电机及电气控制 教学课件 作者 王烈准 模块二异步电动机.ppt

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1、模块二异步电动机技术教学目标知识目标：1．熟悉异步电动机的结构、型号、技术参数。2．掌握异步电动机的工作原理及应用。能力目标：1．能正确选用和使用异步电动机，合理选择其启动、制动及调速方案。2．具有异步电动机的运行和维护的能力。项目一三相异步电动机的认识一、项目导入三相异步电动机主要由定子和转子两部分构成，定子相当于变压器的一次侧，转子相当于变压器的二次侧，它是利用电磁感应原理实现将电能转换为机械能的。是现代化生产中应用最广泛的一种动力设备。二、相关知识（一）三相异步电动机的基本结构图2-1是一台笼型三相异步电动机的外形图和结构图。它主要是由定子部分（静止的）和转子部分（转动的）两大

2、部分组成，定、转之间是空气隙。另外还有端盖、轴承、机座、风扇等部件。1．异步电动机的定子结构异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组三个部分组成的。机座异步电动机的机座主要是固定和支撑定子铁心和绕组，如图2-2所示。中小型电机一般采用铸铁机座、大中型电机采用钢板焊接的机座。定子铁心定子铁心是电动机磁路的一部分，装在机座里，如图2-3所示。定子绕组异步电机的定子绕组是电动机电路部分。小型异步电动机定子绕组通常由高强度漆包圆线绕成线圈嵌入铁心槽内；大、中型电机使用矩形截面导线预先制成成型线圈，再嵌入槽内。每相绕组按一定规律连接，三相构成对称绕组。2.定子与转子间的气隙异步电动机的气隙

3、比同容量直流电动机的气隙小得多，在中、小型异步电动机中，气隙一般为0.2～1.5mm左右。3．异步电动机的转子结构异步电动机的转子是由转子铁心、转子绕组和转轴组成。转子铁心转子铁心也是磁略的一部分，与定子铁心一样，也由0.5mm厚的硅钢片叠压而成，整个铁心固定在转轴上。转子铁心外圆上冲有均匀分布的槽，用以安放转子绕组。由于槽缝很小，整个转子铁心的外表面成圆柱形。转子绕组三相异步电动机的转子绕组用来感应电动势及产生电流，同时与旋转磁场作用产生转矩，是电机的重要部件之一。异步电动机的转子绕组按结构分笼型转子和绕线转子两种。1）笼型转子分铜条绕组和铸铝绕组两种，如图2-5所示。铜条转子是在

4、转子铁心槽内插入铜条（又称导条），铁心两端槽口外用铜环将全部导条焊接，全部导条自行闭合，其形状为圆柱形“笼子”。铸铝绕组是将熔化的铝注入转子槽内，同时注上端环和风扇，使导条与端环构成闭合绕组，其形状也是圆柱形“笼子”。笼型绕组的工艺和结构简单、制造方便、经济耐用。2）绕线型转子的铁心槽内嵌放三相对称绕组，与定子绕组相似，如图2-6所示。转子绕组采用V2接线，三相绕组的首端接到转轴上的三个集电环，再通过电刷、滑环间的滑动与外电路连接。绕线型转子回路中串接外接电阻或其他电气设备，以改善电动机的启动性能和调速性能，因此获得广泛应用。但是结构比笼型电机复杂，而且电刷、滑环还增加了维修工作量。

5、（二）三相异步电动机的工作原理1．旋转磁场三相交流异步电动机的三相定子绕组在空间上互差120°（电角度），连接成星形（Y）或三角形（△），是对称三相负载，简化后如图2-7所示。定子绕组接通电源后流入三相对称交流电流，如图2-8所示。假设某相绕组电流瞬间为正时，电流从该相绕组的首端流入，尾端流出；电流为负时，方向相反。选取电流相位角t=0°、120°、240°、360°这四个瞬时，对应这四个时刻的各绕组电流方向及磁场分别如图2-9中的（a）、（b）、（c）、（d）所示。根据右手螺旋定则可判断相应的合成磁场为旋转磁场。如果电动机的每相绕组由两个串联的线圈（组）组成，三相绕组连接成Y形，

6、各相绕组的首端或尾端在空间上互差60°放置（电角度仍互差120°），如图2-10所示。用同样的方法可判断出这时的磁场有两对磁极（即四个磁极），仍按绕组位置沿U1、V1、W1方向旋转，与电源相序相同，但电流变化一周时，磁场在空间上仅旋转半周。◇结论1）旋转磁场产生的条件是：三相对称绕组通以三相对称电流。2）旋转磁场的转向与三相电源通入定子绕组电流的相序一致。3）旋转磁场的转速n1（又称同步转速）。其表达式为：2．基本工作原理1）三相对称绕组中通入三相对称电流产生圆形旋转磁场。2）转子导体切割旋转磁场感应电动势和电流。3）转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，从而形成电磁转矩，驱使电动机

7、转子转动。3．转差率s把同步转速n1与转子转速n的差值称为转差，转差与同步转速的比值称为转差率，以s表示。s是异步电机的重要物理量，根据s的大小可判断异步电机工作于不同状态（0＜s＜1为电动状态、s＜0为发电状态、s＞1为制动状态）。就是异步电机电动状态时，s的微小变化，也会引起转速较大变化，即n＝（1一s）n1。转差率是影响电机状态及其特征的一个重要因素。电机在额定状态时的转差率称为额定转差率，以sN表示。普通三相异步电动机的额定转差率sN约为0.02～