船舶电气设备与系统 第四章.ppt

第四章 异步电动机 本章概述 交流电机主要分同步电机和异步电机。 交流异步电动机的可将交流电能转换为机械能从而拖 动机械负载。与直流电机及其他电动机相比较，异步电动 机具有结构简单、起动方便、运行可靠、价格低廉、维护 保养方便等优点。目前船舶上几乎所有的甲板机械及机舱 辅机动力电动机都采用三相鼠笼式异步电动机，而对于一 些需要进行变速控制的拖动设备，如起货机、锚机等，目 前也正逐步采用三相异步电动机来替代其它动力设备。异 步电动机的主要缺点是必须从电网吸收滞后的无功功率， 而轻载时功率因数较低，这对船舶电网以及发电机的运行 较为不利。本章主要介绍异步电动机的结构及工作原理。 第四章 异步电动机 本章主要讲解内容 第一节 三相异步电动机结构与铭牌数据 第二节 异步电动机的旋转磁场与工作原理 第三节 异步电动机的定子与转子电路 第四节 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性 第五节 三相异步电动机工作特性与选择 第六节 单相异步电动机 第一节 三相异步电动机结构与铭牌数据 一、三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机按照转子结构形式不同分为鼠笼式和 绕线式两种，船舶上大多采用鼠笼式。图4-1为一台 三相鼠笼式异步电动机的结构分解图。鼠笼式异步电 动机主要由两个基本部分组成：静止不动的定子和可 以旋转的转子。定子和转子之间有一很窄的空气隙。 此外还有支撑转子的端盖等。 1.定子 三相异步电动机的定子主要是用来产生旋转磁场。它 由机座（外壳）、定子铁心和定子绕组三部分组成。 （1）机座与端盖：机座是用来安装定子铁心和固定整 个电动机用的，一般用铸铁或铸钢制成。机座也是散热 部件，其外表面有散热片。端盖固定在机座上，端盖上 设有轴承室，以放置轴承并支撑转子。 （2）定子铁心：定子铁心是电动机磁路的一部分，由 于异步电动机中产生的是旋转磁场，该磁场相对定 子以一定的同步转速旋转，定子铁心中的磁通的大 小及方向都是变化的。 定子、转子铁芯如图4-2所示。 异步电动机常用的定子铁心槽的形状如图4-3示。 （3）定子绕组：定子绕组是定子中的电路部分。定子 绕组为三相绕组，即三个完全相同的独立绕组，一 般采用漆包线绕制。 定子绕组的两种接线方法如图4-4所示。 2.转子 转子是电动机的旋转部分，其作用是在旋转磁场的作 用下获得一个转动力矩，以带动生产机械一同转动。异步 电动机的转子有鼠笼式和绕线式两种型式。两种转子均包 括转子铁心、转子绕组、转轴、轴承、滑环（仅限绕线式 中有）等。 （1）转子铁心：转子铁心用厚度为0.5mm硅钢片叠 成，压装在转轴上，转子硅钢片形状如图4-2（b）所示。 以此片叠成的铁心外圆的表面有均匀分布且与转轴平行的 糟，槽内嵌放转子绕组。 （2）鼠笼式转子绕组：鼠笼式转子绕组是裸铜条或由 铸铝制成。铜条绕组是把裸铜条插入转子铁心槽内，两端 用两个端环焊成通路，参见图4-5。铸铝绕组是将铝熔化 后浇铸到转子铁心槽内，两个端环及冷却用的风翼也同时 铸成。一般小型笼式异步电动机都采用铸铝转子。 （3）绕线式转子绕组：绕线式转子绕组是由漆包铜 线绕成的三个完全相同的线圈嵌放到转子铁心的槽口内。 另一端分别接到固定在转轴上的三个滑环（也称集电环） 上，滑环间和滑环与转轴间要绝缘。滑环上固定着电刷。 通过滑环、电刷将转子绕组电路与外电路相连。通常外电 路是呈星形连接的电阻，如图 4-6 所示。通过转子电路接 入适当的附加电阻改善异步电动机的起动性能（增大起动 转矩，减小起动电流）或调速性能（通过改变外接电阻的 阻值改变异步电动机的转速）。 图4-7 为绕线式异步电动机的外形结构图。 3.气隙 异步电动机的定子与转子之间有一很窄的空气隙。中 小型异步电动机的气隙一般为0.2～1.0 mm 。气隙的大 小直接关系到电动机的运行性能。通常，气隙越小，电动 机磁路中的磁阻越小，产生一定量磁通所需要的励磁电流 就小，电动机运行性能越好。 二、三相异步电动机的铭牌数据 在每台电动机的外壳上都有装有一块铭牌，该铭牌上 标出这台电动机的主要技术数据。数据主要包括下列几 项： 1.型号 2.额定电压 3.额定电流 4.额定功率因数