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电工电子技术 首 页 电工电子技术 第一篇 学习目的与要求 了解三相异步电动机的结构组成，熟悉异步电动机的工作原理，了解铭牌数据；理解和掌握三相异步电动机机械特性的分析方法；了解单相异步电动机的结构组成及其工作原理；熟悉常用低压电器及在电路中的作用；掌握三相异步电动机基本控制线路的分析方法；理解电动机的起动、制动、调速等概念。 三相异步电动机的基本结构 1. 三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机 5.1 三相异步电动机的构造和工作原理 定子 转子 三相异步电动机具有结构简单、制造成本低廉、使用和维修方便、运行可靠且效率高等优点，被广泛应用于工农业生产中的各种机床、水泵、通风机、锻压和铸造机械、传送带、起重机及家用电器、实验设备中。 异步电动机的定子指其固定不动部分，主要包括有： 机座 机座是电动机 的支架，通常 用铸铁或铸钢 制成。 定子铁芯 铁芯硅钢片 异步电动机的定子铁芯是由0.5mm厚的硅钢片叠压制成的。定子铁芯内圆冲有分布的槽。定子铁芯构成异步电动机磁路的一部分。 定子绕组 定子绕组是由漆包线绕制而成，嵌入到定子铁芯槽中。构成电机电路的一部分。 三相定子绕组的连接 星形连接 三角形连接 一般用45号钢制成，用来传递电磁转矩。 异步电动机的转子指其旋转部分，主要部件包括： 转子铁芯也是由0.5mm厚的硅钢片叠压制成。在其内圆冲有均匀分布的槽，用来嵌放转子绕组。转子铁芯构成电动机磁路的又一部分。 转子铁芯 铁芯硅钢片 转子绕组 转子绕组大部分是浇铸铝笼型(鼠笼式)，大功率也有铜条制成的笼型转子导体。转子绕组构成电动机电路的另一部分。 转轴 2. 三相异步电动机的工作原理 三相异步电动机是如何转动起来的？ 设三相异步电动机模型的定子磁极是顺时针转动的。 固定不动的转子绕组和旋转的定子磁场相切割而感应电动势。 转子绕组是闭合的，因此感应电动势在绕组中产生感应电流。感应电流的方向与感应电动势的方向相同。 载流的转子绕组处在磁场中，必定受到电磁力的作用。 两个电磁力的大小相等、方向相反，因此对电动机转轴形成了电磁转矩。于是转子就顺着定子磁场的方向转动起来。 N S 模型电机的 定子磁极 模型电机的 转子绕组 e e i2 F F n0 电机转动的关键是：旋转的定子磁场！ n 用右手定则 判断 用左手定则 判断 实际三相电动机的旋转磁场是如何产生的呢？ 在电动机的对称三相定子绕组中通入对称三相交流电； A X B Y C Z ωt 0 i ωt =0时电流和磁场情况 × A、C两相电流t=0时为正，因此首端流入、尾端流出。 × × B相电流t=0时为负，尾端流入、首端流出。 电流入 电流出 N S n0 相邻线圈电流流向一致，在气隙中生成合成磁场，方向为： A B C ωt 0 i ωt =120° A X B Y C Z ωt =120°时电流和磁场情况 × × × N S n0 显然，电流随时间变化120°电角，电动机的气隙磁场在空间的位置也随之旋转了120°。 观察电流波形图及电机示意图可看出，合成磁场的转向取决于三相电流的顺序，A→B→C正序时气隙磁场顺时针旋转。 A B C ωt 0 i ωt =240° A X B Y C Z ωt =240°时电流和磁场情况 × × × N S n0 电流随时间继续变化，经历了120°电角的同时，电动机的气隙磁场在空间的位置也顺时针旋转了120°。 A B C ωt 0 i ωt =360° A X B Y C Z ωt =360°时电流和磁场情况 × × × N S n0 电流随时间变化一周，电动机的气隙磁场在空间的位置也顺时针旋转了360°。 可见，工程实际中，三相异步电动机定子和转子之间的气隙旋转磁场代替了模型电机定子的转动磁极。 归纳： 只要三相异步机的对称三相定子绕组中通入对称三相交流电，就会在定子和转子之间的气隙中产生一个随时间空间位置不断变化的旋转磁场。 A B C A X B Y C Z × × × n0 三相异步电动机工作原理概括 在电动机对称三相定子绕组 中通入对称三相交流电流 产生气隙旋转磁场 N S 转子导体与磁场相切割感应电 动势，由于闭合生成感应电流 载流导体受电磁力的作用形成力偶 力偶对电机转轴形成电磁转矩 从而使固定不动的转子顺着旋转磁场的方向转动起来。 F F 若要改变电动机的旋转方向，只需任调通入定子绕组中两相电流的相序即可。 作业: 三相异步电动机是如何转动起来的？ 什么叫“同步转速” ？ 旋转磁场的周期与交流电的变化周期相同，称为同步转速。 磁场的同步转速计