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第二节三相异步电动机一、三相异步电动机工作原理三相异步电动机的旋转原理是首先产生一个旋转磁场,通过感应作用在转子绕组内感生电流,然后由旋转磁场与转子电流相互作用,产生电磁转矩来实现拖动作用的。1.旋转磁场的产生在对称三相绕组中流过对称三相电流时会产生旋转磁场。在三相绕组的每相仅有一个线圈组成时,如图2-1所示。图2-1三相合成旋转磁场形成图0U1-U2、V1-V2、W1-W2三个绕组彼此互隔120分布在定子铁心内圆的圆周上,构成了对称三相绕组。当对称三相绕组接上对称三相电源后,流过对称三相电流,各相电流的瞬时表达式为:iu=Icosmωt0miv=−Icos(ωt120)0iw=−Icos(mωt240)各相电流随时间变化的曲线如图2-2。图2-2三相电流的变化曲1由上图可以看出,当对称三相电流流入对称三相绕组时,必然会产生一个大小不变,转速一定的旋转磁场。2.三相异步电动机的旋转原理和转速当对称三相定子绕组接到对称三相电源后,即在定子和转子之间的气隙内建立了转速为n1(也称为同步转速)的旋转磁场。转子上的导线被旋转磁场的磁力线切割,根据电磁感应定律,转子导线内会产生感应电动势,转子导线中就有电流通过。根据电磁力定律,载流导线在磁场中必然会受到电磁力作用,形成电磁转矩。于是转子就跟着旋转磁场旋转,转速为n。若转子与生产机械连接,转子上受到的电磁转矩将克服负载转矩而做功,从而实现了能量的变换,这就是三相异步电动机的旋转原理。异步电动机的转速总是略小于旋转磁场的转速,转子与旋转磁场的相对转速,也就是转子转速n与旋转磁场转速n1之差,称为转差速度。转差速度与同步转速的百分比,称为转差率,用s表示。nn1−S=×100%n1一般情况下,异步电动机的转差率变化不大,空载转差率在0.5%以下,额定转差率SN=0.1~0.06。二、三相异步电动机的结构和主要产品系列1.异步电机的结构分为定子和转子两个主要部分,它们之间有空气隙,如图2-3。2图2-3三相笼式异步电动机结构图1-轴承2-后端盖3-转轴4-出线盒5-吊攀6-定子铁心7-转子8-定子绕组9-机座10-前端盖11-风罩12-风扇1.定子定子主要包括机座、定子铁心和定子绕组。定子铁心是主磁通(旋转磁场)的磁路,通常由0.5mm厚硅钢片叠成,之间涂以绝缘漆彼此绝缘。三相异步电动机的三相绕组是对称的绕组,即每相绕组的材料匝数和尺寸须完全一样,在空间上相差1200电角度。电动机的三相绕组的始端和末端都引出到接线盒内,以便根据需要按三角形或星形连接,见图2-4。图2-4接线盒内端子板的连接(a)Y接法(b)△接法2.转子转子主要部分是转子铁心和转子绕组。转子绕组又分为绕线式和笼式。3绕线式转子绕组一般接成星形,三个末端连接在一起,三个首端分别与装在转轴上的三个相互绝缘的滑环相连接,滑环又通过电刷与外面附加的变阻器相连接,变阻器用以改善电动机的启动和调速性能,见图2-5。具有这种转子绕组的电动机称为绕线式异步电动机。图2-5绕线式转子结构示意图1-转子铁心2-转子绕组3-滑环4-电刷5-变阻器笼式转子一般采用闭口槽或半闭口槽,每一槽中可插入一铜条,在这些铜条的两端,各用一铜环焊接起来,见图2-6。转子上具有笼式绕组的电动机称为笼式异步电动机。这种电动机结构简单、牢固、造价低廉、运行可靠,因而被广泛使用。图2-6笼式转子(a)条转子(b)铸铝转子1-铝导条2-端环3-风叶3.铭牌数据额定功率(PN)指电动机在额定运行时输出的机械功率,单位为kW额定电压(UN)指在额定运行状态下,加在定子绕组上的线电压,单位为V额定频率我国标准工业用电的频率为50Hz4额定转速(nN)指电动机在额定电压、额定电流和额定频率下的转速,单位是r/min铭牌上还标明绕组的相数和接法(接成Y型或△形)、绝缘等级以及允许温升。对绕线式转子异步电动机,还标明转子的额定电动势和额定电流等。通过铭牌,可以得到电动机的额定转矩(TN)、同步转速(n1)、额定转差率(SN)、输入功率(P1)以及电动机的效率(ηN)等参数。PN额定转矩TN:TN=9550(Nm)nN60ƒ同步转速n1:n=1(r/min)Pnn1−额定转差率SN:SN=1n1输入功率P1:P1=3UNINCOSφPN效率ηN:η=