电机拖动-三相感应电动机的基本原理(1)
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1、目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出电机拖动基础及机械特性仿真电机拖动基础及机械特性仿真 第第3章章 交流异步电动机的基础知识交流异步电动机的基础知识目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出本章主要研究本章主要研究交交流流异步异步电电动动机机的结构与工作原理的结构与工作原理，从基本电磁关系分从基本电磁关系分析交流异步电动机的结构及基本运行方式，从交流电动机的析交流异步电动机的结构及基本运行方式，从交流电动机的电电磁平衡、磁平衡、功率平衡和转矩平衡方程式；分析交功率平衡和转矩平衡方程式；分析交流流异步电动机的三相旋转磁场的异步电动机的三相旋转磁场的形成和特点。形成和特点。 3 3.1 .1
2、交交流流异步异步电电动动机的机的结构和铭牌结构和铭牌 3 3.2 .2 交交流流异步异步电电动动机的机的磁场磁场 3 3.3 .3 交交流流异步异步电电动动机的机的工作原理和转差率工作原理和转差率 3 3.4 .4 交交流流异步异步电电动动机的机的功率和转矩功率和转矩目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出3.1 交流异步电动机的结构和铭牌交流异步电动机的结构和铭牌 3.1.1、交流异步电动机的分类与结构 交流异步电动机在工农业各种机械负载中，都被广泛采用，它的品种规格很多，按照不同的特征一般分类如下： 按照转子结构型式分： （1）鼠笼型异步电动机。 （2）绕线型异步电动机。 按机壳防护型式分
3、： （1）防护式能防止水滴、尘土、铁屑或其他物体上方或斜上方落入电动机内部，适用于较清洁的场所。 （2）封闭式能防止水滴、尘土、铁屑或其他物体从任意方向侵入电动机内部（但密封），适用于灰砂较多的场所，如拖动碾米机、球磨机及防止机械等。 （3）开启式电机除必要的支撑结构外，转动部分及绕组没有专门的防护，与外界空气直接接触。散热性能较好。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 感应电动机也是由定子和转子两大部分组成。定转子之间为气隙，感应电动机的气隙比其它类型的电机要小得多，一般为（0.25-2.0）mm，气隙的大小对感应电动机的性能影响很大。 机座：感应电动机的机座仅起固定和支撑定子铁心的作用
4、，一般用铸铁铸造而成。根据电动机防护方式、冷却方式和安装方式的不同，机座的形式也不同。 定子铁心定子铁心：由厚0.5mm的硅钢 片冲片叠压而成，铁心内圆有 均匀分布的槽，用以嵌放定子 绕组，冲片上涂有绝缘漆（小 型电动机也有不涂漆的）作为 片间绝缘以减少涡流损耗，感 应电动机的定子铁心是电动机 磁路的一部分。定子铁心与机座目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 定子绕组定子绕组：三相感应电动机的定子绕组是一个三相对称绕组， 它由三个完全相同的绕组所组成，每个绕组即为一相， 三个绕组在空间相差120电角度，每相绕组的两端分别用u1-u2，v1-v2，w1-w2表示，可以根据需要接成星形或三角形
5、。 转子铁心转子铁心：作用和定子铁心相同，一方面作为电动机磁路一部分，一方面用来安放转子绕组。转子铁心也是用厚0.5mm的硅钢片叠压而成，套在转轴上。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 包括端盖、风扇等。 端盖除了防护作用外，在端盖上还装有轴承，用以支撑转子轴。 风扇则用来通风冷却。轴轴出线盒出线盒风罩风罩风风扇扇转子转子定子定子机座机座吊环吊环轴承轴承感应电动机结构图感应电动机结构图目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出三相异步电动机的主要零部件的构造目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出感应电动机在铭牌上表明的主要额定值：1)额定容量额定容量PN 指转轴上输出机械功率，单位是kW
6、.2)额定电压额定电压UN 指加在定子绕组上的线电压，单位V、kV。3)额定电流额定电流IN 指输入定子绕组的线电流，单位是A。4)额定转速额定转速nN 单位是转/分（r/min）。5)额定频率额定频率fN指电动机所接电源的频率，单位是Hz。我国的工频频率为50Hz。第二种防护形式（防水）的等级第一种防护形式（防尘）的等级目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出6）绝缘等级 绝缘等级决定了电动机的容许温升，有时也不标明绝缘等级而直接标明容许温升。7）接法 用Y或表示。表示在额定运行时，定子绕组应采用的联接方式 。8）转子绕组的开路电压）转子绕组的开路电压 指转子接额定电压，转子绕组开路时转子线
7、电压，单位是V。9）转子绕组的额定电流）转子绕组的额定电流 单位是A。 若是绕线转子感应电动机，则还应有： 铭牌上除了上述的额定数据外，还表明了电动机的型号，型 号 一般用来表示电动机的种类和几何尺寸的大小等。 中心高表示电动机的直径大小 防护形式的数字数字越大，表示防护的能力越强。 对于系列电动机，铭牌上有时也不标防护型式。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 Y Y系列 是一般用途的小型笼型电动机系列，取代了原先的JO2系列。额定电压为380V，额定频率为50Hz，功率范围为（0.55-90）kW，同步转速为（70-3000）r/min，外壳防护型式为IP44和IP23两种，B级绝缘。
8、 JDOJDO2 2系列 该系列是小型三相多速感应电动机系列。它主要用于各式机床以及起重传动设备等需要多种速度的传动装置。 JR JR系列 该系列是中型防护式三相绕线转子感应电动机系列，容量为（45-410）kW。 YRYR系列 是一种大型三相绕线子感应电动机系列，容量为（250-2500）kW，主要用于冶金工业和矿山中。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出3.1.4、国产中小型异步电动机的简介（1）、异步电动机的型号型号一般用来表示电动机的种类和几何尺寸的大小等。如新系列的感应电动机用字母Y表示，并用中心高度表示电动机的直径大小；铁心长度分别用字母S、M、L表示，S最短，L最长；电动机的
9、防护形式由字母IP和二个数字表示，I是（International国际）、P是（Protection防护）IP后面第一个数字代表第一种防护形式（防尘）等级、第二个数字代表第二种防护形式（防水）等级，数字越大，则表示防护能力越强。如化工防腐蚀用的封闭式铝线异步电动机：目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出又如2、国产中小型异步电动机的主要系列、国产中小型异步电动机的主要系列Y系列 是一般用途的小型笼型电动机系列，是取代了原先的JO2系列。额定电压380V，额定频率50HZ，功率（0.5590），同步转速(7003000r/min)，防护型式为IP44和IP23，绝缘等级为B。JDO2系列 是小
10、型三相多速感应电动机系列。主要用于各式车床以及起重机传动设备。JR系列 是中型防护式三相绕线型转子感应电动机系列，容量（40410），YR系列 是一种大型的三相绕线型转子感应电动机系列，容量（2502500），主要用于冶金工业和矿山。JO、JO2系列 是一种老的型号。封闭式三相笼型异步电动机，主要应用于一般的拖动形式。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出32 交流异步电动机的磁场交流异步电动机的转子之所以会旋转，并实现能量转换，是因为定子和转子之间的气隙内存在着一个旋转磁场。3.2.1、三相异步电动机的定子绕组 在制造电动机绕组时，都是先用绕线模板把导线绕成线圈，然后按一定规律把圈嵌入铁心
11、槽内，再联接成绕组。由于线圈是组成绕组的元件，所以称为绕组元件1、异步电动机三相交流绕组的要求与分类（1）对三相交流绕组的基本要求1) 每相绕组的阻扰要求相等，即每相绕组的匝数、形状都是相同的。2) 在一定数目的导体下，能获得较大的电动势和磁动势。3) 电动势和磁动势的波形力求接近正弦波，要求电动势和磁动势中的谐波分量应尽可能小。4) 对基波而言，三相电动势和磁动势必须对称。5) 用铜量少，绝缘性能可靠，制造、维修方便。（2）交流绕组的分类三相交流绕组按照槽内元件边的层数，分为单层绕组和双层绕组。单层绕组按联接方式 不同可分为等元件、链式、交叉链式和同心式绕组等。双层绕组则分为双层叠绕组和波绕
