第05章-三相感应电动机的基本原理

《第05章-三相感应电动机的基本原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第05章-三相感应电动机的基本原理（61页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 交流电机主要分为同步电机和感应电机两大类，它们的工作原理和运行性能都有很大差别。同步电机主要用作发电机，目前交流发电机几乎都是采用同步发电机。感应电机则主要用作电动机。 本篇主要分析讨论三相感应电动机并结合讨论交流电机中的一般问题。关于同步电机将在第四篇中讨论。 5.1 5.1 三相感应电动机的基本原理及结构三相感应电动机的基本原理及结构 5.2 5.2 三相感应电动机的定子绕组三相感应电动机的定子绕组 5.3 5.3 绕组的感应电动势绕组的感应电动势 5.4 5.4 绕组的磁动势绕组的磁动势目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出三相感应电动机的工作

2、原理 如下图所示，如在某种因素的作用下，使磁极以n1的速度逆时针方向旋转，形成一个旋转磁场，转子导体就会切割磁力线而感应电动势e。用右手定则可以判定，在转子上半部分的导体中，感应电动势的方向为 ，下半部分导体的感应电动势方向为。在感应电动势的作用下，导体中就有电流i，若不计电动势与电流的相位差，则电流i与电动势e同方向。载流导体在磁声中将受到一电磁力的作用，由左手定则可以判定电磁力F的方向。由电磁力F所形成的电磁转矩T使转子以n的速度旋转，旋转方向与磁场的旋转方向相同。即感应电动感应电动机的基本工作原理机的基本工作原理。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 转子转速n与旋转磁场转速n1之差

3、称为转差n,转差与磁场转速n1之比,称为转差率转差率s s。 感应电动机的旋转磁场感应电动机的旋转磁场是由装在定子铁心上的三相绕组，三相绕组，通入对称的三相电流而产生通入对称的三相电流而产生的11100%nnsn 感应电动机的转子速度不可能等于磁场旋转的速度，这感应电动机的转子速度不可能等于磁场旋转的速度，这种电动机一般也称之为异步电动机：种电动机一般也称之为异步电动机：旋转磁场的旋转速度n1称为同步转速。由于转子转动的方向与磁场的旋转方向是一致的，所以如果n=n1，则磁场与转子之间就没有相对运动，它们之间就不存在电磁感应关系，也就不能在转子导体中感应电动势、产生电流，也就不能产生电磁转矩。目

4、目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 感应电动机也是由定子和转子两大部分组成。定转子之间为气隙，感应电动机的气隙比其它类型的电机要小得多，一般为（0.25-2.0）mm，气隙的大小对感应电动机的性能影响很大。 机座：机座：感应电动机的机座仅起固定和支撑定子铁心的作用，一般用铸铁铸造而成。根据电动机防护方式、冷却方式和安装方式的不同，机座的形式也不同。 定子铁心：定子铁心：由厚0.5mm的硅钢 片冲片叠压而成，铁心内圆有 均匀分布的槽，用以嵌放定子 绕组，冲片上涂有绝缘漆（小 型电动机也有不涂漆的）作为 片间绝缘以减少涡流损耗，感 应电动机的定子铁心是电动机 磁路的一部分。定子铁心与机座目目

5、录录下下 页页上上 页页退退 出出 定子绕组定子绕组：三相感应电动机的定子绕组是一个三相对称绕组， 它由三个完全相同的绕组所组成，每个绕组即为一相， 三个绕组在空间相差120电角度，每相绕组的两端分别用u1-u2，v1-v2，w1-w2表示，可以根据需要接成星形或三角形。 转子铁心：转子铁心：作用和定子铁心相同，一方面作为电动机磁路一部分，一方面用来安放转子绕组。转子铁心也是用厚0.5mm的硅钢片叠压而成，套在转轴上。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 转子绕组：转子绕组：感应电动机的转子绕组分为绕线型与笼型两种，根据转子绕组的不同，分为绕线转子感应电动机与笼型感应电动机。 1 1）绕线

6、型转子绕组：）绕线型转子绕组：它也是一个三相绕组，一般接成星形，三根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联。这就有可能在转子电路中串接电阻以改善电动机的运行性能。 2 2）笼型绕组）笼型绕组：在转子铁心的每一个槽中插入一铜条，在铜条两端各用一铜环（称为端环），把导条联接起来，这称为铜排转子铜排转子。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，称为铸铝转子铸铝转子。 笼型绕笼型绕组组因结构简单、制造方便、运行结构简单、制造方便、运行可靠可靠，所以应用广泛集电环集电环电电 刷刷变阻器变阻器铜排转子铜排转子铸铝转子铸铝转子绕线型转子绕组与外加变阻

7、器的联接绕线型转子绕组与外加变阻器的联接目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 包括端盖、风扇等。 端盖除了防护作用外，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。轴轴出线盒出线盒风罩风罩风风扇扇转子转子定子定子机座机座吊环吊环轴承轴承感应电动机结构图感应电动机结构图目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出感应电动机在铭牌上表明的主要额定值：1)额定容量额定容量PN 指转轴上输出机械功率，单位是kW.2)额定电压额定电压UN 指加在定子绕组上的线电压，单位V、kV。3)额定电流额定电流IN 指输入定子绕组的线电流，单位是A。4)额定转速额定转速nN 单位是转/分（r/min）。

8、5)额定频率额定频率fN指电动机所接电源的频率，单位是Hz。我国的工频频率为50Hz。第二种防护形式（防水）的等级第一种防护形式（防尘）的等级目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出6）绝缘等级）绝缘等级 绝缘等级决定了电动机的容许温升，有时也不标明绝缘等级而直接标明容许温升。7）接法）接法 用Y或表示。表示在额定运行时，定子绕组应采用的联接方式 。8）转子绕组的开路电压）转子绕组的开路电压 指转子接额定电压，转子绕组开路时转子线电压，单位是V。9）转子绕组的额定电流）转子绕组的额定电流 单位是A。 若是绕线转子感应电动机，则还应有： 铭牌上除了上述的额定数据外，还表明了电动机的型号，型 号

9、一般用来表示电动机的种类和几何尺寸的大小等。 中心高表示电动机的直径大小 防护形式的数字数字越大，表示防护的能力越强。 对于系列电动机，铭牌上有时也不标防护型式。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 Y Y系列系列 是一般用途的小型笼型电动机系列，取代了原先的JO2系列。额定电压为380V，额定频率为50Hz，功率范围为（0.55-90）kW，同步转速为（70-3000）r/min，外壳防护型式为IP44和IP23两种，B级绝缘。 JDOJDO2 2系列系列 该系列是小型三相多速感应电动机系列。它主要用于各式机床以及起重传动设备等需要多种速度的传动装置。 JR JR系列系列 该系列是中型防

10、护式三相绕线转子感应电动机系列，容量为（45-410）kW。 YRYR系列系列 是一种大型三相绕线子感应电动机系列，容量为（250-2500）kW，主要用于冶金工业和矿山中。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 1）每相绕组的阻抗要求相等，即每相绕组的匝数、形状都是相同的。 2）在一定数目的导体下，能获得较大的电动势和磁动势。 3）电动势和磁动势的波形力求接近正弦波，为此要求电动势和磁动势中的谐波分量应尽可能小。 4）对基波而言，三相电动势和磁动势必须对称。 5）用铜少，绝缘性能可靠，制造、维修方便。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 单层绕组与双层绕组相比，电气性能稍差，但槽利用率

11、高，制造工时少，因此小容量的电动机中（PN10kW），一般都采用单层绕组。同心式绕组链式绕组交叉链式绕组等元件式整距叠绕组交流绕组单层绕组双层绕组双层叠绕组双层波绕组目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出1 1）电角度）电角度 电动机圆周在几何上分成360，这称为机械角度。从电磁观点来看，若电动机的极对数为p，则经过一对磁极，磁场变化一周，相当于360电角度。因此，电动机圆周按角度计算p360，即 电角度电角度=p=p机械角度机械角度2 2）槽距角）槽距角 相邻两个槽之间的电角度称为槽距角。因为定子槽在定子内圆上是均匀分布的，所以若定子槽数为Z1，电机极对数为p，则 除了极距，线圈节距y1等