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电工电子技术 人民邮电出版社 知识模块九 电动机 主要内容 ①三相异步电动机的结构、工作原理及作用 ； ②三相异步电动机的电磁转矩和机械特性 ; ③ 了解三相异步电动机的转动原理和起动方法； ④ 了解直流电动机的结构、工作原理及作用。 重点 三相异步电动机的电磁转矩和机械特性，直流电动机的结构、工作原理及作用 一、三相异步电动机分类及作用 电动机的作用： 优点： 使用电动机驱动生产机械可： （1）简化生产机械的结构 （2）提高生产效率和产品质量 （3）能实现自动控制 （4）实现远距离操纵 二、三相异步电动机 1. 三相异步电动机的基本结构 实际三相异步电动机的结构包括两个部分：静止不动的定子和可以旋转的转子．如图9-1所示。定子和转子之间隔着一层很小的空气隙，中、小型电动机的空气隙厚度约为0.2～1.0mm。 （1）定子：由机座（外壳）、定子铁芯和定子绕组组成．定子铁芯是电动机磁路的一部分，为了减小涡流和磁滞损失，由互相绝缘的硅钢片叠成、内圆周表面有槽（图9-2），用来放置定子绕组。定子铁芯装在由铸铁或铸钢制成的机座上。定子绕组是结构对称的三相绕组．由许多线圈连接而成，线圈用绝缘的铜（或铝）导线绕制，大型异步电动机的定子线圈用较大截面的扁铜线绕好以后，再包上绝缘。定子绕组是定子的电路部分。 （2）转子：是电动机的转动部分，由转子铁心、转子绕组和转轴组成。转子铁心是圆柱形的，由硅钢片叠成。在转子铁心的外圆周上有槽，槽内放置转子绕组，转子固定在转轴上，如图9-1（b）。按照转子绕组结构的不同，异步电动机可分为鼠笼式和绕线式两种，图9-3所示是鼠笼式转子的结构。它是在转子铁心的槽内放置铜条，其两端用端环连接，如图9-3（a）所示，如果去掉转子铁心，转子绕组便成鼠笼形状，所以叫做鼠笼式转子绕组。有些转子是在其铁心槽内浇铸铝液，铸成一个鼠笼，如图9-3（b）所示。这种转子既经济又便于生产，中小型鼠笼式异步电动机几乎都采用铸铝转子。 2.三相异步电动机的工作原理 三相异步电动机的定子绕组通入三相电流，便产生旋转磁场并切割转子导体，在转子电路产生感应电流，载流转子在磁场中受力产生电磁转矩，从而使转子旋转。所以，旋转磁场的产生是转子转动的先决条件。 3. 具有热过载保护的控制电路 （1）用途 电动机安全运行有不同的要求，相应的控制保护措施也不同，例如电动机的失压和欠压保护控制等。实际运行时，如电动机长期过负载，或操作频繁，或断相运行等，都可能使电动机的电流超过其额定值。如熔断器在这种情况下不熔断（熔断器以短路保护为主），则引起绕组过热，若温升超过允许温升就会使绝缘损坏，影响电动机的寿命，严重时会烧坏电动机。所以只对电动机加装失压、欠压保护是不够的，还要加装专门的过载保护（热保护）装置。其中应用最广泛的是热继电器式保护，其正转控制电路如图9-10所示。 （2）工作原理 图9-10中，FR为热继电器，他的热元件串接在电动机的主线路中，常闭触点串在控制电路中。如果电动机由于某种原因过载或其负载电流超过额定值，经过一定时间后，串接在主电路中的热继电器的双金属片就会受热弯曲，使串接在控制回路中的常闭触点断开，切断控制线路电源，接触器KM的线圈断电，主触头断开，电动机M由于失电而停转，达到了过载保护控制目的。 三、直流电动机 直流电机是直流电动机和直流发电机的统称，前者把电能转换为机械能，后者则刚好相反。本节将简单介绍直流电机的工作原理、结构和用途。 直流电动机的工作原理 图9-11是一个最简单的直流电动机模型。在两个磁极之间放置一个可以绕轴转动的线圈ABCD，线圈的两个端头分别接至彼此绝缘的半圆形铜环1和2上，他们分别通过电刷E和F与外电路连接。当线圈处于图9-11（a）的位置时接通电源，此时电刷E与半圆环1接触，电刷F与半圆环铜环2接触，线圈中有电流通过，其方向从D→C→B→A。根据左手定则可知，此时线圈的两个有效边AB和CD将受到电磁力作用，并驱动线圈沿顺时针方向转动。当线圈转至水平位置时，电刷E刚好脱离半圆形铜环1，将要接触半圆形铜环2，而电刷F则刚好相反，这时线圈中电流降为零，它所受的转矩亦为零（此时线圈所在平面称为中性面）。由于线圈的惯性，线圈将越过中性面。线圈一旦越过中性面，电刷E即与半圆形铜环2接触，电刷F即与半圆形铜环1接触（图9-11（b）），通过线圈的电流方向与前相反，改变为从A→B→C→D，这时转矩的方向仍然不变，线圈沿顺时针方向继续转动下去。从上面分析可知，半圆形铜环1和2具有改变线圈电流方向的作用，故