7.3 交流电动机 教学讲义 -2023-2024学年高一下学期（中职）物理（高教版·第3版）《电工电子技术与技能》

【课题】 7.3交流电动机 【教学目标】 解释三相异步电动机的基本结构和旋转磁场。 【教学重点】 1,三相异步电动机的基本结构。 2.三相异步电动机的旋转磁场。 【教学难点】 三相异步电动机的旋转磁场。 【教学过程】 【一、复习】 1.磁路基本知识。 2.三相交流电的概念。 【二、引入新课】 三相异步电动机作为生产动力应用广泛。其结构上的定子和转子，从电磁能够交换的 角度来看，相当于变压器的一次绕组和二次绕组。旋转磁场是使电动机转子旋转的原因。 【三、讲授新课】 7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场 1.三相异步电动机的基本结构 图7.21所示为具有笼型转子的三相交流异步电动机的结构图。 端 接线盒 00是000 转子 图72】三相笼型异步电动机结构 (1)定子：由铁心和绕在铁心上的三相绕组构成，如图7.22(a)所示。 铁心：由表面涂有绝缘漆的硅钢片叠压[如图7.22(b)所示]而成，其内圆周均匀分布 一定数量的槽孔，用以嵌置三相定子绕组。绕组：每相绕组分布在几个槽内，整个绕组和铁 心固定在机壳上。 (》电动机定子外形 (b)定千硅到片 图7.22电动机定子 1)定子三相绕组的六个接线端子从接线盒引出，如图723所示（可接成星形或三角形）。 OW2OU2 OV2 接电 图7.23三相异步电动机定了接线盒 2)定子三相绕组的联结方式： ①每相绕组的额定电压等于电源的相电压时，绕组应作星形联结。 ②每相绕组的额定电压等于电源的线电压时，绕组应作三角形联结。 (2)转子：由转子铁心和转子绕组组成。 1)转子铁心：是由厚的硅钢片叠压而成的圆柱体，其外圆周冲有槽孔，以便嵌置转子 绕组，如图7.24(a)所示。 (a) (e) 图7.24笼型转子 2)转子绕组根据构造分成两种形式： ①笼型转子：是在转子铁心槽内压进铜条，铜条两端分别焊在两个铜环（端环）上， 如图7.24b)所示。中、小型电动机一般都将熔化的铝浇铸在转子铁心槽中，连同短路端环 以及风扇叶片一次浇铸成形，如图7.24（©）所示。 ②绕线型转子：转子的铁心槽内嵌置对称三相绕组并作星形联结。三个绕组的末端相 连，各相绕组首端通过滑环和电刷引到相应的接线盒里。绕线转子型异步电动机转子的结构 如图7.25所示。 转子绕组 (a)示意图 〔b)绕线转子 图7.25绕线转子异步电动机结构 2.三相异步电动机的旋转磁场 (1)旋转陵场：在空间上互差120加的三相对称绕组中分别通入三相对称交流电流（如 图726所示)，它们将产生各自的交变磁场，三个交变磁场合成为一个两极旋转磁场（如图 7.27所示)。 V2 W2 U2 图7.26三相绕组通入三相交流电 图7.27旋转碱场的产生 旋转磁场的磁极对数p与定子绕组的空间排列有关。通过适当的安排，可以制成两对、 三对或更多对磁极的旋转磁场。 (2)旋转磁场转速（同步转速）为 no=6r/min 不同磁极对数旋转磁场的转速如表7.2所示。 表7.2不同磁极对数旋转磁场的转速 磁极对数p 2 3 4 5 旋转越场转速m/(T· 3000 1500 1000 750 600 min1) (3)对旋转磁场形成过程分析还可知，旋转磁场转向与通入电动机定子绕组的电流相 序有关。若要使旋转磁场反转，只需把三根电源线中的任意两根对调，旋转磁场与原来旋转 方向相反。 7.3.2三相异步电动机的转动原理及转差率 异步电动机运转原理：如图7.31所示。 U2 W2⊙ _-nos ⊙V2 6 UI 图7.31异步电动机转动原理 旋转磁场以同步转速，顺时针方向旋转，相当于磁场不动，转子导体逆时针方向切割 磁力线，产生感生电动势、感生电流，用右手定则判定其方向。有电流的转子导体在旋转磁 场中受到电磁力的作用，用左手定则判断转子受力(F)的方向，如图7.31所示。电磁力对 转子转轴形成电磁转矩，使转子沿旋转磁场的方向（顺时针方向）旋转。 1.异步电动机：转子转速n2与旋转磁场转速2同方向，且几>22。 2.转差率：同步转速，与转子转速2的差值与同步转速几之比，用s表示。 s=n。n 。 3.电动机的异步程度：电动机在起动瞬间，几，=0,3=1转差率最大；空载运行时， n,接近于同步转速，转差率s最小。 例如：某四极三相异步电动机额定转速（即转子转速）n=1440口r/min,其同步转 速，=1500r/mn,则额定转差率s=(,-)/n,=0.04。一般情况下，异步电动机额 定转差率&=0.02~0.06。 7.3.3三相异步电动机的运行特性 1.电磁转矩T与转子转速2的关系曲线 (1)机械特性曲线：电动机的电磁转矩T与转子转速2的关系曲线，如图732所示。 图732三相异步电动机的机械特性出线 图中：起动转矩T为起动时对应的电磁转矩： 额定转矩T：电动机带额定负载