电机及电气控制技术第3章.pptVIP

第3章 三相异步电动机 学习目标 1．掌握三相异步电动机的结构 2．掌握三相异步电动机的工作原理 3．掌握三相异步电动机的工作特性与机械特性 4．能对异步电动机进行拆装与简单修理 5．能完成电动机的一般试验 金属切削机床如车床、磨床等在工业生产中应用非常普遍，其加工工作一般必须通过工件的运动或加工刀具、工作台等的运动来完成，这些运动都必须有一个动力来拖动，在实际中大都采用的是三相异步电动机。三相异步电动机容量从几十瓦到几千千瓦，由于其结构简单、体积小，重量轻、效率较高，不仅在工业生产中使用非常广泛，在农业方面如水泵、脱粒机、粉碎机及其他农副产品加工机械等也都是用异步电动机来拖动的。据统计，在整个电能消耗中，电动机的耗能占总电能的65%左右，而在整个电动机的耗能中，三相异步电动机又居首位。随着变频技术的发展，三相异步电动机的平滑调速性能越来越凸显其优势，三相异步电动机将在更多的领域代替直流电动机的应用。 三相异步电动机种类繁多，按其外壳防护方式的不同可分为开启式、防护式、封闭式三类。由于封闭式结构能防止异物进入电动机内部，并能防止人与物触及电动机带电部位与运动部分，运行中安全性能好，因而成为目前使用最广泛的结构形式。 ①笼型转子。根据导体材料不同，笼型转子分为铜条转子和铸铝转子。铜条转子即在转子铁心槽内放置没有绝缘的铜条，铜条的两端用短路环焊接起来，形成一个笼型的形状 ;中小型异步电动机的笼型转子，一般为铸铝式转子，采用离心铸铝法，将熔化了的铝浇铸在转子铁心槽内成为一个完整体，两端的短路环和冷却风扇叶子也一并铸成 . ②绕线转子。绕线型转子绕组和定子绕组一样，也是一个用绝缘导线绕成的三相对称绕组，被嵌放在转子铁心槽中，接成星形。绕组的三个出线端分别接到转轴端部的三个彼此绝缘的铜制滑环上。通过滑环与支持在端盖上的电刷构成滑动接触，转子绕组的三个出线端引到机座上的接线盒内，以便与外部变阻器连接，故绕线式转子又称滑环式转子 . 3.1.3三相异步电动机的铭牌 如果在定子绕组中通入三相对称电流，则定子内部产生某个方向转速为n1的旋转磁场。这时转子导体与旋转磁场之间存在着相对运动，切割磁力线而产生感应电动势。电动势的方向可根据右手定则确定。由于转子绕组是闭合的，于是在感应电动势的作用下，绕组内有电流流过，如图3-9所示。转子电流与旋转磁场相互作用，便在转子绕组中产生电磁力F。力F的方向可由左手定则确定。该力对转轴形成了电磁转矩Tem，使转子按旋转磁场方向转动。异步电动机的定子和转子之间能量的传递是靠电磁感应作用的，故异步电动机又称感应电动机 转子的转速n是否会与旋转磁场的转速n1相同呢 ？ 不可能的。因为一旦转子的转速和旋转磁场的转速相同，二者便无相对运动，转子也不能产生感应电动势和感应电流，也就没有电磁转矩了。只有二者转速有差异时，才能产生电磁转矩，驱使转子转动。可见，转子转速n总是略小于旋转磁场的转速n1。正是由于这个关系，这种电动机被称为异步电动机。 已知Y2—112M—4三相异步电动机的同步转速n1=1 500r／min，额定转差率sN=0.04，求该电动机的额定转速nN。 解由 sN= 得 nN =(1-sN)n1=(1-0.04)×1 500r／min=1 440r／min （4）星—三角启动只适用于正常运行为三角形的电动机，故正常运行应在三角形，相应电源电压为220V。启动时为星形联结，定子绕组相电压等于其额定相电压的1/ ，即127V。所以 IstΥ= ×IstD=1/3×224A=74.6A TstΥ= ×TstD=1/3×98.1N·m=32.7 N·m 60%TN负载下启动时的反抗转矩 TL=0.6TN=0.6×65.4N·m=39.2 N·m TLTst，故不能启动。 25%TN负载下启动时的反抗转矩 TL=0.25TN=0.25×65.4N·m=16.4N·m TLTst，故能启动。 3．4三相异步电动机的调速 【案例】 机械设备常有多种速度输出的要求，如立轴圆台磨床工作台的旋转需要高低速进行磨削加工；玻璃生产线中，成品玻璃的传输根据玻璃厚度的不同采用不同的速度以提高生产效率。采用异步电动机配机械变速系统有时可以满足调速需求（如车床主轴的旋转变速），但传动系统结构复杂，体积大，实际中常采用多速电动机进行大范围的调速，或者采用变频调速。 3．4三相异步电动机的调速 【案例】 n=n1(1?s)= (1?s) 由异步电动机的转差率公式可得 可知：要调节异步电动机的转速有以下三种方法： （1）改变定子绕