第三章 三相异步电动机三相异步电机主要用作电动机，拖动 各种生产机械。结构简单、制造、使用和 维护方便，运行可靠，成本低，效率高， 得以广泛应用。但是，功率因数低、起动 和调速性能差。第三章 三相异步电动机电磁直流电动机永磁直流电动机无刷直流电动机电动机直流电动机交流电动机有刷直流电动机单相电动机三相电动机稀土永磁直流电 动机 铁氧体永磁直流 电动机铝镍钴永磁直流 电动机 串励直流电动机 并励直流电动机 他励直流电动机 复励直流电动机 1、按工作电源种类划分 1一、电动机的分类第三章 三相异步电动机电动机直流电动机同步电动机 异步电动机 磁滞同步电动机永磁同步电动机磁阻同步电动机感应电动机 交流换向器电动机 三相异步电动机单相异步电动机罩极异步电动机 2、按结构和工作原理划分推斥电动机 单相串励电动机 交直流两用电动机 第三章 三相异步电动机电动机电容起动式单相异步电动机 电容运转式单相异步电动机 电容起动运转式单相异步电动机 分相式单相异步电动机 电动机驱动用电动机 控制用电动机 电动工具用电动机家电用电动机通用小型机械设备用电动机步进电动机 伺服电动机 3.起动与运行方式划分5.按用途划分4、按转子的结构划分电动机鼠笼型异步电动机 绕线型异步电动机 第三章 三相异步电动机电动机低速电动机 高速电动机 恒速电动机 调速电动机 齿轮减速电动机 电磁减速电动机 力矩电动机 爪极同步电动机 有级恒速电动机无级恒速电动机有级变速电动机无级变速电动机电磁调速电动机 直流调速电动机 PWM变频调速电动机 开关磁阻调速电动机 6、按运转速度划分返回第三章 三相异步电动机3.1.1三相异步电动机的基本结构一、定子部分 1.定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成导磁部分。 2、定子绕组：放在定子铁心内圆槽内导电部分。 3、机座：固定定子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。 二、转子部分 1、转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。 2、转子绕组： 1）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根 裸导条，形成一个多相对称短路绕组。2）绕线式转子：转子绕 组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件所能允许达到 的最小值。三、气隙第三章 三相异步电动机第三章 三相异步电动机按转子结构分：绕线型异步电动机鼠笼型异步电动机继续继续第三章 三相异步电动机下面是它主要部件的拆分图。右图是一台三相鼠笼型异步电 动机的外形图。第三章 三相异步电动机鼠笼型转子 铁心和绕组 结构示意图三相绕线型 转子结构图返回第三章 三相异步电动机第三章 三相异步电动机3.1.2 三相异步电动机的基本工作原理U2U1W2V1W1V2n一、转动原理 1、电生磁：三相对称绕组通 往三相对称电流产生圆形旋转 磁场。2、磁生电：旋转磁场切割转 子导体感应电动势和电流。3、电磁力：转子载流（有功 分量电流）体在磁场作用下受 电磁力作用，形成电磁转矩， 驱动电动机旋转，将电能转化 为机械能。第三章 三相异步电动机二、转差率转差率是异步电机的一个基本物理量，它反映电机的各种 运行情况。转子未转动时，电机理想空载时，作为电动机，转速在范围内变化，转差率在01范围内变。负载越大，转速越低，转差率越大；反之，转差率越小。 转差率的大小能够反映电机的转速大小或负载大小。电机的转 速为：额定运行时，转差率一般在0.010.06之间，即电机转速接 近同步速。同步转速与转子转速之差与同步转速的比值称为转差率，用 s表示，即：第三章 三相异步电动机三、异步电机的三种运行状态根据转差率的大小和正负,异步电机有三种运行状态机械能转变为电 能电能和机械能变 成内能电能转变为机 械能能量关系制动制动驱动电磁转矩转差率转速外力使电机快速 旋转外力使电机沿磁 场反方向旋转定子绕组接对 称电源实现发电机电磁制动电动机状态第三章 三相异步电动机3.1.3 型号和额定值 一、型号 例:第三章 三相异步电动机第三章 三相异步电动机额定值关系有：额定运行状态时加在 定子绕组上的线电压.额定条件下转轴上 输出的机械功率。在额定运行状态下流 入定子绕组的线电流.额定运行时电 动机的转速.二、额定值第三章 三相异步电动机三相异步电动机的定子部分在结构上和同步电动机 的定子部分完全相同。对中、小容量的低压异步电动机，通常定子三相绕 组的六个出线头都引出，这样可根据需要灵活 地接成“Y”形或“D”形。U1 V1 W1U1 V1 W1W2 U 2 V2W2 U2 V2D联结Y联结三、接线第三章 三相异步电动机3.2交流电机的绕组3.2.1 交流绕组的基本知识一、基本要求和分类1）三相绕组对称；2）力求获得最大的电动势和磁动势；3）绕组的电动势和磁动势的波形力求接近正弦；4）节省用铜量；5）绕组的绝缘和机械强度可靠，散热条件好；6）工艺简单、便于制造、安装和检修。第三章 三相异步电动机二、交流绕组的基本概念1、极距两个相邻磁极轴线之间沿定子铁心内表面的距离。若定子的 槽数为Z，磁极对数为p，则极距：2、线圈节距一个线圈的两个有效边之间所跨的距离称为线圈的节距。3、电角度第三章 三相异步电动机4、槽距角相邻两个槽之间的电角度：6、相带每个极面下的导体平均分给各相，则每一相绕组在每个极 面下所占的范围，用电角度表示称为相带。每一个极面下每相所占的槽数为5、每极每相槽数第三章 三相异步电动机3.2.2 三相单层绕组单层绕组的每个槽内只放一个线圈边，电机的线圈总数等于 定子槽数的一半。单层绕组分为链式、交叉式和同心式绕组。一、单层链式绕组单层链式绕组由形状、几何尺寸和节距相同的线圈连接而 成，整个外形如长链。链式绕组的每个线 圈节距相等并且制造方 便；线圈端部连线较短 并且省铜。主要用于 q=2的4、6、8极小型三 相异步电动机。第三章 三相异步电动机二、单层交叉式绕组单层交叉式绕组由线圈数和节距不相同的两种线圈组构成， 同一组线圈的形状、几何尺寸和节距均相同，各线圈组的端部互 相交叉。交叉式绕组由 两大一小线圈交叉 布置。线圈端部连 线较短，有利于节 省材料，并且省铜 。广泛用于q1的且 为奇数的小型三相 异步电动机。第三章 三相异步电动机三、单层同心式绕组同心式绕组由几个几何尺寸和节距不等的线圈连成同心 形状的线圈组构成。同心式绕组端 部连线较长，适用 于q=4、6、8等偶 数的2极小型三相 异步电动机。第三章 三相异步电动机优点不适宜于大 中型电机元件少，结构简 单，嵌线方便， 槽内无层间绝缘广泛应用于10kW以下的 异步电动机定子绕组单层绕组为 整距绕组缺点电动势和磁动 势波形较差铁损和噪 声较大起动性 能较差三相 单层 绕组 的优 缺点第三章 三相异步电动机3.2.3 三相双层绕组双层绕组每个槽内放上、下两层线圈的有效边，线圈的每 一个有效边放在某一槽的上层，另一个有效边则放置在相隔为 y 的另一槽的下层。双层绕组分双层叠绕组（如图2a=1）和双层波绕组（略）。第三章 三相异步电动机双层绕组的特点：1）线圈数等于槽数；2）线圈数组数等于极数，也等于最大并联支路数；3）每相绕组的电动势等于每条支路的电动势。优 点可以选择最有利的节 距，使电动势和磁动 势波形更接近正弦波所有线圈的形状 和尺寸相同，便 于实现机械化端部排列整齐 机械强度高可组成较 多的并联 支路缺点嵌线 困难用铜 量大第三章 三相异步电动机3.3交流电机绕组的感应电动势 3.3.1 线圈的感应电动势及短距系数一、一根导体的电动势二、整距绕组的电动势每个整距绕组由Nc个相同和线匝组成，每个整距线圈的 电动势:电动势频率:电动势大小:电动势波形:随时间变化的波形 取决于气隙磁密在 空间的分布波形第三章 三相异步电动机三、短距线圈的电动势每个短距线圈的电动势:称为短距系数： 线圈短距时电动势 比整距时打的一个 折扣第三章 三相异步电动机3.3.2 线圈组的感应电动势及分布系数一组线圈由q个线圈组成,若q个线圈为集中绕组时,各线圈 电动势大小相等、相位相同，线圈组电动势为:若q个线圈为分布绕组,放在q个槽内,各线圈电动势大小相同 ,相位相差电角度,电动势为:称为基波分布系数: 线圈组电动势等于集 中线圈组电动势打的 一个折扣.称为基波绕组 系数。第三章 三相异步电动机3.3.3 一相绕组的基波感应电动势一绕组有2a条支路，一条支路由若干个线圈组路串联组成。 一相绕组的基波电动势为一条支路的基波电动势一、一相绕组的基波电动势对单层绕组：对双层绕组：第三章 三相异步电动机二、短距绕组、分布绕组对电动势波形的影响对V次谐波：第三章 三相异步电动机改善电动势波形的方法:（）采用短距绕组来削弱高次谐波（）采用分布绕组来削弱高次谐波改善主磁极磁场的分布改善交流绕组的构成，削弱谐波电动势采用接线消除线电动势中的三及其倍数的奇次谐波