异步电动机 定义： 由定子绕组形成的旋转磁场 与转子绕组中感应电流的磁场 相互作用而产生电磁转矩驱动 转子旋转的交流电动机。 u转子是可转动的导体，通 常多呈鼠笼状。定子是电 动机中不转动的部分，主 要任务是产生一个旋转磁 场。旋转磁场并不是用机 械方法来实现。而是以交 流电通于数对电磁铁中， 使其磁极性质循环改变， 故相当于一个旋转的磁 场。依据所用交流电的种 类有单相电动机和三相电 动机，单相电动机用在如 洗衣机，电风扇等；三相 电动机则作为工厂的动力 设备等。 由单相交流电源供电的异步电动机称为单相交流异步电动机。家 用电器及医疗器械中都使用单相交流异步电动机。单相交流异步电 动机具有结构简单、成本低廉、噪声小等优点；但它与同容量的三 相异步电动机比较，体积较大，功率因数、效率及过载能力都较 低。单相交流异步电动机只做成小容量的，一般不到 1kw 。 与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省 各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线 式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价 格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相 异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷 与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和 调节电动机的转速。 单相异步电动机 u单相异步电动机主要由固定不动的定子和旋转的转子两部 分组成，定、转子之间有气隙. 铁心：由厚度为0.5mm的低硅钢片 叠装而成，构成磁路，嵌放定子绕 组。为了嵌放定子绕组，在定子冲 片中均匀地冲制若干个形状相同的 槽。槽形有三种：半闭口槽、半开 口槽、开口槽 。半闭口槽适用于 小型异步电机，其绕组是用圆导线 绕成的。半开口槽适用于低压中型 异步电机，其绕组是成型线圈。开 口槽适用于高压大中型异步电机， 其绕组是用绝缘带包扎并浸漆处理 过的成型线圈。 定子结构 绕组：构成电路部分。其作用是感 应电动势、流过电流、实现机电能 量转换。定子绕组在槽内部分与铁 心间必须可靠绝缘，槽绝缘的材 料、厚度由电机耐热等级和工作电 压来决定。 单相异步电动机转子结构 铁心：由厚度为0.5mm的低 硅钢片叠装而成，构成磁 路。 转轴：支撑转子铁心和输出 机械转矩。 绕组：构成电路部分。分为 ：笼形绕组和绕线式绕组。 当单相交流异步电动机通入单相交流电时，不能产生旋转磁场， 而只是产生脉动磁场。如图所示，在向单相定子绕组中通入按正弦规 律变化的单相交流电后，当电流在正半周及负半周不断交变时，其产 生的磁场大小及方向也在不断变化（按正弦规律变化），但磁场的轴 线则沿纵轴方向固定不动，我们把这样的磁场称为脉动磁场。当转子 静止不动时，转子导体中的合成感应电动势及电流均为“0”，即合 成转矩为“0”，因此转子没有启动转矩。故单相异步电动机如不采 取一定措施，则电动机不能自行启动。 单相电动机的启动 要解决电动机的启动问题，关键是使转子产生 启动转矩，为此必须采用某些特殊启动装置。通 常，在单相交流异步电动机的定子上嵌装两套绕 组，一个是主绕组（工作绕组），用以产生主磁 场；另一个是副绕组（启动绕组），用来与主绕 组共同作用，产生合成的旋转磁场，使电动机得 到启动转矩。单相交流异步电动机根据其启动方 法或运行方法不同，一般可分为以下几种基本形 式：单相电容运行异步电动机、单相电容启动异 步电动机、单相电阻启动异步电动机、单相电容 启动和运行异步电动机、单相罩极式异步电动 机。 三相异步电动机的工作原理及结构 结构 三相异步电动机的种类很多，但各类三相异步电动机的基本结 构是相同的，它们都由定子和转子这两大基本部分组成，在定子 和转子之间具有一定的气隙。此外，还有端盖、轴承、接线盒、 吊环等其他附件，如图所示。 封闭式三相笼型异步电动机结构图 1轴承；2前端盖；3转轴；4接线盒；5吊环；6定子铁心； 7转子；8定子绕组；9机座；10后端盖；11风罩；12风扇 定子部分 定子是用来产生旋转磁场的。三相电动机的定子一般由外 壳、定子铁心、定子绕组等部分组成。 （1）外壳 三相电动机外壳包括机座、端盖、轴承盖、接线盒及吊环等部 件。 机座：铸铁或铸钢浇铸成型，它的作用是保护和固定三相电动 机的定子绕组。中、小型三相电动机的机座还有两个端盖支承着 转子，它是三相电动机机械结构的重要组成部分。通常，机座的 外表要求散热性能好，所以一般都铸有散热片。 端盖：用铸铁或铸钢浇铸成型，它的作用是把转子固定在定子 内腔中心，使转子能够在定子中均匀地旋转。 轴承盖：也是铸铁或铸钢浇铸成型的，它的作用是固定转子，使 转子不能轴向移动，另外起存放润滑油和保护轴承的作用。 接线盒：一般是用铸铁浇铸，其作用是保护和固定绕组的引出线 端子。 吊环：一般是用铸钢制造，安装在机座的上端，用来起吊、搬抬 三相电动机。 （2）定子铁心 异步电动机定子铁心是电动机磁路的一部分，由 0.35mm0.5mm厚表面涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压 而成，如图3.2所示。由于硅钢片较薄而且片与片之 间是绝缘的，所以减少了由于交变磁通通过而引起的 铁心涡流损耗。铁心内圆有均匀分布的槽口，用来嵌 放定子绕圈。 （a）定子铁心 （b）定子冲片 图 定子铁心及冲片示意图 （3）定子绕组 定子绕组是三相电动机的电路部分， 三相电动机有三相绕组，通入三相对称电 流时，就会产生旋转磁场。三相绕组由三 个彼此独立的绕组组成，且每个绕组又由 若干线圈连接而成。每个绕组即为一相， 每个绕组在空间相差120电角度。线圈由绝 缘铜导线或绝缘铝导线绕制。中、小型三 相电动机多采用圆漆包线，大、中型三相 电动机的定子线圈则用较大截面的绝缘扁 铜线或扁铝线绕制后，再按一定规律嵌入 定子铁心槽内。定子三相绕组的六个出线 端都引至接线盒上，首端分别标为U1, V1, W1 ，末端分别标为U2, V2, W2 。这六个出 线端在接线盒里的排列如图所示，可以接 成星形或三角形。 （a）星形连接 （b）三角形连接 定子绕组的联结 转子部分 1、三相异步电动机的转子铁心： 作用：作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。 构造：所用材料与定子一样，由0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢 片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组。通常用定子铁心冲落后的硅 钢片内圆来冲制转子铁心。一般小型异步电动机的转子铁心直接压装在转轴 上，大、中型异步电动机（转子直径在300400毫米以上）的转子铁心则借 助与转子支架压在转轴上。 2、三相异步电动机的转子绕组 作用：切割定子旋转磁场产生感应电动势及电 流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。 构造：分为鼠笼式转子和绕线式转 子。 鼠笼式转子：转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两 个环行的端环组成。若去掉转子铁心，整个绕组的外形像 一个鼠笼，故称笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子 绕组，对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而 成。鼠笼转子分为：阻抗型转子、单鼠笼型转子、双鼠笼 型转子、深槽式转子几种，起动转矩等特性各有不同。 （a）铜排转子 （b）铸铝转子 笼形转子绕组 （2）绕线式转子：绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕 组，一般接成星形，三个出线头接到转轴的三个集流环上，再通过电刷 与外电路联接。 特点：结构较复杂，故绕线式电动机的应用不如鼠笼 式电动机广泛。但通过集流环和电刷在转子绕组回路中串入附加电阻等 元件，用以改善异步电动机的起、制动性能及调速性能，故在要求一定 范围内进行平滑调速的设备，如吊车、电梯、空气压缩机等上面采用。 其他部分 其他部分包括端盖、风扇等。端盖除了起防护作用外，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电动 机。三相异步电动机的定子与转子之间的空气隙，一般仅为 0.2mm1.5mm。气隙太大，电动机运行时的功率因数降低； 气隙太小，使装配困难，运行不可靠，高次谐波磁场增强，从 而使附加损耗增加以及使启动性能变差。 三相异步电动机接线 三相电压：三个不同的发电机，发的都是交流电，电 流电压都是正弦波，但是这三个发电机的正弦波在同 一瞬间正弦波的值却不一样，一个如果是零度的正弦 波，第二个就是120度，第三个就是240度，当然第三 个与第一个也相差120度。它们的这种差值是固定的， 这种角度的差值就叫相位差，所谓三相电，就是存在 三个相位差的电源。 U、V、W称为三相，相与相之间的电压是线电压。 相与中心线之间称为相电压。 三相电压就是相与相之间的电压（线电压），世界各 国的电压标准有多种，三相电压220V是一种，三相 380V又是一种。目前我国三相电压标准为380V，每一 相之间的频率都是一样。 一般三相异步电动机的接线盒中有六根引出线,标有U1 、V1 、W1、U2、V2、W2。其中：U1 U2是第一相绕 组的两端；V1 V2是第二相绕组的两端；W1 W2是第 三相绕组的两端。 如果U1、V1 、W1分别为三相绕组的始端(头) ,则U2、 V2、W2是相应的末端(尾)。这六个引出线端在接电源 之前,相互间必须正确联接。联接方法有星形(Y)联接和 三角形联接两种。 （a）星形连接 （b）三角形连接 图3.3 定子绕组的联结 星形接法的三相电压，线电压是相电压的3倍，而线电流 等于相电流。当三相负载平衡时，即使连接中性线，其上也没 有电流流过。三相负载不平衡时，应当连接中性线，否则各相 负载将分压不等。 三角形接法的三相电压，线电压等于相电压，而线电流等 于相电流的3倍。 通常三相异步电动机自3kW以下者,联接成星形;自4kW以上 者, 联接成三角形。 三相异步电动机星、角接法的转换 ： 开关向上连接时为三 角形连接； 开关向下连接时为Y 形连接 三相异步电动机的调速方式 u 变频调速方法 变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调 速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可 分成交流直流交流变频器和交流交流变频器两大类，目前国内 大都使用交直交变频器。其特点： 1、效率高，调速过程中没有附加损耗； 2、应用范围广，可用于笼型异步电动机； 3、调速范围大，特性硬，精度高； 4、技术复杂，造价高，维护检修困难。 该方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。 u 串级调速方法 串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来 改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加 电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或 转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电 机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串 级调速， 其特点为： 1、可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高； 2、装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速 70%90%的生产机械上； 3、调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产； 4、晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。 该方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。 u 变极数调速方法 这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极 对数达到调速目的，特点如下： 1、具有较硬的机械特性，稳定性良好； 2、无转差损耗，效率高； 3、接线简单、控制方便、价格低； 4、有级调速，级差较大，不能获得平滑调速； 5、可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调 速特性。 该方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、 起重设备、风机、水泵等。 三相异步电动机的安装要求 电动机应妥善接地，接线盒内右下方有接地螺钉，必要时也可利 用电动机的底脚或法兰盘固定螺栓接地。 电动机铭牌上有规定的星形联结和三角形联结，我国3kW以下电 动机采用星形联结，3kW以上电