11.6 三相异步电动机（课件）《电工基础》（高教版·第2版）同步精品课堂

11.6 三相异步电动机 同步精品课堂—中职专业课 《电工基础》（高教版·第2版） 1 学习 目标 掌握三相异步电动机的基本构造（定子、转子及绕组类型） 学习目标 理解旋转磁场的产生原理及转向控制方法 知晓工作原理及转差率的含义 能解读电动机铭牌参数（型号、功率、接法等） 新知学习 工厂里带动机床运转的电机、小区里抽水的水泵，核心都是三相异步电动机。它为何能持续转动？定子和转子如何配合？铭牌上的“Y132M-4”“Δ接法”又代表什么？今天我们就来揭开三相异步电动机的神秘面纱，学习它的构造、原理和参数，读懂这些，就能明白身边电机的工作奥秘。 新知学习 情景导入 新知学习 异步电动机的构造 新知学习 电动机由定子和转子两个基本部分组成，如图所示。 三相异步电动机的构造 1．定子 三相异步电动机的定子由机座、铁心和定子绕组组成。 定子绕组是电动机的电路部分，由三相对称绕组组成，按一定规则连接，有六个出线端。即 U1-U2、V1-V2 、W1-W2 接到机座的接线盒中，定子绕组接成星形或三角形。 新知学习 异步电动机的构造 新知学习 2．转子 转子是异步电动机的旋转部分，由转轴、转子铁心和转子绕组三部分组成，其作用是输出机械转矩。跟据构造的不同，转子绕组分为绕线式和笼型两种，图 (a)所示为笼型绕组，(b)为铸铝的笼型转子。 新知学习 异步电动机的构造 新知学习 1．旋转磁场的产生 将对称三相电流通入在空间彼此相差120º的作星形联结的三线圈。 设三相电流为： 其波形如图所示。 新知学习 旋转磁场 新知学习 根据电流的磁效应，在三相绕组的空间上就会产生旋转磁场，如图所示，为方便分析，规定电流为正值时，电流从线圈的首端(即 U1、V1和W1 )流向末端(即 U2、V2 和W2)。图中首端用  表示，末端用 ⊙ 表示，反之电流由末端流向首端。取  t = 0、90、180、270 和 360 五个瞬间。 新知学习 旋转磁场 新知学习 依次的标出电流的方向，由右手螺旋法则确定磁场的方向。 t = 0 时，磁场方向由右指向左； t = 90 时，磁场的方向垂直向上； t = 180、270 和 360 时，磁场的方向分别向右、向下和向左，顺时针旋转一周，分别如图(a)、(b)、(c)、(d)和(e)所示。 新知学习 旋转磁场 新知学习 新知学习 旋转磁场 新知学习 由图可见，当空间彼此相差120º的三个相同线圈通入对称三相交流电，就能产生与电流有相同角速度的旋转磁场(即交流电变化一周，旋转磁场在空间也旋转一周)。 当我们 i1 使通入 V 相，i2 通过 U 相时，分析可见，旋转磁场逆时针旋转。因此，只要把接到三相绕组上的两根电源线任意对调，即改变电源的相序，就可实现旋转磁场的反转。 新知学习 旋转磁场 新知学习 2．旋转磁场的转速 上述旋转磁场具有一对磁极，若用 p 表示磁极对数，则 p = 1。磁极对数 p = 1 的旋转磁场，其转速与正弦电流同步，若交流电的频率为 f ，则旋转磁场的转速 新知学习 旋转磁场 新知学习 磁极对数 p = 2 时，交流电变化一周，旋转磁场转动 1/2周，依此类推当旋转磁场具有 p 对磁极时，交流电变化一周，旋转磁场转动 1/p 周。因此交流电频率为 f ，磁极对数为 p ，则旋转磁场的转速为 新知学习 旋转磁场 新知学习 旋转磁场以同步转速 n0 顺时针旋转，相当于磁场不动，转子逆时针切割磁力线，产生感应电流，用右手定则判定，转子半部分的感应电流流入纸面。有电流的转子在磁场中受到电磁力的作用，用左手定则判定，上半部分所受磁力向右，下半部分所受磁场力向左，如图所示。这两个力对转子转轴形成电磁转矩，使转子沿旋转磁场的方向以转速 n 旋转。 新知学习 三相异步电动机的工作原理 新知学习 电动机总是以低于旋转磁场的转速转动。即 n < n0 异步电动机的同步转率 n0 与转子转速 n 之差，即 n0 – n 称为转速差。转速差(n0 – n)与 n 之比称为异步电动机的转差率，用 s 表示 也可写成 新知学习 三相异步电动机的极数与转速 新知学习 在电动机的铭牌上标有其主要技术数据，使用时应多加注意，表就是一台三相异步电动机的铭牌。 三相异步电动机的铭牌 新知学习 异步电动机的铭牌 新知学习 三相异步电动机的定子由哪些部分组成？ 答案：定子由机座、铁心和三相对称绕组组成。机座固定铁心和绕组，铁心是磁路部分，绕组是电路部分，嵌在铁心槽内。 随堂练习 如何改变三相异步电动机的转向？ 答案：改变旋转磁场方向即可改变电机转向，具体可通过对调接到三相绕组首端的任意两根电源线，改变电源相序实现。 随堂练习 答案：A 解析：三相异步电动机定子绕组的接线形式需按铭牌说明，可接成星形或三角形，以适应不同电源电压，故该选项正确。 1.三相异步电动机的定子绕组通常接成（ ） A.星形或三角形 B.仅星形 C.仅三角形 D.串联形式 课堂练习 答案：B 解析：两者工作原理相同，但笼型转子绕组是铜条或铝条与端环焊接成笼状，绕线式是对称三相绕组，构造不同，故该选项正确。 2.笼型转子与绕线式转子的主要区别在于（ ） A.工作原理不同 B.转子绕组构造不同 C.能否改变转速 D.旋转方向不同 课堂练习 答案：B 解析：旋转磁场转速公式为n₀=60f/p（f为频率，p为磁极对数），故取决于磁极对数和频率，该选项正确。 3.旋转磁场的转速取决于（ ） A.电源电压和频率 B.磁极对数和频率 C.转子转速和功率 D.绕组电阻和电流 课堂练习 答案：C 解析：异步指转子转速n小于旋转磁场转速n₀，这是产生感应电流和转矩的必要条件，故该选项正确。 4.三相异步电动机“异步”的含义是（ ） A.转子转速等于旋转磁场转速 B.转子转速高于旋转磁场转速 C.转子转速低于旋转磁场转速 D.转子与定子转向相反 课堂练习 答案：C 解析：转差率是转速差与旋转磁场转速的比值，即s=(n₀-n)/n₀，反映两者转速差异程度，故该选项正确。 5.转差率s的计算公式是（ ） A.s=(n₀-n)/n B.s=(n-n₀)/n₀ C.s=(n₀-n)/n₀ D.s=(n₀+n)/n₀ 课堂练习 答案：B 解析：铭牌标注的功率是电动机额定运行时轴上输出的机械功率，而非输入电功率，故该选项正确。 6.电动机铭牌上的“功率”指的是（ ） A.输入电功率 B.输出机械功率 C.损耗功率 D.视在功率 课堂练习 答案：B 解析：旋转磁场方向与电源相序一致，对调任意两根电源线改变相序，即可改变转向，故该选项正确。 7.要改变三相异步电动机的转向，需（ ） A.改变电源频率 B.对调两根电源线 C.改变绕组匝数 D.增大电源电压 课堂练习 答案：C 解析：B级绝缘的极限温度为130℃，是电动机绕组绝缘材料容许的最高温度，故该选项正确。 8.绝缘等级B级的极限温度是（ ） A.105℃ B.120℃ C.130℃ D.150℃ 课堂练习 答案：A 解析：额定负载时，异步电动机转速接近旋转磁场转速，转差率较小，通常为1%~9%，故该选项正确。 9.三相异步电动机额定负载时的转差率通常在（ ） A.1%~9% B.10%~20% C.20%~30% D.30%以上 课堂练习 答案：B 解析：定子由机座、铁心和定子绕组组成，转轴、转子绕组、端环属于转子部分，故该选项正确。 10.下列属于三相异步电动机定子部分的是（ ） A.转轴 B.铁心 C.转子绕组 D.端环 课堂练习 答案：定子；转子 解析：电动机的基本结构包括固定部分（定子）和旋转部分（转子），定子产生旋转磁场，转子输出机械转矩。 1.三相异步电动机由________和________两个基本部分组成。 课堂练习 答案：120° 解析：三相绕组在空间上彼此相差120°，通入对称三相电流时，合成磁场随电流变化旋转，这是旋转磁场产生的条件。 2.对称三相电流通入空间相差________的三相绕组，会产生旋转磁场。 课堂练习 答案：相序；电源相序（或对调两根电源线） 解析：旋转磁场转向由电源相序决定，对调任意两根电源线改变相序，即可改变其转向。 3.旋转磁场的转向与三相电源的________一致，改变其转向需改变________。 课堂练习 答案：等于；无（或没有） 解析：s=0意味着n=n₀，转子与磁场无相对运动，无法切割磁感线，故无感应电流产生。 4.异步电动机的转差率s=0时，转子转速n________旋转磁场转速n₀，此时________感应电流。 课堂练习 答案：线；伏特（V） 解析：铭牌电压是额定运行时定子绕组的线电压，单位为伏特，反映适用的电源电压等级。 5.电动机铭牌上的“电压”指的是定子绕组的________电压，单位为________。 课堂练习 答案：对称；笼子 解析：绕线式转子绕组为对称三相绕组，可外接电阻；笼型转子绕组由导体与端环组成，形似笼子。 6.绕线式转子绕组与定子绕组相似，是________的三相绕组，而笼型转子绕组形似________。 课堂练习 答案：1500 解析：由n₀=60f/p，代入f=50Hz、p=2，得n₀=60×50/2=1500r/min。 7.旋转磁场的磁极对数p=2时，其转速n₀=________r/min（电源频率f=50Hz）。 课堂练习 答案：输出（机械）；输入（电） 解析：效率反映能量转换效率，即输出机械功率与输入电功率的比值，通常为72%~93%。 8.电动机的效率是________功率与________功率的百分比。 课堂练习 课堂小结 感谢观看 $