第4章 异步电动机

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1、船舶电气设备与系统 课 件2022-5-30轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系第四章第四章 异步电动机异步电动机本章概述本章概述 交流电机主要分同步电机和异步电机。交流电机主要分同步电机和异步电机。 交流异步电动机的可将交流电能转换为机械能从而拖交流异步电动机的可将交流电能转换为机械能从而拖动机械负载。与直流电机及其他电动机相比较，异步电动动机械负载。与直流电机及其他电动机相比较，异步电动机具有结构简单、起动方便、运行可靠、价格低廉、维护机具有结构简单、起动方便、运行可靠、价格低廉、维护保养方便等优点。目前船舶上几乎所有的甲板机械及机舱保养方便等优点。目前船舶上几乎所有的甲板机械及机舱辅机动

2、力电动机都采用三相鼠笼式异步电动机，而对于一辅机动力电动机都采用三相鼠笼式异步电动机，而对于一些需要进行变速控制的拖动设备，如起货机、锚机等，目些需要进行变速控制的拖动设备，如起货机、锚机等，目前也正逐步采用三相异步电动机来替代其它动力设备。异前也正逐步采用三相异步电动机来替代其它动力设备。异步电动机的主要缺点是必须从电网吸收滞后的无功功率，步电动机的主要缺点是必须从电网吸收滞后的无功功率，而轻载时功率因数较低，这对船舶电网以及发电机的运行而轻载时功率因数较低，这对船舶电网以及发电机的运行较为不利。本章主要介绍异步电动机的结构及工作原理。较为不利。本章主要介绍异步电动机的结构及工作原理。船舶电

3、气设备与系统 课 件2022-5-30轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系第四章第四章 异步电动机异步电动机本章主要讲解内容本章主要讲解内容第一节第一节 三相异步电动机结构与铭牌数据三相异步电动机结构与铭牌数据第二节第二节 异步电动机的旋转磁场与工作原理异步电动机的旋转磁场与工作原理第三节第三节 异步电动机的定子与转子电路异步电动机的定子与转子电路 第四节第四节 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性三相异步电动机的电磁转矩与机械特性第五节第五节 三相异步电动机工作特性与选择三相异步电动机工作特性与选择第六节第六节 单相异步电动机单相异步电动机船舶电气设备与系统 课 件2022-5-30轮机工程学

4、院船电系轮机工程学院船电系第一节第一节 三相异步电动机结构与铭牌数据三相异步电动机结构与铭牌数据 一、三相异步电动机的基本结构一、三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机按照转子结构形式不同分为鼠笼式和三相异步电动机按照转子结构形式不同分为鼠笼式和 绕线式两种，船舶上大多采用鼠笼式。绕线式两种，船舶上大多采用鼠笼式。图图4-1为一台为一台 三相鼠笼式异步电动机的结构分解图。鼠笼式异步电三相鼠笼式异步电动机的结构分解图。鼠笼式异步电 动机主要由两个基本部分组成：静止不动的定子和可动机主要由两个基本部分组成：静止不动的定子和可 以旋转的转子。定子和转子之间有一很窄的空气隙。以旋转的转子。定子和转子

5、之间有一很窄的空气隙。 此外还有支撑转子的端盖等。此外还有支撑转子的端盖等。船舶电气设备与系统 课 件2022-5-30轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系图图4-1 4-1 三相鼠笼式异步三相鼠笼式异步电动机结构电动机结构船舶电气设备与系统 课 件2022-5-30轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系1.定子定子 三相异步电动机的定子主要是用来产生旋转磁场。它三相异步电动机的定子主要是用来产生旋转磁场。它由机座（外壳）、定子铁心和定子绕组三部分组成。由机座（外壳）、定子铁心和定子绕组三部分组成。 （1）机座与端盖：机座是用来安装定子铁心和固定整）机座与端盖：机座是用来安装定子铁心和固定整个电

6、动机用的，一般用铸铁或铸钢制成。机座也是散热个电动机用的，一般用铸铁或铸钢制成。机座也是散热部件，其外表面有散热片。端盖固定在机座上，端盖上部件，其外表面有散热片。端盖固定在机座上，端盖上设有轴承室，以放置轴承并支撑转子。设有轴承室，以放置轴承并支撑转子。船舶电气设备与系统 课 件2022-5-30轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系（2）定子铁心：定子铁心是电动机磁路的一部分，由）定子铁心：定子铁心是电动机磁路的一部分，由 于异步电动机中产生的是旋转磁场，该磁场相对定于异步电动机中产生的是旋转磁场，该磁场相对定 子以一定的同步转速旋转，定子铁心中的磁通的大子以一定的同步转速旋转，定子铁心中的

7、磁通的大 小及方向都是变化的。小及方向都是变化的。 定子、转子铁芯如图定子、转子铁芯如图4-2所示。所示。 异步电动机常用的定子铁心槽的形状如图异步电动机常用的定子铁心槽的形状如图4-3示。示。船舶电气设备与系统 课 件2022-5-30轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 图图4-3 4-3 定子槽形及槽内线圈布置定子槽形及槽内线圈布置图图4-2 异步电动机定子、转子铁异步电动机定子、转子铁芯形状芯形状船舶电气设备与系统 课 件2022-5-30轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系（3）定子绕组：定子绕组是定子中的电路部分。定子）定子绕组：定子绕组是定子中的电路部分。定子 绕组为三相绕组，即

8、三个完全相同的独立绕组，一绕组为三相绕组，即三个完全相同的独立绕组，一 般采用漆包线绕制。般采用漆包线绕制。 定子绕组的两种接线方法如图定子绕组的两种接线方法如图4-4所示。所示。 接电源接电源图图4-4 4-4 三相异步电动机接线盒三相异步电动机接线盒1U2U2W1W2V1V2W2U2V1U1U1V1V1W1W2W2U2V2W1U1W2V2U2U船舶电气设备与系统 课 件2022-5-30轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系2.转子转子 转子是电动机的旋转部分，其作用是在旋转磁场的作转子是电动机的旋转部分，其作用是在旋转磁场的作用下获得一个转动力矩，以带动生产机械一同转动。异步用下获得一个转

9、动力矩，以带动生产机械一同转动。异步电动机的转子有鼠笼式和绕线式两种型式。两种转子均包电动机的转子有鼠笼式和绕线式两种型式。两种转子均包括转子铁心、转子绕组、转轴、轴承、滑环（仅限绕线式括转子铁心、转子绕组、转轴、轴承、滑环（仅限绕线式中有）等。中有）等。 （1）转子铁心：转子铁心用厚度为）转子铁心：转子铁心用厚度为0.5mm硅钢片叠硅钢片叠成，压装在转轴上，转子硅钢片形状如图成，压装在转轴上，转子硅钢片形状如图4-2（b）所示。）所示。以此片叠成的铁心外圆的表面有均匀分布且与转轴平行的以此片叠成的铁心外圆的表面有均匀分布且与转轴平行的糟，槽内嵌放转子绕组。糟，槽内嵌放转子绕组。 船舶电气设备

10、与系统 课 件2022-5-30轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 （2）鼠笼式转子绕组：鼠笼式转子绕组是裸铜条或由）鼠笼式转子绕组：鼠笼式转子绕组是裸铜条或由铸铝制成。铜条绕组是把裸铜条插入转子铁心槽内，两端铸铝制成。铜条绕组是把裸铜条插入转子铁心槽内，两端用两个端环焊成通路，参见图用两个端环焊成通路，参见图4-5。铸铝绕组是将铝熔化。铸铝绕组是将铝熔化后浇铸到转子铁心槽内，两个端环及冷却用的风翼也同时后浇铸到转子铁心槽内，两个端环及冷却用的风翼也同时铸成。一般小型笼式异步电动机都采用铸铝转子。铸成。一般小型笼式异步电动机都采用铸铝转子。船舶电气设备与系统 课 件2022-5-30轮机工程

11、学院船电系轮机工程学院船电系 （3）绕线式转子绕组：绕线式转子绕组是由漆包铜）绕线式转子绕组：绕线式转子绕组是由漆包铜线绕成的三个完全相同的线圈嵌放到转子铁心的槽口内。线绕成的三个完全相同的线圈嵌放到转子铁心的槽口内。另一端分别接到固定在转轴上的三个滑环（也称集电环）另一端分别接到固定在转轴上的三个滑环（也称集电环）上，滑环间和滑环与转轴间要绝缘。滑环上固定着电刷。上，滑环间和滑环与转轴间要绝缘。滑环上固定着电刷。通过滑环、电刷将转子绕组电路与外电路相连。通常外电通过滑环、电刷将转子绕组电路与外电路相连。通常外电路是呈星形连接的电阻，如图路是呈星形连接的电阻，如图 4-6 所示。通过转子电路所