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1、第三章 电动机第一节 概 述一、电动机的类型和特点电动机是利用电磁感应原理工作，它能够将电能转化为机械能。其种类繁多，性能各异，分类方法也很多。常见的分类方法为：按电源的性质分为直流电机和交流电机；按电源的性质分为直流电机和交流电机；按交流电源的相数可分为三相电机和单相电机；按交流电源的相数可分为三相电机和单相电机；按定子磁场与转子的转速关系分为同步电机和异按定子磁场与转子的转速关系分为同步电机和异步电机；步电机；按转子的结构型式分为笼式和绕组式。按转子的结构型式分为笼式和绕组式。三相交流异步电动机的特点：三相交流异步电动机的特点：结构简单、运行可靠、维护方便、效率较高、重量轻、价格低。单相交
2、流异步电动机的特点：单相交流异步电动机的特点：能与生活照明线路共用、结构简单、运行可靠、价格低、便于移动、使用维修方便。缺点是效率低、启动转矩小、功率小。二、交流异步电动机的系列和型号（一）三相交流异步电动机的系列和型号（二）单相异步电动机的系列和型号第二节 电动机的构造和工作原理一、三相交流异步电动机的构造和工作原理（一）三相交流异步电动机的构造 三相异步电动机的种类很多，但各类三相异步电动机的基本结构是相同的，它们都由定子和转子这两大基本部分组成，在定子和转子之间具有一定的气隙。此外，还有端盖、轴承、接线盒、吊环等其他附件。封闭式三相笼型异步电动机结构图1轴承；2前端盖；3转轴；4接线盒；
3、5吊环；6定子铁心；7转子；8定子绕组；9机座；10后端盖；11风罩；12风扇1定子部分定子部分定子是用来产生旋转磁场的。三相电动机的定子一般由外壳、定子铁心、定子绕组等部分组成。外壳外壳 三相电动机外壳包括机座、端盖、轴承盖、接线盒及吊环等部件。机座机座：铸铁或铸钢浇铸成型，它的作用是保护和固定三相电动机的定子绕组。中、小型三相电动机的机座还有两个端盖支承着转子，它是三相电动机机械结构的重要组成部分。通常，机座的外表要求散热性能好，所以一般都铸有散热片。端盖端盖：用铸铁或铸钢浇铸成型，它的作用是把转子固定在定子内腔中心，使转子能够在定子中均匀地旋转。轴承盖轴承盖：也是铸铁或铸钢浇铸成型的，它
4、的作用是固定转子，使转子不能轴向移动，另外起存放润滑油和保护轴承的作用。接线盒接线盒：一般是用铸铁浇铸，其作用是保护和固定绕组的引出线端子。吊环吊环：一般是用铸钢制造，安装在机座的上端，用来起吊、搬抬三相电动机。定子铁心定子铁心 异步电动机定子铁心是电动机磁路的一部分，由0.35mm0.5mm厚表面涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成，如图所示。由于硅钢片较薄而且片与片之间是绝缘的，所以减少了由于交变磁通通过而引起的铁心涡流损耗。铁心内圆有均匀分布的槽口，用来嵌放定子绕圈。（a）定子铁心（b）定子冲片 定子铁心及冲片示意图 2转子部分转子部分 转转子子铁铁心心 是用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，套在转
5、轴上，作用和定子铁心相同，一方面作为电动机磁路的一部分，一方面用来安放转子绕组。转转子子绕绕组组 异步电动机的转子绕组分为绕线形与笼形两种，由此分为绕线转子异步电动机与笼形异步电动机。1集电环；2电刷；3变阻器 绕线形转子与外加变阻器的连接 绕线形绕组 与定子绕组一样也是一个三相绕组，一般接成星形，三相引出线分别接到转轴上的三个与转轴绝缘的集电环上，通过电刷装置与外电路相连，这就有可能在转子电路中串接电阻或电动势以改善电动机的运行性能，见图。笼形绕组笼形绕组 在转子铁心的每一个槽中插入一根铜条，在铜条两端各用一个铜环（称为端环）把导条连接起来，称为铜排转子，如图（a）所示。也可用铸铝的方法，把
6、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，如图（b）所示。100kW以下的异步电动机一般采用铸铝转子。（a）铜排转子 （b）铸铝转子 笼形转子绕组3其他部分 其他部分包括端盖、风扇等。端盖除了起防护作用外，在端盖上还装有轴承，用以支撑转子轴。风扇则用来通风冷却电动机。三相异步电动机的定子与转子之间的空气隙，一般仅为0.2mm1.5mm。气隙太大，电动机运行时的功率因数降低；气隙太小，使装配困难，运行不可靠，高次谐波磁场增强，从而使附加损耗增加以及使启动性能变差。（二）三相交流异步电动机的工作原理基本原理：1、三相交流电源通入三相定子绕组产生交变磁场，其合成磁场方向按一定规律变化形
7、成旋转磁场。2、转子绕组受旋转磁场作用产生感应电流。3、有电流通过的转子导体在磁场作用下产生电磁力，对称导体的电磁力构成电磁转矩驱动转子，使转子转动。三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理对称三相绕组对称三相绕组通入对称三相电流通入对称三相电流旋转磁场旋转磁场(磁场能量磁场能量)磁场绕组切磁场绕组切割转子绕组割转子绕组转子绕组中转子绕组中产生产生 e 和和 i转子绕组在磁场中转子绕组在磁场中受到电磁力的作用受到电磁力的作用转子旋转起来转子旋转起来机械负载机械负载旋转起来旋转起来三相交流电能三相交流电能输出机械能量输出机械能量（1）旋转磁场的产生旋转磁场的产生（一）定子旋转磁场的产生（
8、一）定子旋转磁场的产生上一页上一页下一页下一页二极旋转磁场二极旋转磁场NS（二）工作原理（二）工作原理（1）电磁转矩的产生）电磁转矩的产生 用右手定则判断转用右手定则判断转子绕组中感应电流的子绕组中感应电流的方向方向 用左手定则判断转用左手定则判断转子绕组受到的电磁力子绕组受到的电磁力的方向的方向电磁力电磁力电磁转矩电磁转矩 TT 与与 n0 同方向。同方向。工作原理示意图工作原理示意图拇指指向导体运动的方向四指指向电流方向v v右手定则亦称“发电机定则”。确定导体在磁场中运动时导体中感生电流方向的定则。伸开石手，使拇指与其余四指垂直，并都和手掌在同一平面内。假想将右手放入磁场中，让磁力线垂直
9、地从手心进入，使拇指指向导体运动的方向，这时其余四指所指的方向就是感生电流的方向。左手定则亦称“电动机定则”。它是确定通电导体在外磁场中受力方向的定则。其方法是：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并都与手掌在同一平面上。设想将左手放入磁场中，使磁力线垂直地进入手心，其余四指指向电流方向，这时拇指所指的方向就是磁场对电流作用力的方向。三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速600pfn=min）r/(p12 3456n0/(r/min)300015001000750600500 f=50 Hz 时时,不同极对数时的同步转速如下不同极对数时的同步转速如下:同步转速表同步转速表 第三节交流异步
10、电动机的性能指标与工作特性电动机的铭牌数据一、性能指标（一）接法（一）接法 指电动机在额定电压下定子三相绕组的连接方法（二）额定电压（二）额定电压 额定电压是指接到电动机绕组上的线电压，三相电动机要求所接的电源电压值的变动一般不应超过额定电压的5%。电压过高，电动机容易烧毁；电压过低，电动机难以启动，即使启动后电动机也可能带不动负载，容易烧坏。（三）额定电流（三）额定电流 额定电流是指三相电动机在额定电源电压下，输出额定功率时，流入定子绕组的线电流，若超过额定电流过载运行，三相电动机就会过热乃至烧毁。（四）功率、功率因素和效率（四）功率、功率因素和效率 额定功率是指在满载运行时三相电动机轴上所
11、输出的额定机械功率，以千瓦（kW）或瓦（W）为单位。（五）转速（五）转速 额定转速表示三相电动机在额定工作情况下运行时每分钟的转速。（六）温升、绝缘等级和定额（六）温升、绝缘等级和定额1.温温升升 电动机的温度升高至一定值时将破坏绝缘，为保证电动机正常工作而限制的温度称为工作温度。允许工作温度减去规定的环境温度即为电动机的允许温升。2.绝绝缘缘等等级级 绝缘等级是指三相电动机所采用的绝缘材料的耐热能力，它表明三相电动机允许的最高工作温度。3定定额额 定额是指三相电动机的运转状态，即允许连续使用的时间，分为连续、短时、周期断续三种。（1）连连续续 连续工作状态是指电动机带额定负载运行时，运行时间
12、很长，电动机的温升可以达到稳态温升的工作方式。（2）短时）短时 短时工作状态是指电动机带额定负载运行时，运行时间很短，使电动机的温升达不到稳态温升；停机时间很长，使电动机的温升可以降到零的工作方式。（3）周期断续）周期断续 周期断续工作状态是指电动机带额定负载运行时，运行时间很短，使电动机的温升达不到稳态温升；停止时间也很短，使电动机的温升降不到零，工作周期小于10min的工作方式。第五节 电动机的使用一、电动机的选型一、电动机的选型合理选择电动机是正确使用电动机的前提，对提高生产率及改善技术经济指标有着重大意义。(一)三相异步电动机的选型 1类型的选择 异步电动机有笼型和绕线型两大类。应根据生产机械的要求，并从技术和经济两方面综合考虑选择采用异步电动机的类型。对于无调速要求的中小容量的生产机械，如水泵、风机、压缩机等，应尽可能选用笼型异步电动机。对于有一定调速要求，又经常启动且容量较大的生产机械，如起重机、卷扬机、吊车等，可选用绕线型异步电动机。2防护等级的选择 为保证电动机在不同环境条件下安全可靠地运行，必须正确选择电动机的防护等级。在空气干燥、灰尘少、无水土飞溅和无腐蚀性气体的场合选用防护式防护式电动机；在尘土飞扬、潮湿或有腐蚀性气体的场合，如脱谷场、排灌站、饲料加工间、化工车间等，应选用封密式封密式电动机；在有爆炸性气体的场合，如煤矿等，应选用防爆式防爆式电动机。