第四章交流电机的工作原理及特性4.1.ppt

第四章 交流电动机的工作原理及特性 吉林大学珠海学院机电工程系 第四章 交流电机的工作原理及特性 * * 4.1 三相异步电动机的结构和工作原理 4.1.1 三相异步电动机的基本结构 * * 定子——由定子铁心、定子绕组以及机座组成。 定子绕组是电动机的电路部分,由许多线圈连接而成。三相电动机的定子绕组分为三个部分对称地分布在定子铁心上，称为三相绕组。 定子铁心是磁路的一部分。定子铁心的硅钢片的内圆冲有定子槽，用来安放定子绕组。 三相绕组中的电流使定子铁心中产生旋转磁场。 机座用于固定与支撑定子铁心。 * * 转子铁心也是电动机磁路的一部分，由硅钢片叠压而成。转子铁心装在转轴上。硅钢片冲片如图所示。 转子——由铁心与绕组组成。 转子铁心、气隙与定子铁心构成电动机的完整磁路。 * * 鼠笼式转子 鼠笼式绕组 转子外形 线绕式转子绕组与外加变阻器的连接 转子绕组 转子的作用是产生转子电流，即产生电磁转矩。 * * 4.1.3 三相异步电动机的旋转磁场 1．旋转磁场的产生 假设每相绕组只有一个线匝，分别嵌放在定子内圆周的6个凹槽之中。现将三相绕组的末端X、Y、Z相连，首端A、B、C接三相交流电源。且三相绕组分别叫做A、B、C相绕组。如图所示。 * * 假定定子绕组中电流的正方向规定为从首端流向末端，且A相绕组的电流作为参考正弦量，即 iA的初相位为零，则三相绕组A、B、C的电流（相序为A—B—C）的瞬时值为： 如图所示是这些电流随时间变化的曲线。 * * 二极旋转磁场的产生 * * 从以上分析可以证明： 当三相电流随时间不断变化时，合成磁场也在不断旋转，故称旋转磁场。 * * 2．旋转磁场的旋转方向 A相绕组内的电流超前B相绕组内的电流2 ? /3，而B相绕组内的电流又超前C相绕组内的电流2 ? /3，当三相交流电的A→B→C ，旋转磁场的旋转方向为从A→B→C，即向顺时针方向旋转。 * * 如果将定子绕组接至电源的三根导线中的任意两根线对调，例如，将B，C两根线对调，使B相与C相绕组中电流的相位对调，如图所示。 * * 此时A相绕组内的电流超前C相绕组内的电流2 ? /3，而C相绕组内的电流又超前B相绕组内的电流2 ? /3，用上述同样的分析方法可知，此时旋转磁场的旋转方向将变为A→C→B，即向逆时针方向旋转，如图所示，即与未对调前的旋转方向相反。 * * 对调前 对调后 * * 由此可见，要改变旋转磁场的旋转方向，只要把定子绕组接到电源的三根导线中的任意两根对调即可。 * * 以上讨论的旋转磁场，具有一对磁极（磁极对数用p表示）即p=1。 从上述分析可以看出，电流变化经过一个周期（变化360电角度），旋转磁场在空间也旋转了一转（转了360机械角度），若电流的频率为f，旋转磁场每分钟将旋转60f 转，即： 3.旋转磁场的极数与旋转速度 在交流电动机中，旋转磁场相对定子的旋转速度被称为同步速度，用n0表示。 * * 如果把定子铁心的槽数增加1倍（12个槽），制成如图所示的三相绕组。其中，每相绕组由两个部分串联组成，再将这三相绕组接到对称三相电源使通过对称三相电流，便产生具有两对磁极的旋转磁场。 * * * * 由此可知，当旋转磁场具有两对磁极（p=2）时，其旋转速度仅为一对磁极时的一半。依次类推，当有p对磁极时，其转速为： 所以，旋转磁场的旋转速度与电流的频率成正比而与磁级对数成反比。 p 1 2 3 4 5 6 n0/(r/min) 3000 1500 1000 750 600 500 f = 50 Hz 时,不同极对数时的同步转速如下: 同步转速 * * 4.1.4 三相异步电动机定子绕组的接法 定子绕组的首端和末端通常都接在电动机接线盒的接线柱上，一般按图所示的方法排列。 按照我国电工专业标准规定：定子绕组出线端的首端为D1、D2、D3，末端为D4、D5、D6。 * * 三相电动机的定子绕组有星形（Y型）和三角形（△形）两种不同的接法，如图所示。 两种接法 * * 线电压与相电压 线电压：两相绕组首端之间的电压，用U1表示； 相电压：每相绕组首、尾之间的电压，用U相表示。 对于星形接法： 如果电源的线电压是电动机额定相电压的 倍，那么，电动机的绕组就应该接成星形。 * * 对于三角形接法： 如果电源的线电压等于电动机的额定相电压，那么，电动机的绕组应该接成三角形； * * 线电流与相电流 线