模块二 三相异步电动机 及其电力拖动

1. 模块二 三相异步电动机 及其电力拖动

2. 2-1 概述 2-2三相异步电动机的结构 2-3 三相异步电动机的基本工作原理 2-4 三相异步电动机的绕组 2-5 三相异步电动机的运行原理与工作特性 三相异步电动机

3. 异步电机是交流旋转电机，主要用作电动机。 异步电动机的转速与电网频率有关，还随负载的大小而变。 2-1 概 述 1.异步电动机的优、缺点： 优点：结构简单、运行可靠，成本低廉，效率较高。 缺点：需从电网吸收感性无功功率，降低了电网的无功功率；起动、调速性能不好。

4. 2.主要分类 按相数分：单相、三相 按转子绕组形式：绕线式、鼠笼式 按尺寸、功率：大、中、小 按防护形式：开启式、防护式、封闭式

5. 2-3三相异步电动机的结构 一、定子 1.定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成——导磁部分。 2、定子绕组：放在定子铁心内圆槽内——导电部分。 3、机座：固定定子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。 4、端盖

6. 2-2 三相异步电动机的基本结构 右图是一台三相鼠笼型异步电动机的外形图。 下面是它主要部件的拆分图。

7. 一、定子

8. 1.定子铁芯----磁路部分 2.定子绕组----电路部分

9. 3.机座

11. 二、转 子

12. 1.转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。1.转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。

14. 2.转子绕组 1）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，形成一个多相对称短路绕组。 2）绕线式转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。 鼠笼型异步电动机 绕线型异步电动机 按转子结构分类

15. 鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图 三相绕线型转子结构图 能在转子回路串入附加电阻以改善异步电动机的起动和调速性能，但绕线转子造价高，制造工艺和维修较复杂

18. 三、其他附件 1、轴承 2、轴承端盖 3、风扇 四、气隙 异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件所能允许达到的最小值。

19. 五、电动机铭牌 异步电动机铭牌

21. 1.型号 型号：Y90L-4 Y-----异步电动机; 90-----中心高90mm; L------长机座; 4------ 4极。

22. 例如：Y 112S-6 极数6极 短机座 规格代号：中心高112mm 产品代号：异步电动机

23. IP防护等级是由两个数字所组成，第一个数字表示电器离尘、防止外物侵入的等级，第二个数字表示电器防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高 。 IP防护等级

24. 0 没有防护 对外界的人或无特殊防护 1 防止大于50mm的固体物侵入 防止人体（如手掌）因意外而接触到电器内部的零件。防止较大 尺寸（直径大于50mm）的外物侵入 2 防止大于12mm的固体物侵入 防止人的手指接触到电器内部的零件防止中等尺寸（直径大于12mm）外物侵入。 3 防止大于2.5mm的固体物侵入 防止直径或厚度大于2.5mm的工具、电线或类似的细节小外物侵入而接触到电器内部的零件。 4 防止大于1.0mm的固体物侵入 防止直径或厚度大于1.0mm的工具、电线或类似的细节小外物侵入而接触到电器内部的零件。 第一个标示数字 防护等级 定义

25. 5 防尘 完全防止外物侵入，虽不能完全防止灰尘进入，但侵入的灰尘量并不会影响电器的正常工作。 6 防尘 完全防止外物侵入，且可完全防止灰尘进入。

26. 0 没有防护 没有防护 1 防止滴水侵入 垂直滴下的水滴（如凝结水）对电器不会造成有害影响。 2 倾斜15度时仍可防止滴水侵入 当电器由垂直倾斜至15度时，滴水对灯具不会造成有害影响 3 防止喷洒的水侵入 防雨，或防止与垂直的夹角小于60度的方向所喷洒的水进入电器造成损害。 4 防止飞溅的水侵入 防止个方向飞溅而来的水进入电器造成损害。 5 防止喷射的水侵入 防止来自各方向喷嘴射出的水进入电器内造成损害。 第二个标示数字 防护等级 定义

27. 6 防止大浪的侵入 装设于甲板上的电器，防止因大浪的侵袭而进入造成损坏。 7 防止浸水时水的侵入电器浸在水中一定时间或水压在一定的标准以下能确保不因进水而造成损坏。 8 防止沉没时水的侵入电器无限期的沉没在指定水压的状况下，能确保不因进水而造成损坏。

28. 电机的工作制是对电机承受负载情况的说明，它包括启动、电制动、空载、断能停转以及这些阶段的持续时间和先后顺序，工作制分以下9类：1 连续工作制：在恒定负载下的运行时间足以达到热稳定。2. 短时工作制：在恒定负载下按给定的时间运行，该时间不足以达到热稳定，随之即断能停转足够时间，使电机再度冷却到与冷却介质温度之差在2K以内。3.断续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段断能停转时间。这种工作制中的每一周期的起动电流不致对温升产生显著影响。 电机的工作制

29.  4.包括起动的断续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段对温升有显著影响的起动时间、一段恒定负载运行时间和一段断能停转时间。 5.包括电制动的断续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段起动时间、一段恒定负载运行时间、一段快速电制动时间和一段断能停转时间。6. 连续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段空载运行时间，但无断能停转时间。7. 包括电制动的连续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段起动时间、一段恒定负载运行时间和一段快速电制动时间，但无断能停转时间。8.包括变速变负载的连续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段在预定转速下恒定负载运行时间，和一段或几段在不同转速下的其它恒定负载的运行时间，但无断能停转时间。9. 负载和转速非周期性变化工作制：负载和转速在允许的范围内变化的非周期工作制。这种工作制包括经常过载，其值可远远超过满载

30. 2.额定值 • 额定电压UN：电动机在额定情况下运行,施加在定子绕组上的线电压值，单位为V、kV。 • 额定电流IN：电动机在额定电压、额定频率下轴端输出额定功率时，定子绕组的线电流值，单位为A、kA。 • 额定功率PN：电动机在额定情况下运行，轴上输出的机械功率， 单位为W，Kw。

31. 额定频率fN：50Hz。 • 额定转速nN：电动机在额定电压、额定频率、轴端输出额定功率时，转子的转速，单位为r/min。 • 额功率因数cosφN：电动机在额定情况下运行时的功率因数。

32. 额定功率、额定电压、额定电流之间的关系

33. U1 V1 W1 U1 V1 W1 W2 U 2 V2 W2 U2 V2 Y联结 D联结 3.绕组接线 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地接成“Y”形或“D”形。

36. 2-3 异步电动机工作原理 右图为三相异步电动机定子绕组结构示意图，在定子空间各相差1200电角度的铁心槽中布置有三相绕组U1U2、V1V2、W1W2，三相绕组接成星形或三角形连接。 图2-3 三相交流电动机定子 三相绕组排列示意图

37. 1.旋转磁场及其产生 两极磁场及其产生 N S N S N S S N 当三相对称电流通过三相对称绕组时,产生一个大小不变,转速一定的旋转磁场即圆形旋转磁场。--右手定则：大拇指指电流方向，弯曲四指 为磁场方向。

38. 四极旋转磁场及其产生

39. 四极旋转磁场及其产生

40. 2. 旋转磁场的旋转方向 由上图可知, 流入三相定子绕组的电流是按U→V→W的相序达到最大值的； 而由图可知, 旋转磁场的旋转方向也是从U相绕组轴线转向V相绕组轴线,再转向W相绕组轴线的,即按U→V→W的顺序旋转（图中为顺时针方向）,因此,在三相定子绕组空间排序不变的条件下,旋转磁场的转向取决于三相电流的相序,即从电流超前相转向电流滞后相,若要改变旋转磁场的方向，只需将三相电源进线中的任意两相对调即可。

41. 具有 对磁极的旋转磁场的转速为： • 3. 旋转磁场的旋转速度 上图中P=1时三相电流随时间变化一个周期时,旋转磁场在空间相应地转过360°,即电流变化一次,旋转磁场转过一转,因此,电流每秒钟变化 （即频率）次,则旋转磁场每秒钟转过 转。由此可知,在旋转磁场为一对磁极即p=1的情况下,其转速 为：

42. n W1 V2 U2 U1 V1 W2 二、三相异步电动机的旋转原理 1.转子转动原理 (1)电生磁：三相对称绕组通往三相对称电流产生圆形旋转磁场。--右手螺旋定则 (2)磁生电：旋转磁场切割转子导体感应电动势和电流。相对运动及右手定则 (3)电磁力：转子载流（有功分量电流）体在磁场作用下受电磁力作用，形成电磁转矩，驱动电动机旋转，将电能转化为机械能。--左手定则

43. 作为电动机，转速在 电机理想空载时， 范围内变化，转差率在0~1范围内变。 转子未转动时， 2.转差率 同步转速与转子转速之差与同步转速的比值称为转差率，用s表示，即： （0<s<1） 转差率是异步电机的一个基本物理量，它反映电机的各种运行情况。

44. 负载越大，转速越低，转差率越大；反之，转差率越小。转差率的大小能够反映电机的转速大小或负载大小。电机的转速为：负载越大，转速越低，转差率越大；反之，转差率越小。转差率的大小能够反映电机的转速大小或负载大小。电机的转速为： 额定运行时，转差率一般在0.01－0.06之间，即电机转速接近同步速。 • “异步”的物理意义：转子转速n低于同步转速： n < n1。

45. 3.异步电动机的三种运行状态 • 电动机运行状态（0<s<1,0<n<n1） • 发电机运行状态（-∞<s<0, n1<n<+∞） • 电磁制动状态（1<s<+∞, -∞<n<0）

46. N N N . + + n1 n1 n1 . . + S S S n n Tem n Tem Tem Tem Tem S 0 1 电磁制动状态 1<s<+∞, -∞<n<0 电动机运行状态 0<s<1, 0<n<n1 发电机运行状态 -∞<s<0, n1<n<+∞

47. 状态 电动机 电磁制动 发电机 实现 定子绕组接对称电源 外力使电机沿磁场反方向旋转 外力使电机快速旋转 转速 转差率 电磁转矩 驱动 制动 制动 能量关系 电能转变为机械能 电能和机械能变成内能 机械能转变为电能 异步电动机的三种运行状态的比较

48. 交流绕组的基本知识 三相单层绕组 三相双层绕组 2-4 三相异步电动机的定子绕组

49. 一、绕组的分类 按槽内层数分：单层绕组、双层绕组、 单双层混合绕组 按每极每相所占的槽数分：整数槽绕组、 分数槽绕组 按绕组的结构和形状分：链式绕组、同心式绕组、交叉式绕组、叠绕组和波绕组

50. 3.线圈节距 τ 二、定子绕组的常用术语 1.线圈、线圈组、绕组 2.极距 两个相邻磁极轴线之间沿定子铁心内表面 的距离。若定子的槽数为Z，磁极对数为p， 则极距： 一个线圈的两个有效边之间所跨的距离称为线圈的节距。