5.1.2.2三相异步电动机的电磁转矩.ppt

电工与电子技术 主 编：李 文 王庆良 副主编：孙全江 韦 宇 主 审：于昆伦 单元5 电动机 【知识点】 交、直流电动机的构造、工作原理、电磁转矩、机械特性及启动、调速、反转、制动方法；三相异步电动机的铭牌数据及选择；异步电动机电路的分析计算方法；其他电动机的用途。 【能力目标】 掌握异步电动机电路的分析计算；具有正确选择电动机的能力。 目 录 5.1 电动机 电动机的分类 ① 按速度划分：可分为不调速和调速两大类型。不调速电动机直接由电网供电。调速电动机由各种变流器（主要是各种电力电子变流器）供电。随着电力电子技术的发展，将有越来越多的调速传动取代不调速传动，以节约电能，改善机械性能。 5.1 电动机 ② 按照电动机的类型划分： 电动机可分为交流、直流电动机两大类，交流电动机又分异步、同步电动机两类。 5.1 电动机 三相异步电动机的结构 三相异步电动机由两个基本部分组成：定子（固定部分）和转子（旋转部分），如图5.1所示。 定子由机座、定子铁芯和定子绕组三部分组成。 机座是由铸钢制成的，它有固定铁芯、绕组和支撑端盖的作用。 5.1 电动机 定子铁芯是电动机磁路的组成部分，一般是由互相绝缘的硅钢片叠成，见图5.2。铁芯的表面冲有槽，用于嵌放三相对称绕组，称为定子绕组。定子绕组是定子中的电路部分，一般有六个出线端，分别接到机座的接线盒内，以便使用时与三相电源相连接。 5.1 电动机 转子是电动机的旋转部分，用来带动机械负载转动，它主要由转子铁芯和转子绕组两部分组成。 转子铁芯是由许多硅钢片叠成的圆柱体，每一片转子硅钢片的形状如图5.3所示。其外圈冲有均匀分布的槽，槽内放置转子绕组。根据转子绕组结构不同，三相异步电动机分为笼型和绕线式两种。 5.1 电动机 笼型转子是在转子铁芯槽内压进铜条，铜条两端分别焊在两个铜环上，如图5.4(a）所示，由于形状像笼子，所以得此名。为了节省铜材，现在中小型电动机一般采用铸铝转子，如图5.4(b）所示，即把熔化的铝浇铸在转子铁芯的槽内，有的把风扇和两个端环铸在一起。铸铝转子不仅简化了制造工艺，也降低了成本。 5.1 电动机 绕线式转子绕组同定子绕组一样，也是由导线制成三相对称绕组，放置在转子铁芯槽内。转子绕组固定连接成Y型，把三个接线端分别接到转轴上三个彼此绝缘的铜质滑环上，滑环与轴也是绝缘的，通过与滑环滑动接触的电刷，将转子绕组的三个始端接到机座的接线盒内，其结构如图5.5所示。三个接线端可以把外加的三相变阻器或电阻串入转子绕组中，从而改善电动机的启动和调速性能，当不接外加三相变阻器时，必须把三个接线端短接，使转子绕组形成闭合通路，否则电动机将不会转动。两种类型转子的电动机只是在转子结构上有所不同，其工作原理完全一样。笼型电动机用得最多、最普遍；绕线式电动机有较好的启动和调速性能，一般用在要求频繁启动和在一定范围内调速的场合。 5.1 电动机 5.1 电动机 三相异步电动机的工作原理 三相异步电动机的三相定子绕组通入三相交流电流，便产生旋转磁场，而三相异步电动机的工作原理是基于对旋转磁场的利用，所以先介绍旋转磁场是怎样产生的。 （1）旋转磁场 ① 旋转磁场的产生：三相异步电动机的定子绕组如图5.6（a）所示。它是由在空间彼此相隔120°的三组相同的线圈组成（即三相对称绕组），每组线圈是一相绕组，为便于分析其基本原理，每相绕组用一个线圈表示。每相绕组的始、未端分别用U1、V1、W1和U2、V2、W2表示。定子绕组可以连成Y，也可连成△，图5.6（b）所示为Y连接。 5.1 电动机 将定子绕组接在三相交流电源上，即产生三相电流，其波形如图5.7(a）所示。 瞬时表达式为： 5.1 电动机 规定电流的正方向是从绕组的首端流入，末端流出，三相绕组通入三相交流电流后，共同产生了一个随电流交变的在空间不断旋转的合成磁场，这就是旋转磁场。下面在图5.7中任取几个不同瞬间进行分析。图中，符号“×”表示电流流入纸面，符号“·”表示电流流出纸面。 ωt=0的瞬间，iU＝0，U1U2绕组中无电流；iV为负，V1V2绕组中电流的方向与正方向相反，电流从V2到V1，即电流从末端V2流入，从首端V1流出；iW为正，W1W2绕组中电流的方向与正方向相同，电流从W1到W2，即电流从首端W1流入，从末端W2流出。根据右手螺旋定则可知，它们产生的合成磁场如图5.7（b）所示。 5.1 电动机 5.1 电动机 5.1 电动机 5.1 电动机 5.1 电动机 （2） 转子转动原理 当电动机定子绕组通入三相交流电流产生旋转磁场，在图5.8中以旋转的磁极N、S表示，转子绕组用一个闭合线圈来表示。 旋转磁场以n1速度顺时针方向旋转，磁力