电工与电子技术基础——第6章三相异步电动机及控制电路电子教案.ppt

《电工与电子技术基础（第2版）》电子教案 第6章 三相异步电动机及控制电路 6.1 三相异步电动机的基本结构 6.2 三相异步电动机的工作原理 6.3 三相异步电动机的机械特性 6.4 三相异步电动机的启动与反转 6.5 三相异步电动机的运行与维护 6.6 三相异步电动机的铭牌参数 6.7 三相异步电动机的直接起动实验 6.8 三相异步电动机的正反转控制实验 6.1 三相异步电动机的基本结构 6.1.1 定子结构 6.1.2 转子结构 6.1.3 其他部件 三相异步电动机主要由定子（固定部分）和转子（转动部分）两个基本部分组成。定子和转子彼此由空气隙隔开，为了增强磁场，空气隙尽可能的小，一般为0.3～1.5mm，电动机的容量越大，空气隙就越大。图示为三相鼠笼式异步电动机的结构图。 6.1.1 定子结构 三相异步电动机的定子主要由机座和装在机座内的圆筒形铁心及铁心上的定子线圈绕组构成。机座一般是由铸铁或铸钢制成，在机座内装有定子铁心，铁心是由互相绝缘的硅钢片叠成。铁心的内圆周表面冲有均匀的平行槽，在槽中放置了对称三相绕组。图（a），（b），（c）分别为未装绕组和装有绕组的三相异步电动机的定子及定子硅钢片的形状 三相异步电动机的定子绕组共有六个引线端，分别固定在接线盒内的接线柱上，各相绕组的始端分别用U1、V1、W1表示；末端用U2、V2、W2表示。定子绕组的始末端在机座接线盒内的排列次序如图示： 定子绕组有星形和三角形两种接法。若将U2、V2、W2接在一起， U1、V1、W1 分别接到A，B，C三相电源上，电动机为星形接法，实际接线与原理接线如图所示。 如果将U1接W2，V1接U2，W1接Ⅴ2，然后分别接到三相电源上，电动机就是三角形接法，如图示 6.1.2 转子结构 三相异步电动机的转子根据构造上的不同，分为鼠笼式和绕线式两种型式。转子铁心也是由互相绝缘的硅钢片叠成圆柱形，其表面冲有均匀分布的平行槽，用来嵌放转子绕组。转子硅钢片的形状如图示。 鼠笼式转子的铁心槽内放置有粗铜条，铜条的两端用短路环焊接起来，形状像一个圆筒形捕鼠的笼子，因此叫做鼠笼式转子，如图a。 目前，100 kW以下的鼠笼式电动机通常采用铸铝式，即把铝熔化后浇注到转子铁心槽内，同时将转子端部的短路环和冷却电机的风扇也一起用铝铸成，如图b，这种方法既简单又节省铜材。 绕线式转子绕组和定子绕组相似，也为三相对称绕组。转子的三相绕组通常接成星形，三榷绕组的始端分别接到固定在轴上的三个铜制滑环，环与环、环与轴都彼此绝缘。在各环上用弹簧压着碳制电刷，通过电刷使转子绕组与变阻器接通。绕线式转子的结构如图示。绕线式转子的特点是：转子绕组通过滑环和电刷与变阻器接通，可以改变异步电动机的起动性能或调节电动机的转速。在正常工作情况下，转子绕组是短路的，不接入变阻器。绕线式与鼠笼式电动机在结构上有所不同，但工作原理是相同的。 6.1.3 其他部件 电动机的其他部件有端盖、轴承盖、轴承、风扇、风扇罩、接线板和接线盒等。端盖用于支撑转子并遮盖电动机内部，一般由铸铁制成、固定在机座上。端盖中间是轴承，每一个轴承的内外侧都有轴承盖，防止润滑油外流和灰尘进人轴承。风扇用于冷却电动机，一般装在转子的轴后端，外罩风扇罩，风扇罩用螺钉固定在机座上。接线板在接线盒内，定子绕组的引出线固定在接线板的接线柱上。 为了适应各种工作环境的需要，异步电动机的外壳可以制成开启式、封闭式、防护式、防爆式等不同形式。图示为防护式电动机。其外壳有遮盖装置，可以防水滴、铁削或其他杂物落人电动机内部。防护式电动机常用在水泵和鼓风机上。封闭式电动机完全封闭，内部与外部隔离，能防止灰尘、铁削、水滴或其他飞扬物侵入电动机内部。它除与防护式电动机有相同的用途外，还适用于灰尘多和水土飞溅的地方，如磨床、铣床，车床和球磨机等。 为了改善散热条件，电动机的外壳上制有散热片：防爆式电动机有严密的封闭结构，外壳具有较强的机械强度。一旦有爆炸性气体侵人电动机内部而发生爆炸时，电动机外壳能承受爆炸时的压力，火花不会窜出外面而引起外界气体爆炸。凡是有爆炸性气体的工作场所，如矿山、化工车间及石油运输和冶炼等场所，都必须采用防爆式电动机。 6.2 三相异步电动机的工作原理 6.2.1 磁场对电流的作用 6.2.2 旋转磁场 6.2.3 电动机转子旋转原理 6.2.1 磁场对电流的作用 通常将带有电流的导体叫做载流导体。当载流导体处于磁场中时要受到电磁力的作用，使导体向一定方向运动。 实验证明：电磁力的大小与磁场的磁感应强度B，导体中的电流I及导体在磁场中的有效长度l成正比：在均匀磁场中，当导体与磁场E相垂直时，电磁力的大小为 F