电工与电子技术 教学课件 1 作者 于荣义 1_ 电工与电子技术 - 07.pptx

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1、电工与电子技术第七章三相异步交流电动机沈阳大学信息工程学院电子信息工程系电动机是将电能转换成机械能的主要电器设备，在各领域得到了广泛的应用，无论是工农业生产、国防军工、还是日常生活等，电动机有着不可替代的作用。随着科学技术的发展，电动机的应用也与日俱增。电动机总体上可分为直流电动机和交流电动机：直流电动机按励磁方式的不同可分为他励、并励、串励和复励电动机；交流电动机根据转动原理又分为异步和同步电动机。本章主要介绍三相异步交流电动机。内容包括三相异步交流电动机的构造、三相异步交流电动机的原理、三相异步交流电动机的电路分析及三相异步交流电动机的机械性能。

2、7.1三相异步交流电动机的构造三相异步交流电动机的构造总体上可分为两大部分：能转的部分称转子，不能转的部分称定子。如图7-1-1所示。图7-1-1鼠笼式电动机的构造三相异步交流电动机的定子是由圆形铁心（磁路）和镶嵌在铁心中的线圈（绕组）组成，如图7-1-2所示。机座通常是铸铁制成，且表面具有散热器的特点。主要因为定子绕组是电动机的工作绕组。三相异步交流电动机的转子根据结构又分鼠笼式和绕线式两种。分别由图7-1-2和7-1-3所示。图7-1-2鼠笼式电动机转子图7-1-3绕线式电动机转子鼠笼式电动机具有结构简单、造价低廉、维护方便的特点，其主要的缺点是

3、调速不方便。随着电子技术的发展鼠笼式电动机辅助调速办法也日趋成熟，该电动机的地位得到了巩固和加强。绕线式电动机的主要特点是：转子绕组为电动机的工作绕组，直观表现是机壳表面无散热片，如图7-1-4所示。图7-1-4绕线式电动机的构造绕线式电动在的转子通过滑环与电源相连，也正是这一点电动机在运转过程中可根据需要改变转子参数。调速性能和起动性能好是绕线式电动机的主要优点，由于结构复杂，这种电动机的造价较贵。下面就鼠笼式三相异步交流电动机的工作原理、电路分析和机械性能做出具体分析。7.2工作原理三相异步交流电动机接上对应的三相电源就能按着人们的意愿转动起来。

4、图7-2-1所示为转动原理示意图。图7-2-1电动机转动演示由图7-2-1所示，可将通过手柄而转动的磁极视为电动机的定子；中心转动的部分视为电动机的转子。演示过程可得出电动机旋转必备的两个条件：即第一要有一个能转的磁场；第二要有一个存在于磁场之中，能产生感应电动势的闭合路径，且能自由旋转，俗称转子。这样，当磁场转动时转子将跟随转动。7.2.1关于旋转磁场1．旋转磁场的产生首要的问题是：三相异步电动机磁场的产生和磁场是否能转。若定子绕组中连接成星形（如图7-2-2（a）所示），并通入对称三相电流（如图7-2-2（b）所示）图7-2-2三相绕组与三相电流

5、定子绕组在空间上对称分布，则对称分布的绕组接入三相对称的交流电流，根据电流与磁场的关系，可分析当时，电流所产生磁场的情况，如图7-2-3（a）所示。图7-2-3三相电流产生的旋转磁场2．旋转磁场的转向由于电动机的转向与旋转磁场转动方向相同，所以旋转磁场的转向就是电动机的转动方向。如何改变旋转磁场的转向就是关于如何改变电动机方向的问题。若改变交流电源中任意两相的相序即由、、，变为、、，或、、等，再把改变后的电流通入对称分布的定子绕组中，按照以上的分析，就会得到旋转磁场由顺时针变为逆时针旋转。实现了旋转磁场方向上的变化，如图7-2-4所示。图7-2-4旋

6、转磁场的反转3．旋转磁场的极数旋转磁场的极数就是三相异步电动机的极数。上面讨论的定子绕组产生的磁场只有一个极和一个极，俗称一对磁极，用表示磁极的对数，即。若将定子绕组分成两段如图7-2-5（a）所示，在定子铁心中仍以对称形式分布，如图7-2-5（b）所示，则空间上产生了两个极和两个极，即，俗称四极电机。同理，还可以将定子绕组一分为三，形成3个极和3个极，即的六极电机。图7-2-5多极磁场的形成4．旋转磁场的转速三相异步电动机的转速依赖于旋转磁场的转速，而旋转磁场的转速又与旋转磁场的极数有关。如一对磁极，即，我们讨论过，当时，空间磁场旋转的角度为；当时

7、，空间磁场旋转的角度为。若用表示旋转磁场的每分钟的转速（又称同步转速），则当电源的频率时，其同步转速为（转/分）我们讨论的第二种情况是时，当时，空间磁场转过的角度为。即；同理若，则。也就是说其转速与磁极对数成反比。即三相异步电动机的同步转速（7-2-1）7.2.2三相异步电动机的转动原理图7-2-6所示是三相异步电动机转动的原理示意图，图中、分别表示旋转磁场的两个磁极，转子上只画出具有代表性的两根导体。图7-2-6电动机转动原理示意图当磁场转动时，转子导体与磁场间就有相对运动，即，导体切割磁力线，根据电磁感应定律，导体中将产生感应电动势，由于转子具有

8、闭合路径，自然会生成感应电流。其方向可用右手定则判定；手心迎接磁力线，拇指表示导体运动的方向，四指则表示导体