异步电动机讲稿.ppt
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1、第第四四章章 交流电机交流电机 关于异步电动机关于异步电动机第一页,讲稿共四十七页哦第第四四章章 交流电机交流电机 4.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理 4.1.1 三相异步电动机的结构 三相异步电动机由静止的定子和旋转的转子两部分组成,定子和转子之间由气隙分开。下为三相异步电动机结构示意图。第二页,讲稿共四十七页哦第第四四章章 交流电机交流电机 第三页,讲稿共四十七页哦第第四四章章 交流电机交流电机 1.定子 定子由定子铁心、定子绕组、机座和端盖等组成。机座的主要作用是用来支撑电机各部件,因此应有足够的机械强度和刚度,通常用铸铁制成。为了减少涡流和磁滞损耗,定
2、子铁心用0.5 mm厚涂有绝缘漆的硅钢片叠成,铁心内圆周上有许多均匀分布的槽,槽内嵌放定子绕组,如图所示。第四页,讲稿共四十七页哦第第四四章章 交流电机交流电机 定子绕组分布在定子铁心的槽内,小型电动机的定子绕组通常用漆包线绕制,三相绕组在定子内圆周空间彼此相隔120,共有六个出线端,分别引至电动机接线盒的接线柱上。三相定子绕组可以连接成星形或三角形,如图4-3所示。其接法根据电动机的额定电压和三相电源电压而定,通常三个绕组的首端分别用U1、V1、W1表示,末端分别用U2、V2、W2表示。第五页,讲稿共四十七页哦第第四四章章 交流电机交流电机 图4-3 三相定子绕组的接法(a)星形连接;(b)
3、三角形连接 W2U1U2V1V2W1W2U1U2V1V2W1(a)(b)第六页,讲稿共四十七页哦第第四四章章 交流电机交流电机 2.转子 转子由转子铁心、转子绕组、转轴和风扇等组成。转子铁心也用0.5 mm厚硅钢片冲成转子冲片叠成圆柱形,压装在转轴上。其外围表面冲有凹槽,用以安放转子绕组。异步电动机按转子绕组形式不同,可分为绕线式和鼠笼式两种。绕线式转子的绕组和定子绕组一样,也是三相绕组,绕组的三个末端接在一起(Y型),三个首端分别接在转轴上三个彼此绝缘的铜制滑环上,再通过滑环上的电刷与外电路的变阻器相接,以便调节转速或改变电动机的起动性能,如图4-4所示。第七页,讲稿共四十七页哦第第四四章章
4、 交流电机交流电机 图4-4 绕线式转子 (a)转子;(b)等效电路 转子绕组滑环变阻器(a)(b)第八页,讲稿共四十七页哦第第四四章章 交流电机交流电机 绕线式异步电动机由于其结构复杂,价位较高,所以通常用于起动性能或调速要求高的场合。鼠笼式转子绕组是在转子铁心槽内插入铜条,两端再用两个铜环焊接而成的。若把铁心拿出来,整个转子绕组外形很像一个鼠笼,故称鼠笼式转子。对于中小功率的电机,目前常用铸铝工艺把鼠笼式绕组及冷却用的风扇叶片铸在一起,如图4-5所示。虽然绕线式异步电动机与鼠笼式异步电动机的结构不同,但它们的工作原理是相同的。第九页,讲稿共四十七页哦第第四四章章 交流电机交流电机 图4-5
5、 鼠笼式转子 (a)铜条转子;(b)铸铝转子(a)(b)第十页,讲稿共四十七页哦第第四四章章 交流电机交流电机 4.1.2 工作原理 三相异步电动机通入三相交流电流之后,在定子绕组中将产生旋转磁场,此旋转磁场将在闭合的转子绕组中感应出电流,从而使转子转动起来。因此,在研究三相异步电动机的原理之前,应首先介绍旋转磁场的产生及特点。第十一页,讲稿共四十七页哦第第四四章章 交流电机交流电机 图4-6 三相定子绕组的分布 V1W1U1UVWiUiViWV2U2W2U1U2V2V1W2W1iUUiVViWW第十二页,讲稿共四十七页哦第第四四章章 交流电机交流电机 1.旋转磁场的产生 三相异步电动机定子绕
6、组是空间对称的三相绕组,即U1-U2、V1-V2和W1-W2,空间位置相隔120。若将它们作星形连接,如图4-6所示,将U2、V2、W2连在一起,U1、V1、W1分别接三相对称电源的U、V、W三个端子,就有三相对称电流流入对应的定子绕组,即 iU=Im sint iV=Im sin(t-120)iW=Im sin(t+120)其波形如图4-7所示。第十三页,讲稿共四十七页哦第第四四章章 交流电机交流电机 图4-7 一对磁极的旋转磁场及对应波形(a)t=0;(b)t=120;(c)t=240;(d)t=360(a)(b)(c)(d)NSU1W2V1U2W1V2NSU1W2V1U2W1V2NSU1
7、W2V1U2W1V2NSU1W2V1U2W1V2t120i0iUiViW240360第十四页,讲稿共四十七页哦第第四四章章 交流电机交流电机 由波形图可看出,在t=0时刻,iU=0;iV为负值,说明iV的实际电流方向与参考方向相反,即从V2流入(用表示),从V1流出(用 表示);iW为正值,说明实际电流方向与iW的参考方向相同,即从W1流入(用表示),从W2流出(用 表示)。根据右手螺旋法则,可判断出转子铁心中磁力线的方向是自上而下,相当于定子内部是N极在上,S极在下的一对磁极在工作,如图4-7(a)所示。第十五页,讲稿共四十七页哦第第四四章章 交流电机交流电机 当t=120时,iU为正值,电
8、流从U1流入(用表示),从U2流出(用 表示);iV=0;iW为负值,电流从W2流入(用表示),从W1流出(用 表示)。合成磁场如图4-7(b)所示,从图可以看出,合成磁场在空间上沿顺时针方向转过了120;当t=240时,同理,合成磁场如图4-7(c)所示,从图可以看出,它又沿顺时针方向转过了120。t=360时的磁场与t=0时刻相同,合成磁场沿顺时针方向又转过了120,N、S磁极回到t=0时刻的位置,如图4-7(d)所示。第十六页,讲稿共四十七页哦第第四四章章 交流电机交流电机 综上所述,当三相交流电变化一周时,合成磁场在空间上正好转过一周。若三相交流电不断变化,则产生的合成磁场在空间不断转
9、动,形成旋转磁场。前面讲的三相异步电动机定子绕组每相只有一个线圈,定子铁心有6个槽。则在定子铁心内相当于有一对N、S磁极在旋转。若把定子铁心的槽数增加为12个,即每相绕组由两个串联的线圈构成,相当于把图4-6中的空间360分布6槽的三相绕组压缩在180的空间中,显然每个线圈在空间中相隔不再是120,而是60,如图4-8所示。若在U1、V1、W1三端通三相交流电,在定子铁心内可形成两对磁极的旋转磁场,如图4-9所示。第十七页,讲稿共四十七页哦第第四四章章 交流电机交流电机 图4-8 四极电动机定子绕组的结构分布接线图UVWiUiViW1V U12V 1W2U W21U V2W1U22WV1W1U
10、VWiUiViWW22W1W2V 1V V2V12U 1U U1U2第十八页,讲稿共四十七页哦第第四四章章 交流电机交流电机 图4-9 四极电动机的旋转磁场(a)t=0;(b)t=120;(c)t=240;(d)t=360NNSSU1W2SSNNNNSSNNSS2U1W2V1U2WV1U2W11VV2t360i0240120iUiViW(a)(b)(c)(d)第十九页,讲稿共四十七页哦第第四四章章 交流电机交流电机 2.旋转磁场的转速和转向 一对磁极的旋转磁场电流每交变一次,磁场就旋转一周。设电源的频率为f1,即电流每秒钟变化f1次,磁场每秒钟转f1圈,则旋转磁场的转速n1=f1(r/s);习
11、惯上用每分钟的转数来表达转速,即n1=60f1(r/min)。两对磁极的旋转磁场,电流每变化f1次,旋转磁场转f1/2圈,即旋转磁场的转速为n1=60f1/2(r/min)。第二十页,讲稿共四十七页哦第第四四章章 交流电机交流电机 以此类推,p对磁极的旋转磁场,电流每交变一次,磁场就在空间转过1/p周,因此,转速应为min)/(6011rpfn (4-1)旋转磁场的转速n1也称为同步转速,由式(4-1)可知,它取决于电源频率和旋转磁场的磁极对数。我国的工频为50 Hz,因此,同步转速与磁极对数的关系如表4-1所示。第二十一页,讲稿共四十七页哦第第四四章章 交流电机交流电机 表4-1 同步转速与
12、磁极对数对照表 磁极对数p12345同步转速n1/(r/min)300015001000750600 旋转磁场的转向是由通入定子绕组的三相电源的相序决定的。由图4-6可知,定子绕组中电流的相序按顺序UVW排列,旋转磁场按顺时针方向旋转。如果将三相电源中的任意两相对调,例如V和W两相互换,则定子绕组中的电流相序为UWV,应用前面讲的分析方法,旋转磁场的方向也相应地改变为逆时针方向。第二十二页,讲稿共四十七页哦第第四四章章 交流电机交流电机 3.转子的转动原理 图4-10为三相异步电动机工作原理示意图。为简单起见,图中用一对磁极来进行分析。三相定子绕组中通入交流电后,便在空间产生旋转磁场,在旋转磁
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