第4章异步电机

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1、第四章第四章 异步电机（一）异步电机（一）三相异步电动机的基本原理三相异步电动机的基本原理一、一、三相异步电动机的三相异步电动机的工作原理与运行状态工作原理与运行状态第一节第一节 三相异步电动机的工作原理及结构三相异步电动机的工作原理及结构1 1、旋转磁场的产生、旋转磁场的产生旋转磁场旋转磁场 一种极性和大小不变，并且以一定转速旋转的磁场。一种极性和大小不变，并且以一定转速旋转的磁场。A-X、B-Y、C-Z三个线圈在空间上彼此互隔三个线圈在空间上彼此互隔120120分布在定子分布在定子铁心内圆的圆周上，构成了对称三相绕组。铁心内圆的圆周上，构成了对称三相绕组。交流电机有两大类：异步电机和同步电

2、机。同步电机的转速与交流交流电机有两大类：异步电机和同步电机。同步电机的转速与交流电源频率之间存在严格的对应关系。异步电机则不然。异步电动机电源频率之间存在严格的对应关系。异步电机则不然。异步电动机定子接上交流电源后，形成旋转磁场，依靠电磁感应作用，使转子定子接上交流电源后，形成旋转磁场，依靠电磁感应作用，使转子绕组感生电流，产生电磁转矩，实现机电能量转换。绕组感生电流，产生电磁转矩，实现机电能量转换。B相从相从A相后移相后移120C相从相从B相后移相后移120A相从相从C相后移相后移120当三相对称绕组接上三相对当三相对称绕组接上三相对称电源，就产生旋转磁场称电源，就产生旋转磁场。tIico

3、smA)120cos(mBtIi)240cos(mCtIi四极旋转磁四极旋转磁场示意图场示意图160sfnp式中，式中，ns为同步转为同步转速，单位速，单位r/min；p为极对数；为极对数；f1为交流电源的为交流电源的频率。频率。p n0(r / min)130002345615001000750600500旋转磁场转速旋转磁场转速n n0 0与频率与频率f f1 1和极对数和极对数p p有关。有关。2 2、三相异步电动机的三相异步电动机的工作原理工作原理三相异步电动机圆柱形的转子铁心上，三相异步电动机圆柱形的转子铁心上，嵌有均匀分布的导条，导条两端分别嵌有均匀分布的导条，导条两端分别用铜环将

4、它们连接成一个整体。用铜环将它们连接成一个整体。三相异步电动机的定子铁心上嵌有三三相异步电动机的定子铁心上嵌有三相对称绕组，接通三相对称电源后，相对称绕组，接通三相对称电源后，在定子、转子之间的气隙内产生了以在定子、转子之间的气隙内产生了以同步转速旋转的旋转磁场。同步转速旋转的旋转磁场。转子导条被这种旋转磁场切割，在导转子导条被这种旋转磁场切割，在导条内产生感生电流，磁场又对导条产条内产生感生电流，磁场又对导条产生电磁力。于是转子就跟着旋转磁场生电磁力。于是转子就跟着旋转磁场旋转。旋转。3 3、三相异步电动机的转速与运行状态三相异步电动机的转速与运行状态 异步电动机的异步电动机的工作原理决定了

5、它的转速一般工作原理决定了它的转速一般低于同步转速。如低于同步转速。如果异步电动机的转子转速达到同步转速，则旋转磁场与转子导条之果异步电动机的转子转速达到同步转速，则旋转磁场与转子导条之间不再有相对运动，因而不可能在导条内感应产生电动势，也不会间不再有相对运动，因而不可能在导条内感应产生电动势，也不会产生电磁转矩来拖动机械负载。产生电磁转矩来拖动机械负载。右手定则右手定则决定电流决定电流方向方向左手定则左手定则决定导条决定导条受力方向受力方向转差转差ns-n的存在是异步电动机运行的必要条件。我们将的存在是异步电动机运行的必要条件。我们将转差表示为同步转速的百分值，称为转差率，用转差表示为同步转

6、速的百分值，称为转差率，用s表示。表示。 同步转速同步转速100%ssnnsnsnn 转子异步转速转子异步转速例例4-14-1 有一台有一台50Hz的三相的三相异步电动机运行，异步电动机运行，空载转差率为空载转差率为0.267%0.267%，额定转速为额定转速为 求该电动机的极对数、同步转求该电动机的极对数、同步转速、空载转速以及额定负载时的转差率。速、空载转速以及额定负载时的转差率。min/ r730Nn解解: : 额定转差率额定转差率同步转速同步转速16060 503000sfnppp考虑本题的额定转速考虑本题的额定转速750r/minsn 4p极对数极对数空载转速空载转速0(1)750(

7、1 0.267%)r/min748r/minssnns NNN750730100%100%2.67%750snnsn异步电动异步电动机的三种机的三种运行状态运行状态二、二、三相异步电机的结构三相异步电机的结构 绕线转子异步电机剖面图绕线转子异步电机剖面图 1 1转子绕组转子绕组 2 2端盖端盖 3 3轴承轴承 4 4定子绕组定子绕组 5 5转子转子 6 6定子定子 7 7集电环集电环 8 8出线盒出线盒1 1、定子、定子异步电动机的定子由定子铁心、定子绕组和基座三部分组成。异步电动机的定子由定子铁心、定子绕组和基座三部分组成。定子冲片定子冲片定子线圈定子线圈铁心和机座铁心和机座2 2、转子、转

8、子异步动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。异步动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。1 1）笼型绕组）笼型绕组铜条笼铜条笼型转子型转子铸铝笼铸铝笼型转子型转子笼型转子笼型转子绕线转子照片绕线转子照片2 2）绕线型绕组）绕线型绕组例1 有一台50HZ、三相、四极的感应电动机转子的转差率s=5%，试求：（1）转子电流的频率；（2）转子磁动势相对于转子的转速；（3）转子磁动势在空间的转速。解： (1)转子电流的频率 f2 = sf1 =0.0550=2.5Hz (2)转子磁动势相对于转子的转速 n2=60f2/p=(602.5)/2=75r/min (3) 转子磁动势在空间的转速 n2 +

9、 n = n2+ns(1-s)=1500r/min例2 有一台50Hz的感应电动机，其额定转速nN 730rmin，试求该电动机的额定转差率。 解： s s = ( = (n ns s- -n nN N) /) /n ns s = 750-730/750=0.02667 = 750-730/750=0.02667 例3异步电动机的基本结构。鼠笼式和绕线式异步电动机在结构上有何不同？ 答：转子结构不同例4旋转磁场的转向与通入定子绕组的电流相序之间的关系。改变转子转向的方法？ 答：调换两根电源进线例5旋转磁场的转速 n1与磁极对数 p 的关系？ 答： 60 1pfn 例6转子的转向与旋转磁场转向的

10、关系？ 答：相同例7什么是转差率？表达式如何写？ 答：%10011nnns异步电机运行中:)%(61s第二节第二节 三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据额定功率额定功率电动机在额定运行时输出的机械功率电动机在额定运行时输出的机械功率,单位单位 kW（千瓦）额定电压额定电压 在额定运行状态下，电网加在定子绕组的线电压，在额定运行状态下，电网加在定子绕组的线电压， 单位单位 V(伏特)额定电流额定电流 电动机在额定电压下使用，输出额定功率时，电动机在额定电压下使用，输出额定功率时， 定子绕组中的线电流，单位定子绕组中的线电流，单位 A（安培）额定频率额定频率 我国的电网标准频率为我国的

11、电网标准频率为 50Hz（赫兹）额定转速额定转速 电动机在额定电压、额定频率及额定功率下的电动机在额定电压、额定频率及额定功率下的 转速，单位转速，单位 r/min（转/分）此外，铭牌上还标明绕组的相数与接法（此外，铭牌上还标明绕组的相数与接法（星形还是三角形星形还是三角形）、绝缘）、绝缘等级及允许温升等。对绕线转子异步电动机，还标明转子的额定电等级及允许温升等。对绕线转子异步电动机，还标明转子的额定电动势及额定电流。动势及额定电流。1. 1. 型号：用以表明电动机的类型、用途和技术特点的代号。例如：型号：用以表明电动机的类型、用途和技术特点的代号。例如：Y132M1-4;YY132M1-4;