转子铁芯、转子绕组和转轴等部件构成。转子的作用是用来产生电磁转矩。转子铁芯 转子铁芯也是电机磁路的一部分。通常用定子冲片内圆冲下来的原料做转子叠片，即一般仍用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，套装在转轴上，转子铁芯叠片外圆冲有嵌放转子绕组的槽。转子绕组 转子绕组的作用是感应电动势和电流并产生电磁转矩。其结构型式有鼠笼式和绕线式两种。,2023/8/21,制作人第三组全体人员,7,转子:在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流
5、。,转子,鼠笼转子,铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。,(2)绕线式转子,同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。,另一端分别接滑环，可外接电阻,2023/8/21,制作人第三组全体人员,8,2023/8/21,制作人第三组全体人员,9,（1）鼠笼式转子绕组 在每个转子槽中插入一铜条，在铜条两端各用一铜质端环焊接起来形成一个鼠笼的样子，称为铜条转子。也可用铸铝的方法，把转子导条和端环、风扇叶片用铝液一次浇铸而成，称为铸铝转子。中小型异步电动机的鼠笼转子一般采用铸铝转子。为了提高电动机的起动转矩，在容量较大的异步电动机中，可采用双鼠笼式或深槽式结构的转子。因鼠笼式转子结构简单、制造方便、运行可靠，
6、所以得到广泛应用。,2023/8/21,制作人第三组全体人员,10,（2）绕线式转子绕组 绕线式转子绕组与定子绕组相似，也是制成三相绕组，一项接成Y形，三根引出线分别接到转轴上彼此绝缘的三个集电环上，通过电刷装置与外部电路相连。转子绕组回路串入三项可变电阻的目的是为了改善起动性能或调节转速。为了消除电刷和集电环之间的机械摩擦损耗及接触电阻损耗，在大中型绕线式电动机中，还装设又提刷短路装置。起动时转子绕组与外电路接通，起动完毕后，在不需要调速的情况下，将外部电阻全部短接。,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
7、、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。,2023/8/21,制作人第三组全体人员,11,转轴转轴一般由中碳钢或合金钢制成，其作用是支撑转子和传递转矩，因此要求它有一定的机械强度。气隙 气隙的大小对异步电动机的性能影响很大。为了降低电机的励磁电流和提高功率因数，气隙应尽可能做得小些，但气隙过小，将使装配困难或运行不可靠，因此气隙大小除了考虑电性能外，还要考虑便于安装。气隙的最小值常由制造加工工艺和安全运行等因素来决定，异步电动机气隙一般为0.22mm左右，比直流电机和同步电机定、转子气隙小得多。,2023/8/21,制作人第三组全体人员,12,2023/8/21,制作
8、人第三组全体人员,13,2023/8/21,制作人第三组全体人员,14,2023/8/21,制作人第三组全体人员,15,2023/8/21,制作人第三组全体人员,16,2023/8/21,制作人第三组全体人员,17,2023/8/21,制作人第三组全体人员,18,2023/8/21,制作人第三组全体人员,19,2023/8/21,制作人第三组全体人员,20,5.4三相异步电动机的工作原理及运行状态,工作原理在异步电动机的定子铁芯里，嵌放着对称的三相绕组A-X,B-Y,C-Z 如图所示当异步电动机三相对称定子绕组接通三相对称交变电流时，定子电流便产生一个旋转磁场，且以同步转速n1沿着顺时针方向。
9、转子导体开始是静止的，故转子导体将切割定子磁场而感应电动势并产生感应电流。假设转子为纯电阻性电路，转子电流与感应电动势同相位，其方向由右手定则确定。转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，由左手定则可判定电磁力F的方向。,2023/8/21,制作人第三组全体人员,21,4.基本概念,1.旋转磁场的方向由相序决定、改变相序就可改变三相异步电机的转向.2.旋转磁场的转速与电源频率成正比，与极对数成反比.3.空间电角度、空间角度、时间电角度.4.旋转磁场的幅值.5.转差与转差率.,2023/8/21,制作人第三组全体人员,22,2.异步电机的工作原理,定子绕组通入三相交流电流,旋转磁场,切割转子绕组,
10、转子绕组产生感应电势,转子中产生感应电流,转子电流与磁场作用,产生电磁转矩,运转,问题:旋转磁场又是如何产生的呢?,2023/8/21,制作人第三组全体人员,23,工作原理,电磁力F对转轴形成一个电磁力转矩，其作用方向与旋转磁场方向一致，拖着转子沿着旋转磁场方向旋转，将输入的电能变成转子旋转的机械能。异步电动机的转子旋转方向始终与旋转磁场的方向一致，而旋转磁场的方向取决于通入交流电的相序，因此任意对调电动机的两根电源线，便可使电动机反转。,2023/8/21,制作人第三组全体人员,24,转差率的概念,异步电动机的转子转速n1，这是异步电动机转子产生感应电动势和电流，并形成电磁转矩的必要条件。因
11、电动机转速n与旋转磁场转速n1不同步，“异步”由此而得名。由于异步电动机的转子电流是依靠电磁感应作用产生的，所以又称为感应式电动势电动机。通常我们将同步转速n1与转子转速n1之差对同步转速n1之比称为转差率，用字母s表示，即 S=n1-n/n1电动机转速为nN时的转差率称为额定转差率sN。异步电动机带额定负载时，转差率很小，一般SN在0.010.06之间。由于转差率反映了转子与旋转磁场之间的相对运动，故s的大小对异步电动机转子电动势、电流、功率因数等物理量都有直接影响，转差率s是异步电动机的一个重要参数。根据转速差s，可以求电动机的实际转速n，即 n=(1-s)n1,2023/8/21,制作人
12、第三组全体人员,25,异步电动机的三种运行状态,根据转差率大小和正负情况，异步电动机运行、发运行和电磁制动运行三种运行状态。1.电动机运行状态当异步电动机作电动机运行时，电磁转矩为驱动性质，电磁转矩克服负载制动转矩而做功，把从定子吸收的电功率转变成机械功率从定子输出。电动机转速n与定子旋转磁场转速N1同方向，且实际方向取决与负载大小。,2023/8/21,制作人第三组全体人员,26,发电机运行状态如果用原电动机拖动异步电动机顺着旋转磁场的方向旋转，且使电动机转速n大于同步转速n1，即nn1,则s0,磁场切割转子导体的方向与电动机状态时相反。因此转子电势、转子电流及电磁转矩方向也与电动机运行状态
13、时相反。当异步电动机作为发电动机运行时，其转速可在n1n范围内变化，相应的转差率在-s0范围内变化。,2023/8/21,制作人第三组全体人员,27,3.电磁制动状态,如果用外力拖动电动机逆着旋转方向转动，则旋转磁场将以高于同步转速的速度（n1+n）切割转子导体，切割方向与电动机状态时相同。因此转子电动势、转子电流和电磁转矩的方向与电动机运行状态时相同，但电磁转矩与转子转向相反，对转子的旋转起制动作用，故称为电磁制动运行状态。为克服这个制动转矩，外力必须向转子输入机械功率。同时电机定子又从电网吸收电功率，这两部分功率都在电机内部以损耗的方式转化成热能消耗了。异步电机作电磁制动状态运行时，转速变化范围为-n0,转差率变化范围为1s.由以上分析可见，异步电机可以在电动机、发电机和电磁制动三种状态下运行。现代异步电机主要作为电动机运行；电磁制动往往只是异步电机在完成某一生产过程中而出现的短时间运行状态，例如交流起重机下放重物时，为限制下放速度，使异步电机运行电磁制动状态；至于异步发电机则有时用于农村小型水电站和风力发电站中。,
