第4章异步电机(一).doc

第四章 异步电机（一） 内 容 提 要 三相异步电动机的工作原理 1. 基本工作原理 ① 定子三相对称绕组通入对称三相交流电，在电动机的气隙中产生园形旋转磁场，同步转速 ② 旋转磁场切割转子绕组产生感应电动势，形成转子感应电流，其方向由右手定则确定。 ③ 转子的载流导体在气隙旋转磁场的作用下产生电磁力（方向由左手定则确定），形成电磁转矩，驱动转子朝着旋转磁场的方向旋转。但二者总是异步的，这也是三相异步电动机工作的必要条件。 2．转差率S 异步电动机的同步转速与转子的转速差与同步转速的比值, 即 电动机的转速 转差率S是表征异步电动机运行状态的一个基本参量，它可以反映电动机转速快慢或负载的大小。若负载重，差转速n减小，转速差增大，转差率S增大，反之亦然。通常异步电动机在额定负载时的转差率小于5% 。 3．异步电动机的运行状态 异步电动机的运行状态可由转差率S的大小和正负来表示，见表4-1。 运行状态 电磁制动状态 电动机状态 发电机状态 电磁转矩 制动 驱动 制动 定子绕组功率 吸收电动率 吸收电动率 产生电动率 轴上功率 吸收机械功率 产生机械功率 吸收机械功率 三相异步电动机的结构 定子 ① 铁心：磁路的一部分，并嵌放定子绕组，由硅钢片迭成。 ② 绕组：产生旋转磁场，由线圈按一定规律连接而成，有Y和Δ两种接法。 ③ 机座：固定和支撑定子铁心，由铸铁或钢板焊接而成，并兼散热作用。 转子 ① 铁心：磁路的一部分，嵌放转子绕组，由硅钢片迭成。 ② 绕组：感应电动势，产生电流，形成电磁转矩。 鼠笼型：由转子铁心槽内的导条和两端的端环构成。特点是结构简单，制造方便，运行可靠。 绕线型：通常为三相绕组，Y接。三个出线端通过集电环和电刷与外电路相接。特点是可以改变转子电路的参数，从而改善电机的起动、调速等性能。 气隙 气隙的大小对异步电动机的运行性能有很大的影响。 三相异步电动机的铭牌数据 额定功率：指在额定状态下运行时，转轴上输出的机械功率。 额定电压和额定电流：指定子绕组上的线电压和线电流。 对绕线式异步电机，还有转子额定线电动势和电流。 型号 另外还有额定转速、额定效率等。 三相异步电动机的定子绕组 定子绕组是按一定规律排列和连接线圈的总称。是电机实现机电能量转换的关键部位，也称为电枢。 1．交流电机绕组的基本要求 ① 在一定导体数下，力求获得较大的磁动势和电动势。 ② 三相绕组对称，以保证三相电动势和磁动势对称，即大小相等，相位互差。 ③ 电动势和磁动势的波形力求接近正弦波。 ④ 绕组要有一定的绝缘强度和足够的机械强度，散热性能好。 ⑤ 节省材料，制造工艺简单，安装维修方便。 2．交流绕组的分类 按槽内的层数 单层绕组：每个槽内只有一个线圈边，线圈数为槽数的一半。有叠绕式、同心式、交叉式和链式。 双层绕组：每个槽内有两个线圈边，线圈数等于槽数。有叠绕式和波绕式。 3. 交流绕组的一些基本知识和基本量 ① 线圈：由一匝或多匝串联而成，两个引出线一个叫首端、另一个叫末端。 ② 极距：相邻两个磁极轴线之间沿定子铁心内表面的距离。 式中，为定子槽数；P为磁极对数。 ③ 节距Y：一个线圈两个有效边之间所跨的槽数。 整距； 长距； 短距。 ④ 电角度：一对磁极占有的空间为电角度。 电角度=机械角度 ⑤ 每极每相槽数：每一个磁极下每相绕组所占的槽数。 ⑥ 槽距角：相邻槽之间的电角度。 ⑦ 相带：每个极距内属于同相的槽所占有的区域。常用相带。 4．绕组展开图 绕组展开图是分析电机绕组中各线圈连接规律的有效途径。绕组展开图的绘制步骤： ① 画出槽展开图，并将槽依次进行编号； ② 计算极距，并按给定的极数将总槽数分开； ③ 计算每极每相槽数和槽距角； ④ 划分相带，把每对极下的槽分成A、Z、B、X、C、Y； ⑤ 假定各个极相中的电流方向，若N极下导体电流方向向上，S极下导体电流方向向下； ⑥ 把每对极下属于同一相的导体根据节距按电流一顺的原则串联起来，构成线圈组。单层绕组每相有P个线圈组，双层绕组每相有2P个线圈组 ⑦ 将属于同一相的线圈组串联（或并联）构成一相绕组，并标记首尾端； ⑧ 按三相绕组空间差，连接另外两相绕组。 5．绕组的特点 ① 单层绕组 嵌线方便，槽利用率高，最大并联支路数P。 ② 双层绕组 可采用有利节距，改善电动势和磁动势的波形； 线圈尺寸相同，端部排列整齐，利于散热，机械强度高； 可组成较多的并联支路，最大并联支路数为2P。 三相异步电动机的定子磁动 （一）单相绕组的磁动势——脉振磁动势 1．脉振磁动势是指磁动势的空间位置固定