《电工与电子技术》单元5电动机

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1、主编：李文王庆良副主编：孙全江韦宇主审：于昆伦电工与电子技术上篇电工学单元5电动机1【知识点】交、直流电动机的构造、工作原理、电磁转矩、机械特性及启动、调速、反转、制动方法；三相异步电动机的铭牌数据及选择；异步电动机电路的分析计算方法；其他电动机的用途。【能力目标】掌握异步电动机电路的分析计算；具有正确选择电动机的能力。单元5电动机2单元5电动机5.1三相异步电动机15.2直流电动机25.3其他电动机3目录小结435.1.1.1电动机的分类①按速度划分：可分为不调速和调速两大类型。不调速电动机直接由电网供电。调速电动机由各种变流器（主要是各种电力电子

2、变流器）供电。随着电力电子技术的发展，将有越来越多的调速传动取代不调速传动，以节约电能，改善机械性能。5.1电动机5.1.1三相异步电动机的结构与工作原理5.1电动机4②按照电动机的类型划分：电动机可分为交流、直流电动机两大类，交流电动机又分异步、同步电动机两类。5.1电动机55.1.1.2三相异步电动机的结构三相异步电动机由两个基本部分组成：定子（固定部分）和转子（旋转部分），如图5.1所示。定子由机座、定子铁芯和定子绕组三部分组成。机座是由铸钢制成的，它有固定铁芯、绕组和支撑端盖的作用。图5.1三相异步电动机的结构5.1电动机6定子铁芯是电动机磁

3、路的组成部分，一般是由互相绝缘的硅钢片叠成，见图5.2。铁芯的表面冲有槽，用于嵌放三相对称绕组，称为定子绕组。定子绕组是定子中的电路部分，一般有六个出线端，分别接到机座的接线盒内，以便使用时与三相电源相连接。图5.2定子硅钢片5.1电动机7转子是电动机的旋转部分，用来带动机械负载转动，它主要由转子铁芯和转子绕组两部分组成。转子铁芯是由许多硅钢片叠成的圆柱体，每一片转子硅钢片的形状如图5.3所示。其外圈冲有均匀分布的槽，槽内放置转子绕组。根据转子绕组结构不同，三相异步电动机分为笼型和绕线式两种。图5.3转子硅钢片5.1电动机8笼型转子是在转子铁芯槽内压

4、进铜条，铜条两端分别焊在两个铜环上，如图5.4(a）所示，由于形状像笼子，所以得此名。为了节省铜材，现在中小型电动机一般采用铸铝转子，如图5.4(b）所示，即把熔化的铝浇铸在转子铁芯的槽内，有的把风扇和两个端环铸在一起。铸铝转子不仅简化了制造工艺，也降低了成本。图5.4笼型电动机转子（a）笼型转子；（b）铸铝笼型转子5.1电动机9绕线式转子绕组同定子绕组一样，也是由导线制成三相对称绕组，放置在转子铁芯槽内。转子绕组固定连接成Y型，把三个接线端分别接到转轴上三个彼此绝缘的铜质滑环上，滑环与轴也是绝缘的，通过与滑环滑动接触的电刷，将转子绕组的三个始端接到

5、机座的接线盒内，其结构如图5.5所示。三个接线端可以把外加的三相变阻器或电阻串入转子绕组中，从而改善电动机的启动和调速性能，当不接外加三相变阻器时，必须把三个接线端短接，使转子绕组形成闭合通路，否则电动机将不会转动。两种类型转子的电动机只是在转子结构上有所不同，其工作原理完全一样。笼型电动机用得最多、最普遍；绕线式电动机有较好的启动和调速性能，一般用在要求频繁启动和在一定范围内调速的场合。5.1电动机10图5.5绕线式转子(a）绕线转子；(b）绕线转子回路接线示意图1—转轴；2—转子铁芯；3—滑环；4—转子绕线出线头；5—风扇；6—刷架；7—电刷引线

6、；8—转子绕组5.1电动机115.1.1.3三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的三相定子绕组通入三相交流电流，便产生旋转磁场，而三相异步电动机的工作原理是基于对旋转磁场的利用，所以先介绍旋转磁场是怎样产生的。（1）旋转磁场①旋转磁场的产生：三相异步电动机的定子绕组如图5.6（a）所示。它是由在空间彼此相隔120°的三组相同的线圈组成（即三相对称绕组），每组线圈是一相绕组，为便于分析其基本原理，每相绕组用一个线圈表示。每相绕组的始、未端分别用U1、V1、W1和U2、V2、W2表示。定子绕组可以连成Y，也可连成△，图5.6（b）所示为Y连接。5.1电

7、动机12将定子绕组接在三相交流电源上，即产生三相电流，其波形如图5.7(a）所示。瞬时表达式为：图5.6定子绕组示意图5.1电动机13规定电流的正方向是从绕组的首端流入，末端流出，三相绕组通入三相交流电流后，共同产生了一个随电流交变的在空间不断旋转的合成磁场，这就是旋转磁场。下面在图5.7中任取几个不同瞬间进行分析。图中，符号“×”表示电流流入纸面，符号“·”表示电流流出纸面。ωt=0的瞬间，iU＝0，U1U2绕组中无电流；iV为负，V1V2绕组中电流的方向与正方向相反，电流从V2到V1，即电流从末端V2流入，从首端V1流出；iW为正，W1W2绕组中

8、电流的方向与正方向相同，电流从W1到W2，即电流从首端W1流入，从末端W2流出。根据右手螺旋定则可知，它们产