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1、第五章 交流电动机的工作原理及特性, 了解三相异步电动机的基本结构及工作原理； 掌握三相异步电动机的转矩特性和机械特性； 掌握三相异步电动机的连接方法和额定参数； 掌握三相异步电动机启动、调速和制动等各种特性； 掌握实现三相异步电动机启动、调速和制动的各种方法及它们的使用场所； 掌握单相异步电动机的工作原理和启动方法； 了解同步电动机的结构、工作原理、运行特性和启动方法。,51 三相异步电动机的基本结构和工作原理,一、三相异步电动机的基本结构,三相异步电动机主要由定子和转子两个部分组成，定子是不动的部分，转子是旋转部分，在定子和转子之间有一定的气隙。如图所示。,异步电动机的结构,上一页,下一页
2、,返 回,上一节,下一节,图 6.1.1 三相笼式异步电动机的部件图,1.定子,定子由定子铁心、绕组以及机座组成。,定子铁心是磁路的一部分，它由0.5mm的硅钢片叠压而成，片与片之间是绝缘的，以减少涡流损耗。定子铁心的硅钢片的内圆冲有定子槽，槽中安放线圈，如图所示。硅钢片铁心在叠压后成为一个整体，固定于机座上。,定子绕组是电动机的电路部分。三相电动机的定子绕组分为三个部分对称地分布在定子铁心上，称为三相绕组，分别用AX、BY、CZ表示，其中，A、B、C称为首端，而X、Y、Z称为末端。,机座主要用于固定与支撑定子铁心。中小型异步电动机一般采用铸铁机座。根据不同的冷却方式采用不同的机座型式。,三相
3、绕组接入三相交流电源，三相绕组中的电流定子铁心中产生旋转磁场。,2.转子,转子铁心也是电动机磁路的一部分，由硅钢片叠压而成。转子铁心装在转轴上。硅钢片冲片如图所示。,转子由铁心与绕组组成。,线绕式和鼠笼式两种电动机的转子构造虽然不同，但工作原理是一致的。转子的作用是产生转子电流，即产生电磁转矩。,鼠笼式异步电动机转子绕组是在转子铁心槽里插入铜条，再将全部铜条两端焊在两个铜端环上而组成，如图所示。,线绕式异步电动机转子绕组是由线圈绕组放入转子铁心槽内，并分为三相对称绕组，与定子产生的磁极数相同。线绕式转子通过轴上的滑环和电刷在转子回路中接入外加电阻，用以改善启动性能与调节转速，,对称三相绕组 通
4、入对称三相电流,旋转磁场 (磁场能量),磁场绕组切 割转子绕组,转子绕组中 产生 e 和 i,转子绕组在磁场中 受到电磁力的作用,转子旋转起来,机械负载 旋转起来,三相交流电能,输出机械能量,上一页,下一页,返 回,上一节,下一节,二、三相异步电动机的工作原理,二、三相异步电动机的工作原理,1定子旋转磁场,假设每相绕组只有一个线匝，分别嵌放在定子内圆周的6个凹槽之中。现将三相绕组的末端X、Y、Z相连，首端A、B、C接三相交流电源。且三相绕组分别叫做A、B、C相绕组。如图所示。,假定定子绕组中电流的正方向规定为从首端流向末端，且A相绕组的电流作为参考正弦量，即 iA的初相位为零，则三相绕组A、B
5、、C的电流（相序为ABC）的瞬时值为：,如图所示是这些电流随时间变化的曲线。,iB为负，电流实际方向与正方向相反，即电流从Y端流到B端；,iC为正，电流实际方向与正方向一致，即电流从C端流到Z端。,按右手螺旋法则确定三相电流产生的合成磁场，如图（a）箭头所示。,iA=0,iB为负，电流实际方向与正方向相反，即电流从Y端流到B端；,iA为正，电流实际方向与正方向一致，即电流从A端流到X端。,此时的合成磁场如图（b）所示，合成磁场已从t=0 瞬间所在位置顺时针方向旋转了 /3。,iC=0,iC为负，电流实际方向与正方向相反，即电流从Z端流到C端；,iA为正，电流实际方向与正方向一致，即电流从A端流
6、到X端。,此时的合成磁场如图（c）所示，合成磁场已从t=0 瞬间所在位置顺时针方向旋转了2 /3。,iB=0,iC为负，电流实际方向与正方向相反，即电流从Z端流到C端；,iB为正，电流实际方向与正方向一致，即电流从B端流到Y端。,此时的合成磁场如图（d）所示，合成磁场已从 t=0 瞬间所在位置顺时针方向旋转了 。,按以上分析可以证明：当三相电流随时间不断变化时，合成磁场也在不断旋转，故称旋转磁场。,2旋转磁场的旋转方向,A相绕组内的电流超前B相绕组内的电流2 /3，而B相绕组内的电流又超前C相绕组内的电流2 /3，当三相交流电的ABC ，旋转磁场的旋转方向为从ABC，即向顺时针方向旋转。,如果
7、将定子绕组接至电源的三根导线中的任意两根线对调，例如，将B，C两根线对调，使B相与C相绕组中电流的相位对调，如图所示。,此时A相绕组内的电流超前C相绕组内的电流2 /3，而C相绕组内的电流又超前B相绕组内的电流2 /3，用上述同样的分析方法可知，此时旋转磁场的旋转方向将变为ACB，即向逆时针方向旋转，如图所示，即与未对调前的旋转方向相反。,由此可见，要改变旋转磁场的旋转方向，只要把定子绕组接到电源的三根导线中的任意两根对调即可。,（1）旋转磁场的产生,（一）旋转磁场,上一页,下一页,返回,上一节,下一节,图 6.2.2 二极旋转磁场,3.旋转磁场的极数与旋转速度,在交流电动机中，旋转磁场相对定
8、子的旋转速度被称为同步速度，用n0表示。,以上讨论的旋转磁场，具有一对磁极（磁极对数用p表示）即p=1。 从上述分析可以看出，电流变化经过一个周期（变化360电角度），旋转磁场在空间也旋转了一转（转了360机械角度），若电流的频率为f，旋转磁场每分钟将旋转60f 转，即：,如果把定子铁心的槽数增加1倍（12个槽），制成如图所示的三相绕组。,其中，每相绕组由两个部分串联组成，再将这三相绕组接到对称三相电源使通过对称三相电流，便产生具有两对磁极的旋转磁场。如图所示。,上一页,下一页,返回,上一节,下一节,上一页,下一页,返回,上一节,下一节,三相异步电动机的同步转速,f = 50 Hz 时,不同极
9、对数时的同步转速如下:,表 6.2.1 同步转速,p 为任意值时：,上一页,下一页,返回,上一节,下一节,从图可以看出，对应于不同时刻，旋转磁场在空间转到不同位置，此情况下电流变化半个周期，旋转磁场在空间只转过了 /2，即1/4转，电流变化一个周期，旋转磁场在空间只转了1/2转。,由此可知，当旋转磁场具有两对磁极（p=2）时，其旋转速度仅为一对磁极时的一半。依次类推，当有p对磁极时，其转速为：,所以，旋转磁场的旋转速度与电流的频率成正比而与磁级对数成反比。,5.转差率 S,由工作原理可知：转子的转速n（电动机的转速）恒比旋转磁场的旋转速度n0（同步速度）要小。因为如果两种速度相等时，转子和旋转磁场没有相对运动，转子导体不切割磁力线，因此，不能产生电磁转矩，转子将不能继续旋转。因此，转子与旋转磁场之间的转速差是保证转子转速的主要因素，也是异步电动机的由来。,定义：转速差(n0-n)与同步转速n0的比值称为异步电动机的转差率，用表示S，即,转差率S是分析异步电动机运行特性的主要参数。,