单元二：2.1三相异步电动机的工作原理（课件）-《电机与电气控制技术》同步教学（高教版.第4版）

2.1三相异步电动机的工作原理 CATALOGUE 目录 三相异步电动机概述 电磁感应原理与转子转动 定子绕组与电流变化 转子转动速度与调速方法 三相异步电动机的特性与选型建议 三相异步电动机概述 01 三相异步电动机是一种利用三相交流电驱动的电动机，其转子转速低于旋转磁场的转速。 定义 根据结构和使用特点，三相异步电动机可分为鼠笼式和绕线式两种。 分类 定义与分类 定子 定子是电动机的固定部分，主要由铁心、绕组和机座组成。铁心由硅钢片叠压而成，以减少磁场能量损失。绕组是电动机中的电流通路，通常由铜线或铝线制成。机座用于固定和保护电动机的其他部分。 转子 转子是电动机的旋转部分，主要由铁心、绕组和转轴组成。铁心由硅钢片叠压而成，以减少磁场能量损失。绕组是电动机中的电流通路，通常由铜线或铝线制成。转轴用于连接电动机和负载，并使电动机旋转。 气隙 定子和转子之间的空间称为气隙。气隙的大小对电动机的性能有很大影响，气隙过大将导致电动机的效率降低，气隙过小则可能使电动机无法启动。 结构特点 工作原理简介 旋转磁场 当三相异步电动机接入三相交流电时，定子中的三相绕组会产生一个旋转磁场。这个旋转磁场的转速与电源的频率和电动机的极数有关。 转子的转动 在旋转磁场的作用下，转子中的电流会产生一个与旋转磁场相互作用而产生转矩的力。这个力使转子开始转动。 调速与制动 通过改变电源的电压或频率，可以改变旋转磁场的转速和转矩，从而实现电动机的调速和制动。 电磁感应原理与转子转动 02 当一个导体回路在磁场中发生相对运动时，会在回路中产生感应电动势。 法拉第电磁感应定律 感应电流的方向总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 楞次定律 电磁感应现象 异步电动机的转子转动速度低于旋转磁场的转速。 转子中的电流是感应电流，与旋转磁场的磁通量相互作用产生转矩。 转矩的方向与旋转磁场的磁通量方向垂直，使转子转动。 转子转动原理 转矩的大小取决于转子电流的大小和旋转磁场的磁通量大小。 异步电动机的转矩平衡是通过电磁阻转矩、机械阻转矩和电磁驱动转矩之间的平衡来实现的。 异步电动机的转矩是由转子中的电流与旋转磁场的磁通量相互作用产生的。 转矩产生与平衡 定子绕组与电流变化 03 三相异步电动机的定子绕组由三个独立的线圈组成，每个线圈称为一相。 绕组构成 三个线圈按照一定的空间角度排列，通常采用120°或60°排列方式。 绕组排列 三个线圈首尾相连，形成一个闭合回路。 绕组连接 定子绕组结构 三相电流的相位差是120°，即任意两相电流之间的相位差为120°。 电流相位差 电流大小 电流方向 三相电流的大小相等，即任意一相的电流大小等于其他两相电流大小之和。 三相电流的方向是交变的，即任意一相电流的方向在正半周和负半周内是相反的。 03 02 01 电流变化规律 磁场强度 定子绕组产生的磁场强度与电流大小、线圈匝数等因素有关。 磁场方向 三相异步电动机的磁场方向与定子绕组的电流方向有关，通常采用右手定则来判断磁场方向。 磁场分布 三相异步电动机的磁场分布是不均匀的，因为三个线圈的空间位置不同，所以它们产生的磁场在空间上也是不均匀的。 磁场分布特点 转子转动速度与调速方法 04 转差率 01 转子转动速度与转差率密切相关。转差率是指电动机旋转磁场与转子之间的转速差，用符号s表示。 转差率的计算公式 02 s = (n1 - n2) / n1，其中n1为电动机的同步转速，n2为电动机的实际转速。 转差率与转子转动速度的关系 03 当电动机的转差率越大，转子转动速度越慢；反之，转差率越小，转子转动速度越快。 转子转动速度分析 通过改变电动机端电压来调节转速。这种方法适用于小容量电动机，调速范围较窄。 调压调速 通过在转子电路中串入电阻来调节转速。这种方法适用于大容量电动机，调速范围较宽。 串电阻调速 通过改变电源频率来调节转速。这种方法适用于各种容量的电动机，调速范围广，且节能效果显著。 变频调速 调速方法介绍 串电阻调速性能 串电阻调速性能相对较好，调速范围较宽，但调速过程中能量损失也较大。 变频调速性能 变频调速性能最好，调速范围广，且节能效果显著。在调速过程中能量损失最小，能够实现无级调速和精确控制。 调压调速性能 调压调速性能较差，调速范围较窄，且调速过程中能量损失较大。 调速性能比较 三相异步电动机的特性与选型建议 05 三相异步电动机主要由定子、转子和气隙组成，结构简单，制造方便。 结构简单 三相异步电动机具有较高的可靠性，能够在恶劣环境下运行。 运行可靠 三相异步电动机的维护相对简单，一般只需定期检查和更换轴承等易损件。 维护方便 特性分析 03 考虑电动机的绝缘等级和防护等级 根据使用环境选择合适的绝缘等级和防护等级，以确保电动机的安全运行。 01 根