第六章 交流电动机

1. 第六章 交流电动机

2. §6.1三相异步电动机的结构 定子铁心 定子 机壳 产生旋转磁场 定子绕组 转轴 组成 转子 产生旋转力矩 转子铁心 转子绕组

3. 定子铁心： 磁路的一部分,为了降低铁心损耗,采用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，硅钢片间彼此绝缘。铁心内圆周上分布有若干均匀的平行槽，用来嵌放定子绕组 • 机壳：包括端盖和机座，其作用是支承定子铁心和固定整个电机。中小型电机机座一般采用铸铁铸造, 端盖多用铸铁铸成，用螺栓固定在机座两端

4. 定子绕组：电机定子的电路部分，应用绝缘铜线或铝线绕制而成。三相绕组对称地嵌放在定子槽内。 三相异步电动机定子绕组的三个首端U1、V1、W1和三个末端U2、V2、W2，都从机座上的接线盒中引出。 图（a）为定子绕组的星形接法； 图（b）为定子绕组的三角形接法。三相绕组具体应该采用何种接法，应视电力网的线电压和各相绕组的工作电压而定。目前我国生产的三相异步电动机，功率在4 kW以下者一般采用星形接法；在4kW以上者采用三角形接法。

6. 转轴：用来固定转子铁心和传递功率， 一般用中碳钢制成 • 转子铁心：属于磁路的一部分， 也用0.5mm的硅钢片叠压而成。转子铁心固定在转轴上，其外圆均匀分布的槽是用来放置转子绕组

7. 转子绕组：分为笼型和绕线型 • 1）笼型绕组：导体用铜条或铝条，两头用端环联接。结构可靠简单，但是转子电阻固定。 • 2）绕线型转子：接成星型的三相绕组通过滑环与外电路联接，便于串入电阻改善电动机的运行性能

8. §6.2三相异步电动机的旋转原理 一、旋转磁场的产生：三相异步电动机的定子铁心中放有三相对称绕组U1U2、V1V2、W1W2，将三相绕组接成星形，接在三相电源上，绕组中便有三相对称电流。

9. 三相对称电流

10. 旋转磁场的方向：在三相电流中，电流出现正负值的顺序为 ，因此，磁场的旋转方向是与这个顺序一致的，即磁场的旋转方向与通入绕组的三相电流相序有关。如果将同一个三相电源的三根导线中的任意两根的一端对调，则旋转磁场因此反转。 A A A Z Z Y Z Y Y C B C B C B X X X

11. 旋转磁场的极数： 当三相定子绕组按图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场，即： A X Z Y C B P=1

12. 若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端之间互差60°，将形成两对磁极的旋转磁场。 A X A' Z' X' C' Y' Y B' Z C B P=2

13. 旋转磁场的转数：旋转磁场的转数决定于旋转磁场的极数。旋转磁场的转数：旋转磁场的转数决定于旋转磁场的极数。 当P=1时，电流从wt=0到wt=60经历60O，磁场在空间也旋转了60O ，电流交变了一次时，磁场恰在空间旋转了一圈。设电流的频率为f1，则旋转磁场的转速为

14. 当p=2时，电流从wt=0 到 wt=60 经历60O ，磁场在空间也旋转了30O ，电流交变了一次时，磁场恰在空间旋转半圈。 • 则当旋转磁场有P对极时，磁场的转速为

15. 二、电动机的转动原理：当电动机的定子绕组通以三相交流电时，便在气隙中产生旋转磁场。设旋转磁场以n1的速度顺时针旋转，相当于磁场不动，转子导体逆时针方向切割磁力线，产生感应电动势、感应电流 ，其方向可根据右手定则判断。由于转子电路为闭合电路， 在感应电动势的作用下， 产生了感应电流,由于载流导体在磁场中要受到力的作用， 因此， 可以用左手定则确定转子导体所受电磁力的方向如图 所示。 这些电磁力对转轴形成一电磁转矩， 其作用方向同旋转磁场的旋转方向一致。这样，转子便以一定的速度沿旋转磁场的旋转方向转动起来.

16. 三、转差率：电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但转子转速 n 不可能达到与旋转磁场的转速相等，即 。转差率用来表示转子转速与磁场转速相差的程度。 转差率是异步电动机的一个重要物理量，转子转速越接近磁场转速，转差率越小。

17. §6.3三相异步电动机的电路分析 三相异步电动机的每相电路图如图所示，定子和转子每组绕组的匝数分别为N1和N2 i2 R1 i1 e2 e1 u1 R2 e 2 e 1 转子电路 定子电路

18. 1、定子电路

19. a、转子频率 可见转子频率与转差率s有关，也就是与转速n有关 b、转子电动势 2、转子电路

20. 3、转子感抗 4、转子电流 5、转子电路功率因数

21. §6.4三相异步电动机的转矩与机械特性 • 电磁转矩 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力所形成的转距之总和。 • 异步电动机的转矩是由旋转磁场的每极磁通与转子电流相互作用而产生的.

22. 由前面分析得： 则有磁转矩的另一个表达式：

23. 机械特性曲线：一定的电源电压U1和转子电阻R2之下，转矩与转差率的关系曲线或转速与转矩的 关系曲线称为电动机的机械特性曲线

24. 1、额定转矩：电动机在额定负载时的转矩 2、最大转矩：从机械特性曲线上来看，转矩有一个最大值，称为最大转矩或临界转矩 3、起动转矩：电动机刚启动时的转矩称为起动转矩

25. §6.5三相异步电动机的起动 起动电流：中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 ~ 7 倍 起动性能 起动转矩：与额定转矩之比约为1.0-2.2 直接起动 起动方法 Y－  起动 降压起动 自耦降压起动

26. Y－  起动： A A Z Z X C X Y C B Y B 正常运行 起动

27. 设：电机每相阻抗为

28. §6.6 三相异步电动机的调速和制动 一、调速方法： 2.改变极对数有级调速。 1. 改变电源频率 (变频调速)无级调速 无级调速 3.改变转差率

29. 运行  制动 + - no F M 3~ n 二、制动 能耗制动 反接制动 发电反馈制动

30. §6.8 三相异步电动机的铭牌数据 型号 接法-----定子三相绕组的解法 电压-----额定运行时定子绕组上加的线电压值 铭牌数据 电流-----额定运行时定子绕组上加的线电流值 功率与效率-----额定运行时输出的机械功率值 其他参数

31. 功率的选择---连续运行电动机的额定功率 应等于或少大于生产机械的功率；短时运行电动机的 功率应根据过载系数来选择 种类的选择---从交流或直流、机械特性、调速与起动性能、 维护及价格等方面来考虑 电动机的选择 结构形式的选择 电压和转速的选择---电压的选择根据电动机类型、 功率以及使用地点的电源电压来决定； 转速的选择根据生产机械的要求而定 §6.9三相异步电动机的选择

32. §6.10 同步电动机 • 1、结构 2、工作原理 电动机的定子绕组接到三相电源产生旋转磁场后，同步电动机就像异步电动机那样起动起来。当电动机的转速接近同步转速时，才对转子励磁。这时，旋转磁场就能紧紧地牵引着转子一起转动，以后，两者转速便保持相等。 定子：同三相异步电动机 转子：由直流励磁，直流经电刷流入励磁绕组。 在磁极的极掌上装有和鼠笼式绕组相似的起动绕组。

33. 3、同步电动机的特性 1）当电源频率 一定时，同步电动机的转速 是恒定的，不随负载而边。 2）改变励磁电流，可以改变定子相电压 和相电流 之间的相位差 ,可以使电动机运行于电感性、电阻性和电容性三种状态。

34. ~ S C A 启动时开关S闭合，使两绕组电流 相位差约为900，从而产生旋转磁场，电机转起来；转动正常以后离心开关被甩开，启动绕组被切断。 B §6.11单相异步电动机 • 1、电容分压式异步电动机 • 工作原理：

35. 2、罩极式异步电动机 工作原理：定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场，使转子转起来。