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1、第4章交流电动机的工作原理及特性掌握异步电动机的人工机械特性,它是分析异步电动机起动,制动,调速的依据;熟悉异步电动机的铭牌数据和额定值;掌握鼠笼式异步电动机的起动方法,线绕式异步电动机串电阻的起动,制动和调速;掌握异步电动机变磁极对数调速和变频调速的特性.4.1三相异步电动机的结构和工作原理1.三相异步电动机的基本结构三相异步电动机由定子和转子构成,定子和转子之间有气隙.1)定子定子由铁心,绕组,机座三部分组成.铁心由0.5mm的硅钢片叠压而成;三相绕组连接成星形或三角形;机座一般用铸铁作成,主要用于固定和支撑定子铁心.2)转子转子由铁心和绕组组成.转子同样由硅钢片叠
2、压而成,压装在转轴上;转子绕组分为鼠笼式和线绕式两种.线绕式异步电动机还有滑环,电刷机构.鼠笼式三相异步电动机的结构示意图5.定子铁心,6.定子绕组,7.转轴,8.转子,9.风扇,11.轴承,12.机座鼠笼电动机转子和线绕电动机转子绕组与外部接线2.三相异步电动机的工作原理1)三相正弦交流电通入电动机定子的三相绕组,产生旋转磁场,旋转磁场的转速称之为同步转速;2)旋转磁场切割转子导体,产生感应电势;3)转子绕组中感生电流;4)转子电流在旋转磁场中产生力,形成电磁转矩,电动机就转动起来了.电动机的转速达不到旋转磁场的转速,否则,就不能切割磁力线,就没有感应电势,电动机就停
3、下来了.转子转速与同步转速不一样,差那么一些,称之为异步.设同步转速为no,电动机的转速为n,则转速差为;no-n;电动机的转速差与同步转速之比定义为异步电动机的转差率S,S是分析异步电动机运行情况的主要参数,且3.三相异步电动机的旋转磁场1)旋转磁场的产生设电动机为2极,每相绕组只有一个线圈.在0-T/2这个区间,分析有一相电流为零的几个点.规定:当电流为正时,从首端进尾端出;电流为负时,从尾端进首端出.t=0时，iA=0;iB为负，电流实际方向与正方向相反，即电流从Y端流到B端；iC为正，电流实际方向与正方向一致，即电流从C端流到Z端。按右手螺旋法则确定三相电流产生
4、的合成磁场，如图(a)中箭头所示。t=0时，iA=0;iB为负，iC为正t=T/6时，ωt=ωT/6=π/3,iA为正(电流从A端流到X端)；iB为负(电流从Y端流到B端)；iC=0。此时的合成磁场如图(b)所示，合成磁场已从t=0瞬间所在位置顺时针方向旋转了π/3。t=T/6时，ωt=ωT/6=π/3,iA为正；iB为负；iC=0此时的合成磁场如图(c)所示，合成磁场已从t=0瞬间所在位置顺时针方向旋转了2π/3。t=T/3时，ωt=ωT/3=2π/3,iA为正;iB=0；iC为负此时的合成磁场如图(d)所示。合成磁场从t=0瞬间所在位置顺时针方向旋转了π。按以上分析
5、可以证明：当三相电流随时间不断变化时，合成磁场的方向在空间也不断旋转，这样就产生了旋转磁场。t=T/2时，ωt=ωT/2=π,iA=0；iB为正；iC为负。旋转磁场的旋转方向与三相交流电的相序一致;改变三相交流电的相序,即A-B-C变为C-B-A,旋转磁场反向;要改变电动机的转向,只要任意对调三相电源的两根接线.2)旋转磁场的旋转方向式中,f为电源频率50HZ;p为电动机的磁极对数.电动机的磁极对数为1时,同步转速为3000r/min;电动机的磁极对数为2时,同步转速为1500r/min;电动机的磁极对数为3时,同步转速为1000r/min.市电：中国220V，50Hz
6、。欧盟230V，50Hz俄罗斯220V，50Hz；美国120V，60Hz日本110V，50/60Hz；台湾地区110V，60Hz3)旋转磁场的旋转速度------同步转速no4.2异步电动机的额定参数注意:三相绕组连接成星形,每相绕组承受相电压220V;三相绕组连接成三角形,每相绕组承受线电压380V.1.定子绕组线端连接方式2.三相异步电动机的额定值电动机铭牌数据:额定功率PN;额定电压UN;额定频率f=50Hz;额定电流IN;额定转速nN;有的参数要经过计算得出:额定效率额定负载转矩额定效率额定负载转矩3.三相异步电动机的能流图P2等于P1减去电动机的总损耗电源输入
7、的功率P1:电动机的输出功率P2(铭牌功率)4.3三相异步电动机的转矩与机械特性1.定子电路和转子电路1）定子电路分析电动机定子和转子每相绕组的匝数分别为N1和N2.定子每相绕组产生的感应电动势为:其有效值为:定子和转子电路的感应电势定子电路分析其大小为:忽略R1和X1上的电压降,有:考虑定子电流产生的漏磁通,用复数表示为:一相电路图2）.转子电路分析其中旋转磁场在转子每相绕组中感应出的电动势为:起动瞬间2.三相异步电动机的转矩三相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:代入用代入,合并上面几个式子得转矩又一公式
