第四章電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行4.2三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性4.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理4.3單相異步電動(dòng)機(jī)鼠籠式異步交流電動(dòng)機(jī)授課內(nèi)容：基本結(jié)構(gòu)、工作原理、機(jī)械特性、控制方法電動(dòng)機(jī)的分類電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)鼠籠式繞線式異步機(jī)同步機(jī)（用于功率較大，不需要調(diào)速，長(zhǎng)期工作的機(jī)械）（應(yīng)用廣泛）一、三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造

轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子鐵心：和定子鐵心相似，由硅鋼片疊成。

(由0.35mm-0.5mm的硅鋼片疊成)轉(zhuǎn)子繞組：分為籠型和繞線型兩種。

(籠型轉(zhuǎn)子繞組由鑄鋁導(dǎo)條或銅條組成，端部用短路環(huán)短接。繞線型轉(zhuǎn)子繞組和定子繞組相似)轉(zhuǎn)軸：由中碳鋼制成，兩端由軸承支撐，用來(lái)輸出轉(zhuǎn)矩。4.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理定子定子鐵心：由硅鋼片疊成，構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的磁路。

(由0.35mm-0.5mm的硅鋼片疊成)

定子繞組：由銅線繞制而成，構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的電路。機(jī)座：一般由鑄鐵或鑄鋼制成，是電動(dòng)機(jī)的支架。三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造繞線式異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造二、三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇與使用1、三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌Y132M1-4（機(jī)座后有數(shù)字1-6，表示鐵芯長(zhǎng)度的代號(hào)）絕緣等級(jí)B，表示允許的極限溫度1300CY–900C；A—1050C；E—1200C；F–1550C；H—1800C；C>1800C。三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132M-4功率7.5kW頻率50Hz

電壓380V電流15.4A接法Δ

轉(zhuǎn)速1440r/min絕緣等級(jí)B工作方式連續(xù)年月日編號(hào)××電機(jī)廠功率：電動(dòng)機(jī)在銘牌規(guī)定條件下正常工作時(shí)轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率，稱為額定功率或容量。電壓：電動(dòng)機(jī)的額定線電壓。電流：電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)的線電流。頻率：電動(dòng)機(jī)所接交流電源的頻率。轉(zhuǎn)速：額定轉(zhuǎn)速。接線方法：2、三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇

合理選擇電動(dòng)機(jī)關(guān)系到生產(chǎn)機(jī)械的安全運(yùn)行和投資效益。可根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械所需功率選擇電動(dòng)機(jī)的容量，根據(jù)工作環(huán)境選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械對(duì)調(diào)速、起動(dòng)的要求選擇電動(dòng)機(jī)的類型，根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。3、三相異步電動(dòng)機(jī)的安裝與接地電動(dòng)機(jī)的安裝應(yīng)遵循如下原則：（1）有大量塵埃、爆炸性或腐蝕性氣體、環(huán)境溫度40℃以上以及水中作業(yè)等場(chǎng)所，應(yīng)該選擇具有合適防護(hù)型式的電動(dòng)機(jī)。（2）一般場(chǎng)所安裝電動(dòng)機(jī)，要注意防止潮氣。不得已的情況下要抬高基礎(chǔ)，安裝換氣扇排潮。（3）通風(fēng)條件要良好。環(huán)境溫度過(guò)高會(huì)降低電動(dòng)機(jī)的效率，甚至使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱燒毀。（4）灰塵少?；覊m會(huì)附在電動(dòng)機(jī)的線圈上，使電動(dòng)機(jī)絕緣電阻降低、冷卻效果惡化。（5）安裝地點(diǎn)要便于對(duì)電動(dòng)機(jī)的維護(hù)、檢查。電動(dòng)機(jī)的絕緣如果損壞，運(yùn)行中機(jī)殼就會(huì)帶電。一旦機(jī)殼帶電而電動(dòng)機(jī)又沒(méi)有良好的接地裝置，當(dāng)操作人員接觸到機(jī)殼時(shí)，就會(huì)發(fā)生觸電事故。因此，電動(dòng)機(jī)的安裝、使用一定要有接地保護(hù)。在電源中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，采用保護(hù)接中性線，在電動(dòng)機(jī)密集地區(qū)應(yīng)將中性線重復(fù)接地。在電源中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，應(yīng)采用保護(hù)接地。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理轉(zhuǎn)動(dòng)原理：

磁鐵閉合線圈磁極旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)線長(zhǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度切割速度（右手定則）閉合導(dǎo)線產(chǎn)生電流

i（左手定則）通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力1.線圈跟著磁鐵轉(zhuǎn)→兩者轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致

結(jié)論：異步2.線圈比磁場(chǎng)轉(zhuǎn)得慢

實(shí)際的異步電動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)子之所以轉(zhuǎn)動(dòng)，是由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生U1V2W1V1W2異步機(jī)中,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)代替了旋轉(zhuǎn)磁極(?)電流出(

)電流入U(xiǎn)2

三相對(duì)稱繞組通入三相對(duì)稱電流就形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得其它電流角度下的磁場(chǎng)方向：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速大小

一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過(guò)360°。則

同步轉(zhuǎn)速（旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度）為：AXYCBZAXYCBZAXYCBZ極對(duì)數(shù)（P）的概念A(yù)XBYCZ此種接法下，合成磁場(chǎng)只有一對(duì)磁極，則極對(duì)數(shù)為1。即：AXYCBZ極對(duì)數(shù)（P）的改變C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'

將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內(nèi)。形成的磁場(chǎng)則是兩對(duì)磁極。AXBYCZ極對(duì)數(shù)C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'極對(duì)數(shù)和轉(zhuǎn)速的關(guān)系三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速極對(duì)數(shù)每個(gè)電流周期磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)的空間角度同步轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速:電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向一致，但

異步電動(dòng)機(jī)無(wú)轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)無(wú)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無(wú)轉(zhuǎn)子電流提示：如果

轉(zhuǎn)差率（s）的概念：異步電機(jī)運(yùn)行中:轉(zhuǎn)差率為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之差。即：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間:（轉(zhuǎn)差率最大）旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向

方法：和電源相接的任意兩相互換，就可實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)UVWM3~電源UVWM3~電源§4.2三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特征一、機(jī)械特性

三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n隨電磁轉(zhuǎn)矩T變化的特性，其關(guān)系曲線n=f（T），如右圖三個(gè)重要轉(zhuǎn)矩n0Tn（牛頓?米）nN額定轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在額定電壓下，以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，輸出額定功率

時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩。(1)（電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)矩。）

如果電機(jī)將會(huì)因帶不動(dòng)負(fù)載而停轉(zhuǎn)。最大轉(zhuǎn)矩：(2)電機(jī)帶動(dòng)最大負(fù)載的能力。Tn0n三相異步機(jī)過(guò)載系數(shù)：也叫最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)

工作時(shí)，一定令負(fù)載轉(zhuǎn)矩，否則電機(jī)將停轉(zhuǎn)。致使電機(jī)嚴(yán)重過(guò)熱。注意：

（1）三相異步機(jī)的和電壓的平方成正比，所以對(duì)電壓的波動(dòng)很敏感，使用時(shí)要注意電壓的變化。

（2）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：(3)電機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩。Tn0n體現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)帶載起動(dòng)的能力。若電機(jī)能起動(dòng)，否則將起動(dòng)不了。Tst=KstTNKst為啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)一般為二、空載運(yùn)行

電動(dòng)機(jī)軸上不帶負(fù)載，輸出機(jī)械功率為零，這種運(yùn)行狀態(tài)稱為空載運(yùn)行。由于空載時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n2接近同步轉(zhuǎn)速n1，故轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流近似為零，電磁轉(zhuǎn)矩也近似為零。定子繞組中的線電流稱為空載電流，它用于建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。三、有載運(yùn)行

電動(dòng)機(jī)軸上帶負(fù)載時(shí)，輸出機(jī)械功率，這種運(yùn)行狀態(tài)稱為電動(dòng)機(jī)的有載運(yùn)行。當(dāng)軸上帶負(fù)載時(shí)，隨著負(fù)載阻力矩的增加，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n2逐漸降低，轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電流增加，從而產(chǎn)生較大的電磁轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)負(fù)載工作。當(dāng)定子繞組中I1=IN時(shí)，稱滿載運(yùn)行；I1＞IN，稱為過(guò)載運(yùn)行；當(dāng)I1<IN時(shí),稱輕載。

4.3單相異步電動(dòng)機(jī)

單相異步電動(dòng)機(jī)是利用單相交流電源供電的一種小容量交流電動(dòng)機(jī)，功率約在8W～750W之間。單相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低廉,維修方便等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于如冰箱、電扇、洗衣機(jī)等家用電器及醫(yī)療器械中。但與同容量的三相異步電動(dòng)機(jī)相比，單相異步電動(dòng)機(jī)的體積較大、運(yùn)行性能較差、效率較低。單相異步電動(dòng)機(jī)有多種類型，目前應(yīng)用最多的是電容分相的單相異步電動(dòng)機(jī)，這實(shí)際上是一種兩相運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，下面先就這種電動(dòng)機(jī)進(jìn)行介紹。

一．電容分相式三相異步電動(dòng)機(jī)

1、結(jié)構(gòu)

單相異步電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上與三相籠形異步電動(dòng)機(jī)類似，轉(zhuǎn)子繞組也為一籠形轉(zhuǎn)子。定子上有一個(gè)單相工作繞組和一個(gè)啟動(dòng)繞組，為了能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在啟動(dòng)繞組中還串聯(lián)了一個(gè)電容器，其結(jié)構(gòu)如圖所示。2．工作原理

為了能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，利用啟動(dòng)繞組中串聯(lián)電容實(shí)現(xiàn)分相，其接線原理如左下圖所示。只要合理選擇參數(shù)便能使工作繞組中的電流與啟動(dòng)繞組中的電流相位相差90°，分相后兩相波形如右下圖所示。設(shè)則iUiZ

如同分析三相繞組旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一樣，將正交的兩相交流電流通入在空間位置上互差90°的兩相繞組中，同樣能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，如圖所示。

與三相異步電動(dòng)機(jī)相似，只要交換啟動(dòng)繞組或工作繞組兩端與電源的連接便可改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向。二、罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)定子鐵心由硅鋼片疊壓而成，而磁極的形式可分為：突極式和隱極式兩種，突極式最為常見(jiàn)。