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1、三相异步电动机的转动原三相异步电动机的转动原理理下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1.定子定子一、一、三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构铁心：由内周有槽铁心：由内周有槽铁心：由内周有槽铁心：由内周有槽的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。A-XA-XB-Y B-Y C-ZC-Z三相绕组三相绕组三相绕组三相绕组机座：铸钢或铸铁机座：铸钢或铸铁下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页定子三相交流异步电动机的定子铁芯由硅钢片叠成，在铁芯内圆有许多槽，用来嵌放定子绕组，见下图。电动机的转子铁芯也由硅钢片叠成，在铁芯外圆有许多槽，用来嵌放
2、转子绕组，见下图中图。下图右图是转子铁心插入定子铁心示意图，定子铁芯与转子铁心之间留有气隙。一、一、三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页嵌放绕组的定子铁心嵌放绕组的定子铁心 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页定子绕组展开图定子绕组展开图下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页定子铁芯固定在机座上，机座外面有散热定子铁芯固定在机座上，机座外面有散热筋（散热片）帮助定子散热，机座由铸铁筋（散热片）帮助定子散热，机座由铸铁或铸钢铸造。下图是剖面的定子与机座图。或铸钢铸造。下图是剖面的定子与机座图。
3、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 转子转子:在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。流。2.转子转子鼠笼转子鼠笼转子铁心：铁心：铁心：铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。(1)鼠笼式转子鼠笼式转子 铁芯槽内放铜条，端铁芯槽内放铜条，端 部用短路环形成一体。部用短路环形成一体。或铸铝形成转子绕组。或铸铝形成转子绕组。(2)绕线式转子绕线式转子 同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。同
4、定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。鼠笼式鼠笼式鼠笼式鼠笼式绕线式绕线式绕线式绕线式下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页转子 三相交流异步电动机的转子铁芯外周的许多槽是用来嵌放转子绕组，笼型感应电动机的转子绕组是笼型结构，俗称鼠笼。鼠笼由铜条或（铝条）与铜端环（铝端环）组成。但应用最广的小型异步电动机采用在转子铁芯上直接浇铸熔化的铝液形成鼠笼转子，在转子槽内直接形成铝条即绕组，并同时铸出散热的风叶，简单又结实，下图是铸有笼型绕组的转子。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页在转子转轴上装有风扇，这就是异步电动机的转动部分，见下图。下一页下一页总目录
5、总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页异步电动机整机在机座两端要安装端盖，端盖起着支撑转子的作用，同时密封电机。端盖中部是轴承安装孔，安装好轴承后盖上轴承盖，在电动机的后端还有风扇罩。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页把转子插入定子中间，通过轴承安装在端盖上，端盖安装在机座上，装上风扇罩，一个三相交流异步电动机就组成了。接入三相交流电源后定子产生的旋转磁场就可带动笼型转子旋转。下图是笼型三相异步电动机的剖视图。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页机座装上端盖后，转子与定子与定子绕组都密封在机座内，能很好的防尘。定子与转子产生的热量由机座外壳散热，
6、笼型转子上的风叶搅动机内空气使热量尽快传到外壳上，外壳上的散热片加大了散热面积。这还不够，在电机端盖外还装有风扇罩，风扇罩端部开有通风孔，风扇旋转时就像离心风机，空气从风扇罩端部进入，从风扇罩与端盖之间的空隙吹出，吹向机座上的散热片，大大加速了电机的散热。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下图是笼型转子异步电动机外观图动画动画下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页三相交流异步电动机以其结构简单，密封性好，维护容易，价格低廉而广受欢迎，应用非常广泛。相比直流电动机：交流异步电动机没有电刷与换向器，没有直接磨损部件，故障率与维护大大减少；电机采用密封，避
7、免粉尘、杂质的污染，可靠性大大提高。单位重量功率比直流电机高出2倍以上，造价大大降低，交流异步电动机得到最广泛的应用。近年来在交通领域作为牵引电机也得到广泛应用。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1.三相交流电产生的旋转磁场三相交流电产生的旋转磁场三相交流电由三相交流电由A、B、C三相组成，按每个交流周期三相组成，按每个交流周期360度算，每相间距度算，每相间距120度，下面是三相交流电波形图，度，下面是三相交流电波形图，黄色为黄色为A相波形，绿色为相波形，绿色为B相波形，红色为相波形，红色为C相波形，我国使用的三相交流电频率是相波形，我国使用的三相交流电频率是50赫兹
8、。赫兹。二、二、三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的转动原理下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页三相交流电通过三相绕组来产生旋转磁场，三相绕组由三个三相交流电通过三相绕组来产生旋转磁场，三相绕组由三个嵌在电动机定子铁芯上的线圈组成，下面是一个三相交流电嵌在电动机定子铁芯上的线圈组成，下面是一个三相交流电动机模型的定子，在定子内圆有动机模型的定子，在定子内圆有6个嵌线槽，分别嵌有个嵌线槽，分别嵌有A、B、C三相线圈，三个线圈按三相线圈，三个线圈按120度分布，黄色线框度分布，黄色线框AX是是A相线相线圈，绿色线框圈，绿色线框BY是是B相线圈，红色线框相线圈，红色线框CZ
9、是是C相线圈。线框相线圈。线框的的A、B、C端为线圈入端，端为线圈入端，X、Y、Z端为线圈出端。端为线圈出端。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页在三个线圈通上三相交流电后，在定子铁芯中间会形在三个线圈通上三相交流电后，在定子铁芯中间会形成一个旋转磁场。在成一个旋转磁场。在A A相线圈端口输入的是相线圈端口输入的是A A相电流相电流IAIA，在，在B B相线圈端口输入的是相线圈端口输入的是B B相电流相电流IBIB，在，在C C相线圈端相线圈端口输入的是口输入的是C C相电流相电流ICIC，在端口有箭头标明电流的方，在端口有箭头标明电流的方向。在定子铁芯中间有向。在定子铁
10、芯中间有A A相电流形成的黄色磁场箭头，相电流形成的黄色磁场箭头，其长度代表磁场强度，指向为磁场的方向；同样绿色其长度代表磁场强度，指向为磁场的方向；同样绿色与红色箭头分别代表与红色箭头分别代表B B相与相与C C相的磁场强度与方向；紫相的磁场强度与方向；紫蓝色的箭头是蓝色的箭头是A A、B B、C C三相的合成磁场，其长度代表三相的合成磁场，其长度代表磁场强度，指向为磁场的方向。在动画中可看到三相磁场强度，指向为磁场的方向。在动画中可看到三相电流的变化、三相磁场的变化及合成的旋转磁场。电流的变化、三相磁场的变化及合成的旋转磁场。动画1动画2下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页
11、上一页以上图片与动画中定子的三相绕组是独立的，实际应用中三以上图片与动画中定子的三相绕组是独立的，实际应用中三相绕组是按星形接法（下图左）或三角接法（下图右），同相绕组是按星形接法（下图左）或三角接法（下图右），同样会产生旋转磁场。样会产生旋转磁场。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页旋转磁场的极对数旋转磁场的极对数P 当三相定子绕组按当三相定子绕组按当三相定子绕组按当三相定子绕组按图示排列时，产生一对图示排列时，产生一对图示排列时，产生一对图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场，磁极的旋转磁场，磁极的旋转磁场，磁极的旋转磁场，即：即：o tAXBYCZAXYCBZ下一页下一
12、页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端，绕组的始端，绕组的始端，绕组的始端之间互差之间互差之间互差之间互差6060，将形成，将形成，将形成，将形成两对磁极的旋转磁场。两对磁极的旋转磁场。两对磁极的旋转磁场。两对磁极的旋转磁场。CYABCXYZAXBZAXBYC下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页极对数极对数旋转磁场的磁极对数旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关与三相绕组的排列有关CYABCXYZAXBZ0下一页下一页总目录总目录 章目
13、录章目录返回返回上一页上一页旋转磁场的转速旋转磁场的转速工频：工频：旋转磁场的转速取决于磁场的极对数旋转磁场的转速取决于磁场的极对数旋转磁场的转速取决于磁场的极对数旋转磁场的转速取决于磁场的极对数p=1时时0 toAXYCBZAXYCBZAXYCBZ下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页p=2时时0下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页旋转磁场转速旋转磁场转速旋转磁场转速旋转磁场转速n n0 0与极对数与极对数与极对数与极对数 p p 的关系的关系的关系的关系极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速旋转磁场
14、转速旋转磁场转速n0与频率与频率f1和极对数和极对数p有关。有关。可见可见可见可见:下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2.三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的转动原理二.异步电动机的转动原理三相交流异步电动机也是用三相交流电产生的三相交流异步电动机也是用三相交流电产生的旋转磁场旋转磁场来带动电动机转子旋来带动电动机转子旋转的，转子不是永磁的也不是线绕电磁的，在转子铁芯上镶嵌着一个转的，转子不是永磁的也不是线绕电磁的，在转子铁芯上镶嵌着一个“鼠笼鼠笼”。下图是一个铜制的鼠笼，由多根铜条与两个铜端环组成，铜条与铜端环。下图是一个铜制的鼠笼，由多根铜条与两个铜端环组成，铜
15、条与铜端环有良好的电连接。有良好的电连接。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页把鼠笼放在有旋转磁场的定子铁芯中间，在定子芯绕把鼠笼放在有旋转磁场的定子铁芯中间，在定子芯绕组通上三相交流电产生旋转磁场，会看到鼠笼会跟着组通上三相交流电产生旋转磁场，会看到鼠笼会跟着旋转磁场旋转。因为磁场旋转时，鼠笼的铜条切割磁旋转磁场旋转。因为磁场旋转时，鼠笼的铜条切割磁力线产生电流，而有电流的铜条又受到磁力的作用，力线产生电流，而有电流的铜条又受到磁力的作用，于是鼠笼便旋转起来。于是鼠笼便旋转起来。下面四幅图是鼠笼随磁场旋转的动画截图，为使画面下面四幅图是鼠笼随磁场旋转的动画截图，为使画面
16、清楚，仅显示旋转磁场与鼠笼电流的方向。感生电流清楚，仅显示旋转磁场与鼠笼电流的方向。感生电流的方向可用的方向可用右手定则右手定则判断，铜条受力方向按判断，铜条受力方向按左手定则左手定则判断。图中标有磁力线与旋转方向，铜条端面的颜色判断。图中标有磁力线与旋转方向，铜条端面的颜色代表电流的方向。绿色表示电流指向屏幕外，红色表代表电流的方向。绿色表示电流指向屏幕外，红色表示电流指向屏幕内，黄色表示无电流，电流变化用颜示电流指向屏幕内，黄色表示无电流，电流变化用颜色变化表示。色变化表示。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下图是电流变化周期为下图是电流变化周期为0度时磁场与电流方
17、向：度时磁场与电流方向：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下图是电流变化周期为下图是电流变化周期为90度时磁场与电流方向：度时磁场与电流方向：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下图是电流变化周期为下图是电流变化周期为180度时磁场与电流方向：度时磁场与电流方向：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下图是电流变化周期为下图是电流变化周期为270度时磁场与电流方向：度时磁场与电流方向：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页显然，鼠笼是不可能与磁场同步旋转的，只显然，鼠笼是不可能与磁场同步旋转的，只有鼠笼比磁场
18、转的慢才有鼠笼与磁场的相对有鼠笼比磁场转的慢才有鼠笼与磁场的相对转动，才能切割磁力线感生电流，感生电流转动，才能切割磁力线感生电流，感生电流在洛伦兹力作用下推动鼠笼转子异步旋转。在洛伦兹力作用下推动鼠笼转子异步旋转。鼠笼与磁场转速之差称为转差，转差大则感鼠笼与磁场转速之差称为转差，转差大则感生电流大，电流大则力大，力大则增加鼠笼生电流大，电流大则力大，力大则增加鼠笼转速。转差与力会形成平衡，鼠笼转速将稳转速。转差与力会形成平衡，鼠笼转速将稳定在某一转差值。定在某一转差值。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页请观看鼠笼随磁场旋转的请观看鼠笼随磁场旋转的3D动画。动画。为增大
19、导磁率，鼠笼是嵌装在转子铁芯内的，下图是为增大导磁率，鼠笼是嵌装在转子铁芯内的，下图是一个嵌有铜制鼠笼的转子：一个嵌有铜制鼠笼的转子：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页把鼠笼转子插入定子铁芯中，组成一个三相交流把鼠笼转子插入定子铁芯中，组成一个三相交流异步电动机原理模型。通上三相交流电，电机就异步电动机原理模型。通上三相交流电，电机就旋转了。由于转子旋转速度比旋转磁场慢，故称旋转了。由于转子旋转速度比旋转磁场慢，故称之为异步电动机。转子与旋转磁场旋转速度之差之为异步电动机。转子与旋转磁场旋转速度之差再与磁场旋转速度之比称为转差率，一般异步电再与磁场旋转速度之比称为转差率
20、，一般异步电动机运行时的转差率为动机运行时的转差率为2%至至6%，输入三相交流，输入三相交流电为电为50周时，鼠笼转子每分钟转速约周时，鼠笼转子每分钟转速约2820至至2940转。转。请观看三相交流异步电动机原理模型旋转动画。请观看三相交流异步电动机原理模型旋转动画。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 3.转差率转差率 旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转
21、速之比称为转差率。转差率。转差率。转差率。由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但转子转速旋转的方向一致，但转子转速旋转的方向一致，但转子转速旋转的方向一致，但转子转速 n n 不可能达到与旋转不可能达到与旋转不可能达到与旋转不可能达到与旋转磁场的转速相等，即磁场的转速相等，即磁场的转速相等，即磁场的转速相等，即异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机如果如果:无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流 转子与旋
22、转磁场间没有相对运动，磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切 割转子导条割转子导条割转子导条割转子导条无转矩无转矩无转矩无转矩因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页异步电动机运行中异步电动机运行中异步电动机运行中异步电动机运行中:转子转速亦可由转差率求得转子转速亦可由转差率求得转差率转差率转差率转差率s 例例1 1：一
23、台三相异步电动机，其额定转速一台三相异步电动机，其额定转速 n=975 r/min，电源频率，电源频率 f1 1=50 Hz。试求电动机的。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。极对数和额定负载下的转差率。解：解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知：速的关系可知：n0=1000 r/min,即即即即p p=3=3额定转差率为额定转差率为额定转差率为额定转差率为进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件
24、物品。记忆中的故那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热怎么这么热”，于是三五成群，聚在大树，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑了，快来我给你扇扇强子
25、，别跑了，快来我给你扇扇”。孩。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你看热的，跑什么？你看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅长的时间隧道，袅结束