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第五章第五章 三相异步电动机原理三相异步电动机原理第一节第一节 异步电动机的用途、结构异步电动机的用途、结构 及基本工作原理及基本工作原理一、异步电动机的一、异步电动机的用途用途 三相异步电机主要用作电动机，拖动各三相异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械，例如：风机、泵、压缩机、机种生产机械，例如：风机、泵、压缩机、机床、轻工及矿山机械、农业生产中的脱粒机床、轻工及矿山机械、农业生产中的脱粒机和粉碎机、农副产品中的加工机械等等和粉碎机、农副产品中的加工机械等等 在民用生活中，电扇、洗衣机、电冰箱在民用生活中，电扇、洗衣机、电冰箱和空调器等一般由单相异步电动机来拖动和空调器等一般由单相异步电动机来拖动异步电动机能在生产和生活领域中得到异步电动机能在生产和生活领域中得到广泛的应用，是有着众多广泛的应用，是有着众多优点优点：结构简单、制造容易、价格低廉、运行结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高并具有可靠、坚固耐用、运行效率较高并具有适用的工作特性适用的工作特性缺点缺点：功率因数较差，电机在运行过功率因数较差，电机在运行过程中必须从电网吸收感性无功功率，程中必须从电网吸收感性无功功率，功率因数总小于功率因数总小于1异步电动机的分类异步电动机的分类按定子相数分按定子相数分：单相异步电动机单相异步电动机 两相异步电动机两相异步电动机 三相异步电动机三相异步电动机按转子结构分按转子结构分：绕线型异步电动机绕线型异步电动机鼠笼型异步电动机鼠笼型异步电动机二、三相二、三相异步电动机的结构异步电动机的结构主要部件的拆分图主要部件的拆分图 三相鼠笼型异步电动机三相鼠笼型异步电动机鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图这种电机的特点是：可以在转子绕组中串入附加电阻，这种电机的特点是：可以在转子绕组中串入附加电阻，来改善电机的起动性能或作转速调节用来改善电机的起动性能或作转速调节用三相绕线型转子结构：绕组的三个出线端子接到固三相绕线型转子结构：绕组的三个出线端子接到固定在转轴上的三铜环上，通过电刷引出定在转轴上的三铜环上，通过电刷引出 三相异步电动机的定子部分在结构上和同步电三相异步电动机的定子部分在结构上和同步电机的定子部分完全相同机的定子部分完全相同 对中、小容量的低压异步电动机，通常定子三对中、小容量的低压异步电动机，通常定子三相绕组的六个出线头都引出，这样可根据需要灵活相绕组的六个出线头都引出，这样可根据需要灵活地接成地接成“Y”形或形或“D”形形U1 V1 W1U1 V1 W1W2 U 2 V2W2 U2 V2D联结Y联结三三、三相异步电动机的三相异步电动机的工作原理工作原理磁铁磁铁闭合闭合线圈线圈e方向用方向用右手定则右手定则确定确定f方向用方向用左手定则左手定则确定确定磁场旋转磁场旋转磁极旋转磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线切割磁力线产生感应电动势导线长导线长磁感应强度磁感应强度切割速度切割速度（右手定则）右手定则）闭合导线产生电流闭合导线产生电流 i（左手定则）左手定则）通电导线在磁场中受力通电导线在磁场中受力1.线圈跟着磁铁转线圈跟着磁铁转两者转动方向一致两者转动方向一致 结论：结论：2.线圈比磁场转得慢线圈比磁场转得慢异步异步三相异步机的结构示意图三相异步机的结构示意图YBZXAC转子转子定子定子定子绕组定子绕组（三相）（三相）机机 座座转子：在旋转磁场作用下，转子：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或产生感应电动势或 电流。电流。三相定子绕组：产生旋转三相定子绕组：产生旋转 磁场。磁场。线绕式线绕式鼠笼式鼠笼式鼠笼转子鼠笼转子 旋转磁场的产生旋转磁场的产生AYCBZ异步机中异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极旋转磁场代替了旋转磁极()电流出电流出()电流入电流入XAXYCBZAXBYCZ合成磁场方向：合成磁场方向：向下向下XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得同理分析，可得其它电流角度下其它电流角度下的的磁场方向磁场方向：旋转方向旋转方向：取决于三相电流的相序。：取决于三相电流的相序。改变电机的旋转方向：换接其中两相。改变电机的旋转方向：换接其中两相。旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转磁场的转速转速大小大小 一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360电流频率为电流频率为 f Hz，则磁场则磁场1/f秒旋转秒旋转1圈，每秒旋圈，每秒旋转转f圈。每分钟旋转：圈。每分钟旋转：n1称为称为同步转速同步转速极对数（极对数（P）的概念的概念AXBYCZ此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：即：AXYCBZ极对数（极对数（P）的改变的改变CYABCXYZAXBZ 将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。成的磁场则是两对磁极。AXBYCZ极对数极对数CYABCXYZAXBZ极对数和转速的关系极对数和转速的关系三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速（额定转速）电动机转速（额定转速）:电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但但 异步异步电动机电动机无转距无转距转子与旋转磁场间没有相对运动转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流无转子电流提示提示：如果如果 转差率转差率 的概念：的概念：异步电机运行中异步电机运行中:转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：电动机起动瞬间电动机起动瞬间:（转差率最大）转差率最大）转子感生电流的频率：转子感生电流的频率：例例1：三相异步电动机：三相异步电动机 p=3，电源电源f1=50Hz，电机额定电机额定 转速转速n=960r/min。求：转差率求：转差率s，转子电动势的频率转子电动势的频率f2同步转速：同步转速：转差率：转差率：5）额定功率因数）额定功率因数 指电动机在额定负载指电动机在额定负载时定子侧的功率因数；时定子侧的功率因数；四、三相异步电动机的额定值四、三相异步电动机的额定值1）额定功率）额定功率 （kW）指额定运行时转轴上的指额定运行时转轴上的输出机械功率；输出机械功率；2）额定电压）额定电压 （V）指加在绕组上的线电压；指加在绕组上的线电压；3）额定电流）额定电流 （A）指定子绕组中的线电流；指定子绕组中的线电流；4）额定频率）额定频率 （Hz）我国工业用频率为我国工业用频率为50Hz；6）额定转速额定转速 （r/min）指电机额定运行时转指电机额定运行时转轴的转速；轴的转速；（N m）7）电动机的额定输出转矩计算公式为）电动机的额定输出转矩计算公式为.四、三相异步电动机的额定值四、三相异步电动机的额定值习题P178 5-1 5-11 Y 100 L 1 2 异步异步电动电动机机 极数极数铁铁心心长长度代号度代号 机座中心高机座中心高 机座机座长长度代号度代号三相异步电动机的铭牌三相异步电动机的铭牌三相异步电动机的铭牌上标明电机的型号、三相异步电动机的铭牌上标明电机的型号、额定数据等。额定数据等。异步电动机的型号：异步电动机的型号：常见的产品系列常见的产品系列Y Y系列为小型鼠笼全封闭自冷式三相异步电动机。系列为小型鼠笼全封闭自冷式三相异步电动机。用于金属切削机床、通用机械、矿山机械、农业机用于金属切削机床、通用机械、矿山机械、农业机械等。也可用于拖动静止负载或惯性负载较大的机械等。也可用于拖动静止负载或惯性负载较大的机械，如压缩机、传送带、磨床、锤击机、粉碎机、械，如压缩机、传送带、磨床、锤击机、粉碎机、小型起重机、运输机械等小型起重机、运输机械等J J2 2 和和JOJO2 2系列是高起动转矩异步电动机，用在起动系列是高起动转矩异步电动机，用在起动静止负载或惯性负载较大的机械上。静止负载或惯性负载较大的机械上。J J2 2 是防护式是防护式和和JOJO2 2是封闭式的是封闭式的JSJS系列是中型防护式三相鼠笼异步电动机系列是中型防护式三相鼠笼异步电动机JRJR系列是防护式三相绕线式异步电动机。用在电源系列是防护式三相绕线式异步电动机。用在电源容量小、不能用同容量鼠笼式电动机起动的生产机容量小、不能用同容量鼠笼式电动机起动的生产机械上械上