第3章 三相异步电动机(课件）-《电机与电气控制技术》同步教学（国防科技大学出版社）

第3章 三相异步电动机 教学重点 三相异步电动机的结构、工作原理、等效电路、功率和转矩、工作特性、等效电路、功率和转矩、工作特性、机械特性表达式、调速原理等。 教学难点 三相异步电动机的定子绕组的磁动势和电动势计算、相量图、能耗转差调速。 第3章 三相异步电动机 交流电机可分为同步电机和异步电机两大类，异步电机是指运行时转子转速与旋转磁场的转速不同步的电机。异步电机主要用做电动机，来拖动各种生产机械。由于其具有结构简单、使用方便、效率高等特点，因此在工业生产、农业机械化、民用电器等方面应用广泛。 第3章 三相异步电动机 3.1 三相异步电动机的基本知识 3.1.1 三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机的结构和直流电动机基本相似，主要由定子和转子两大部分组成，在定子与转子之间有一定的气隙，如图3-1所示为笼型三相异步电动机的结构示意图。 第3章 三相异步电动机 图3-1 笼型三相异步电动机的结构示意图 1—转子绕组；2—端盖；3—转轴；4—定子绕组； 5—转子铁芯；6—定子铁芯；7—集电环；8—接线盒 第3章 三相异步电动机 3.1.2 三相异步电动机的基本工作原理 旋转磁场的产生 旋转磁场是指极性与大小不变，且沿着一定方向以一定速度旋转的磁场。当对称三相绕组中通入对称的三相电流时，便会产生旋转磁场。 图3-7 旋转磁场示意图 第3章 三相异步电动机 基本工作原理 当三相异步电动机的定子绕组通入三相对称的电流时，便在定子、转子之间的气隙中产生旋转磁场。设旋转磁场以n1的速度顺时针旋转，转子铁芯逆时针方向切割磁力线，产生感应电动势。感应电动势的方向可根据右手定则判断。转子电路为闭合电路，在感应电动势的作用下，产生感应电流。载流导体在磁场中要受到力的作用，其方向可以用左手定则判定，这些电磁力对转轴形成一个电磁转矩，其作用方向同旋转磁场的旋转方向一致。这样，转子便以一定的速度沿旋转磁场的旋转方向转动起来，因为转子的转动速度总是与磁场的旋转速度有差异，故称为异步电动机。由于电磁感应的关系，在转子绕组中产生电动势、电流，从而产生电磁转矩，所以异步电机又称为感应电动机。 第3章 三相异步电动机 转差率 通常，把同步转速n1和电动机转子转速n二者之差与同步转速n1的比值称为转差率，也称为转差或滑差，用s表示，即 转差率是一个没有单位的物理量，它的大小反映了电动机的各种运行情况。对于普通的三相异步电动机，为了提高效率，经常设计成转子转速n略低于但很接近同步转速n1，在正常运行时转差率一般在0.01～0.05之间。 第3章 三相异步电动机 3.1.3 三相异步电动机的铭牌数据 型号 三相异步电动机的型号一般由大写的汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。其中汉语拼音字母是根据三相异步电动机的全称选择有代表意义的汉字，再用该汉字的第一个拼音字母组成。 第3章 三相异步电动机 额定值 和其他电机一样，三相异步电动机的机座上也有一个铭牌，上面标注着电动机正常运行状态下的额定数据，即额定值。 额定电压 额定电流 额定效率 额定功率 额定频率 额定转速 第3章 三相异步电动机 3.1.4 三相异步电动机的主要特点与分类 三相异步电动机的特点 三相异步电动机的主要优点是结构简单，容易制造，价格低廉，运行可靠，坚固耐用，运行效率较高；三相异步电动机的主要缺点是功率因数较低，通常总是小于1，启动和调速性能差。 三相异步电动机的分类 按转子结构可分为绕线型和笼型，其中笼型三相异步电动机又包括单鼠笼型、双鼠笼型和深槽式三相异步电动机。 按有无换向器可分为无换向器和换向器三相异步电动机。 按电动机定子绕组上所加电压大小可分为高压和低压三相异步电动机。 第3章 三相异步电动机 第3章 三相异步电动机 3.2 三相异步电动机的电磁关系 3.2.1 三相异步电动机的磁动势 由前面的介绍可知，在三相异步电动机中，实现能量转换的前提是旋转磁场的存在。这种旋转磁场是由三相对称电流产生的磁动势建立的，此磁动势是总磁动势。总磁动势分为定子磁动势和转子磁动势两种。 第3章 三相异步电动机 定子磁动势 当三相异步电动机定子的三相对称绕组接到三相对称的电源上时，定子所产生的磁动势是圆形旋转磁动势F1，其表达式为 式中，N1为定子一相绕组串联的匝数；Kw1为定子绕组的系数；P1为定子极对数；I1为定子绕组电流的有效值，A； 为幅值， 为极距。 第3章 三相异步电动机 转子磁动势 当转子三相绕组中流过三相对称电流时，也会产生磁动势F2，这个磁动势也是旋转磁动势。假设电动机以转速n旋转时，转子电流产生的三相合成旋转磁场的幅值为 第3章