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1第六讲：三相交流电动机基本知识本讲主要内容：一、三相异步电动机的工作原理二、三相异步电动机的基本结构三、三相异步电动机的铭牌数据返回交流电动机感性认识4n0nNSf异步电动机原理模型ei磁铁闭合线圈人为转动感应电流受力而旋转感生电流5一、三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的简图，外部是定子铁心，内部是转子铁心，二者之间是均匀的气隙。定子铁心中嵌放三相定子绕组，每相绕组均只有一个线圈，分别是AX、BY、CZ，三相绕组对称放置，空间互差120°。定子绕组外接三相电源，流经绕组的电流三相对称，相序为A—B—C，1、旋转磁场的产生为了研究磁场的变化情况，选取ωt=0°、ωt=90°、ωt=210°、ωt=330°四个时刻，如图所示。三相电流产生了一个两极磁场（一对磁极），随着电流的交变，磁场在空间发生旋转，产生一个旋转磁场。产生旋转磁场的条件一是空间对称的三相定子绕组;二是通入三相对称电流。SNNSSNSN(a)iAACBXZYiBiC(b)iBiAiCiωt0°90°210°330°6由图可以看出，当某一相绕组中的电流达到最大值时，旋转磁场的轴线方向与该相绕组的轴线重合。三相电流是按相序先后达到正向最大值的，所以，旋转磁场的旋转方向取决于绕组中三相电流的相序。2、旋转磁场的转向图中，三相电流相序为A—B—C，三相绕组AX、BY、CZ按顺时针方向排列，绕组中的电流按顺时针方向先后达到最大值，故旋转磁场的转向为顺时针。如果将定子绕组的三相电源线中的任意两相交换，则绕组中三相电流的相序即由顺时针变为逆时针，旋转磁场也相应地逆时针反向旋转。7图中的每相绕组由两个线圈串联组成，如A相绕组由线圈AX与A′X′串联成AXA′X′，首端为A，末端为X′…….。各相绕组首端之间相差60°空间角度，末端之间相差60°空间角度，均匀分布在定子铁心中。四极旋转磁场iBiAiωt0°120°240°360°iAACBZYiBiCXY′Z′X′A′B′C′ωt=360°ωt=240°ωt=120°ωt=0°NNSSSSNNSSNNNNSS3、旋转磁场的转速选取ωt=0°、ωt=120°、ωt=240°、ωt=360°四个时刻，可以看出，图2中的旋转磁场有两对磁极，即p=2。同样，若每相绕组由三个线圈串联组成，并在定子铁心中均匀排列，则可产生3对磁极的旋转磁场。结论旋转磁场的转速n1取决于电流频率f和磁极对数p。160fnp84、工作原理三相交流电源接通三相定子绕组定子绕组产生三相对称电流三相对称电流在电机内部建立旋转磁场旋转磁场与转子绕组产生相对运动(切割)转子绕组中产生感应电流感应电流转子绕组(感应电流)在磁场中受到电磁力的作用在电磁力作用下，转子逆时针方向开始旋转，转速为n。iAACBXZYiBiC三相异步电动机原理简图三相对称电流旋转磁场感应电流由此可知，异步电动机是通过载流的转子绕组在磁场中受力而使电动机旋转的，而转子绕组中的电流由电磁感应产生，并非外部输入，故异步电动机又称感应电动机。95、转差率旋转磁场的转速与转子（电动机）的转速之差称为转差，转差与旋转磁场的转速之比称为转差率，用s表示，即11nnns转差率s是异步电动机运行时的一个基本变量，负载变化时，s也随之改变，空载时，s＜0.005，满载时，s＜0.06。AYCBZXn1n旋转磁场转速电动机转速10【例题】16060503000fnppp%67.275073075011nnnsNN异步电动机满载时，s＜0.06故异步电动机的额定转速略小于磁场同步转速，由此可知同步转速n1=750r/min,p=4，2p=8。空载转速n0=(1－s0)n1=(1－0.267%)×750=748r/minr/min额定转差率某三相异步电动机，电源频率为50Hz，空载转差率s0=0.00267，额定转速nN=730r/min。试求：电机的极数2p、同步转速n1、空载转速n0、额定转差率sN。【解】旋转磁场的同步转速为11二、三相异步电动机基本结构与分类(1)定子定子铁心：嵌放绕组，提供磁路。(2)转子：定子绕组：产生旋转磁场。转子铁心：嵌放绕组，提供磁路。转子绕组：感应出电势、电流。（笼型和绕线型）(3)机壳气隙等(4)材料：铁心均由硅钢片叠压而成；电刷变阻器集电环转轴图6.1.9绕线型转子绕组与外电路的连接图6.1.7铜条笼型绕组图6.1.8铸铝笼型转子1、三相异步电动机的结构122、电动机的分类交流电动机电动机直流电动机鼠笼式绕线式异步机同步机他励、异励、串励、复励控制电机：步进电机，伺服电机，自整角机按构造和原理分类13三、三相异步电动机的铭牌数据1、额定容量（功率）PN（单位：KW）指转轴上输出的机械功率。2、额定电压UN（单位：V）：加在定子绕组上的线电压。3、额定电流IN（单位：A）：输入定子绕组的线电流。4、额定转速nN（单位：r/min）。5、额定频率fN（单位：HZ）：我国工频为50HZ。6、绝缘等级。ABCXYZ(a)星形连接ABCXYZ(b)三角形连接7、接线方法：定子绕组有Y和△两种接法。8．工作方式：连续、短时、断续周期。返回独立完成课后任务：已知电动机的名牌数据（nN,PN,IN,cosφ），计算其额定转差率，额定转矩与额定效率。15第十一讲单相交流异步电动机及其应用一、单相电流只能产生脉振磁场二、单相分相式异步电动机四、三相异步电动机的单相运行三、单相罩极式异步电动机主要内容返回单相电动机感性认识17【引入】单相异步电动机使用单相交流电源，驳接电源方便，结构简单，成本低廉，运行可靠，广泛用于家用电器、电动工具、医疗设备等各方面。与同容量的三相异步电动机相比，单相异步电动机体积大、性能差，故单相异步电动机多为小容量，其功率一般不超过750W。单相异步电动机的结构也分为定子和转子两部分，定子绕组接单相交流电源，转子多为笼型。18一、单相电流只能产生脉振磁场(a)(b)单相交流电流产生的脉振磁场(a)正半周(b)负半周根据电机学的理论，在时间上有相位差的多相交变电流流经在空间上有相位差的多相绕组时，才能产生旋转磁场。单相异步电动机的单相定子绕组中流过单相交变电流时，产生的不是旋转磁场，而是磁场轴线位置在空间静止不动的脉振磁场，如图所示。19脉振磁场分解为两个旋转磁场一个固定不动的脉振磁场可分解成两个转速相同、转向相反的旋转磁场，或者说，两个转速相同、转向相反的旋转磁场可以合成为一个位置不动的脉振磁场。为了便于分析，将单相异步电动机的脉振磁场，同三相异步电动机一样，单相异步电动机的转子会在旋转磁场作用下产生电磁转矩，并且是两个方向相反、大小相等的转矩，二者作用相互抵消，转子静止不动。正序旋转磁场负序旋转磁场F正F反20单相异步电动机的机械特性它具有如下几个特点：1）当转速n=0时，无起动转矩，不能起动，即“不推不转”；2）当n0，T0，机械特性在第Ⅰ象限，即“正推正转”；3）当n0，T0，机械特性在第Ⅲ象限，即“反推反转”。上述分析说明，单相异步电动机的单相定子绕组通电后不会建立旋转磁场，没有起动转矩。为解决起动问题，必须设法使电动机起动时产生一个真正的旋转磁场，常用的方法有分相起动和罩极起动，据此可将单相异步电动机分成两种类型。单相电机的机械特性T-TST+T合-n0Tn0n021二、单相分相式异步电动机分相起动方式是在定子铁心上安放两相绕组，一个是主绕组（工作绕组），另一个是副绕组（起动绕组），两相绕组的空间位置相差90°电角度。在两相绕组中分别通入相位差为90°或接近90°的两相电流，建立起旋转磁场，转子在旋转磁场作用下产生起动转矩，转子起动旋转。当转速上升至（70~80）%nN时，利用离心开关或继电器触点将副绕组切除，正常运行时，只有主绕组接在电源上。221、电阻分相如图3所示，与主绕组A相比，副绕组B电阻较大，两相绕组中流过相位不同的两相电流，可以建立旋转磁场，电动机便可起动，此种方法称为电阻分相起动。由于两相电流的相位差达不到90°，大小也不相等，属于不对称电流，建立的是椭圆形旋转磁场，电动机的起动转矩较小，只能用于轻载起动的场合。图3电阻分相起动单相异步电动机原理转子ABK.IA.IB.U.IB.IA.U232、电容分相如图4所示，在副绕组B的回路中串接电容器C，正确选择电容值，可使大小相等，相位差90°，形成两相对称电流，建立圆形旋转磁场，产生较大的起动转矩，可用于满载起动的场合，此种方法称为电容分相起动。图4电容分相起动单相异步电动机原理转子ABKC.IA.U.IB.U.IB.IA0单相分相式异步电动机的转向取决于旋转磁场的方向，只要将主绕组或副绕组的两个出线端对调，使旋转磁场反向旋转，电动机即可反转。24三、单相罩极式异步电动机如图5所示，罩极式电动机的定子多做成凸极铁心，铁心上套装集中绕组(短路环)。每个磁极对应的一侧开有一个小槽，槽中套装短路铜环，罩住小部分铁心，称为罩极。ΦAΦB图5单相罩极式异步电动机短路环单相罩极式异步电动机结构简单、制造方便，但起动转矩较小，多用在小型电风扇、录音机等设备中。罩极电动机的转向总是从磁极的未罩部分指向罩极部分，转向不能改变。25罩极式电动机的旋转磁场当定子绕组中通入单相交变电流后，将产生交变磁通，磁通ΦB的变化滞后于磁通ΦA的变化。这就使得有不同空间位置的ΦA和ΦB在时间上也有了相位差，好象磁场从没有短路环的一侧向有短路环的一侧移动，形成一个移动磁场，可将其看成一个椭圆度很大的，使转子产生电磁转矩并旋转，如图6所示。ΦAΦB图5单相罩极式异步电动机图6罩极式异步电动机的移动磁场26四、三相异步电动机的单相运行三相异步电动机在起动前有一相断路在运行过程中有一相断路成单相运行有时遇到有三相电动机，而只有单相电源图7单相断路图8三相改为单相独立完成返回课后作业：单相异步电动机起动转距是怎样产生的？单相电动机一般有几个接线端？0