1、.,1,第五章 交流電動(dòng)機(jī)的工作原理及特性, 了解三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理； 掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性和機(jī)械特性； 掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的連接方法和額定參數(shù)； 掌握三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)等各種特性； 掌握實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)的各種方法及它們的使用場(chǎng)所； 掌握單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理和啟動(dòng)方法； 了解同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性和啟動(dòng)方法。,.,2,51 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,一、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu),三相異步電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩個(gè)部分組成，定子是不動(dòng)的部分，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，在定子和轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。如圖所示。,.,3,異步電動(dòng)

2、機(jī)的結(jié)構(gòu),上一頁(yè),下一頁(yè),返 回,上一節(jié),下一節(jié),圖 6.1.1 三相籠式異步電動(dòng)機(jī)的部件圖,.,4,1.定子,定子由定子鐵心、繞組以及機(jī)座組成。,定子鐵心是磁路的一部分，它由0.5mm的硅鋼片疊壓而成，片與片之間是絕緣的，以減少渦流損耗。定子鐵心的硅鋼片的內(nèi)圓沖有定子槽，槽中安放線圈，如圖所示。硅鋼片鐵心在疊壓后成為一個(gè)整體，固定于機(jī)座上。,.,5,定子繞組是電動(dòng)機(jī)的電路部分。三相電動(dòng)機(jī)的定子繞組分為三個(gè)部分對(duì)稱地分布在定子鐵心上，稱為三相繞組，分別用AX、BY、CZ表示，其中，A、B、C稱為首端，而X、Y、Z稱為末端。,機(jī)座主要用于固定與支撐定子鐵心。中小型異步電動(dòng)機(jī)一般采用鑄鐵機(jī)座。根據(jù)

3、不同的冷卻方式采用不同的機(jī)座型式。,三相繞組接入三相交流電源，三相繞組中的電流定子鐵心中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。,.,6,2.轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子鐵心也是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，由硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子鐵心裝在轉(zhuǎn)軸上。硅鋼片沖片如圖所示。,轉(zhuǎn)子由鐵心與繞組組成。,線繞式和鼠籠式兩種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子構(gòu)造雖然不同，但工作原理是一致的。轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，即產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。,.,7,鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入銅條，再將全部銅條兩端焊在兩個(gè)銅端環(huán)上而組成，如圖所示。,線繞式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組是由線圈繞組放入轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，并分為三相對(duì)稱繞組，與定子產(chǎn)生的磁極數(shù)相同。線繞式轉(zhuǎn)子通過軸上的滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入

4、外加電阻，用以改善啟動(dòng)性能與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，,.,8,對(duì)稱三相繞組 通入對(duì)稱三相電流,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) (磁場(chǎng)能量),磁場(chǎng)繞組切 割轉(zhuǎn)子繞組,轉(zhuǎn)子繞組中 產(chǎn)生 e 和 i,轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中 受到電磁力的作用,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來,機(jī)械負(fù)載 旋轉(zhuǎn)起來,三相交流電能,輸出機(jī)械能量,上一頁(yè),下一頁(yè),返 回,上一節(jié),下一節(jié),二、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理,.,9,二、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理,1定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),假設(shè)每相繞組只有一個(gè)線匝，分別嵌放在定子內(nèi)圓周的6個(gè)凹槽之中?，F(xiàn)將三相繞組的末端X、Y、Z相連，首端A、B、C接三相交流電源。且三相繞組分別叫做A、B、C相繞組。如圖所示。,.,10,假定定子繞組中電流的正方向規(guī)定為從首

5、端流向末端，且A相繞組的電流作為參考正弦量，即 iA的初相位為零，則三相繞組A、B、C的電流（相序?yàn)锳BC）的瞬時(shí)值為：,如圖所示是這些電流隨時(shí)間變化的曲線。,.,11,iB為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從Y端流到B端；,iC為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從C端流到Z端。,按右手螺旋法則確定三相電流產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)，如圖（a）箭頭所示。,iA=0,.,12,iB為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從Y端流到B端；,iA為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從A端流到X端。,此時(shí)的合成磁場(chǎng)如圖（b）所示，合成磁場(chǎng)已從t=0 瞬間所在位置順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了 /3。,iC=0,.,13

6、,iC為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從Z端流到C端；,iA為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從A端流到X端。,此時(shí)的合成磁場(chǎng)如圖（c）所示，合成磁場(chǎng)已從t=0 瞬間所在位置順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了2 /3。,iB=0,.,14,iC為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從Z端流到C端；,iB為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從B端流到Y(jié)端。,此時(shí)的合成磁場(chǎng)如圖（d）所示，合成磁場(chǎng)已從 t=0 瞬間所在位置順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了 。,.,15,按以上分析可以證明：當(dāng)三相電流隨時(shí)間不斷變化時(shí)，合成磁場(chǎng)也在不斷旋轉(zhuǎn)，故稱旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。,2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向,A相繞組內(nèi)的電流超前B相繞組內(nèi)的電流2 /3

7、，而B相繞組內(nèi)的電流又超前C相繞組內(nèi)的電流2 /3，當(dāng)三相交流電的ABC ，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)閺腁BC，即向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。,.,16,如果將定子繞組接至電源的三根導(dǎo)線中的任意兩根線對(duì)調(diào)，例如，將B，C兩根線對(duì)調(diào)，使B相與C相繞組中電流的相位對(duì)調(diào)，如圖所示。,.,17,此時(shí)A相繞組內(nèi)的電流超前C相繞組內(nèi)的電流2 /3，而C相繞組內(nèi)的電流又超前B相繞組內(nèi)的電流2 /3，用上述同樣的分析方法可知，此時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒆優(yōu)锳CB，即向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，如圖所示，即與未對(duì)調(diào)前的旋轉(zhuǎn)方向相反。,由此可見，要改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向，只要把定子繞組接到電源的三根導(dǎo)線中的任意兩根對(duì)調(diào)即可。,.,18,（1

8、）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生,（一）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),上一頁(yè),下一頁(yè),返回,上一節(jié),下一節(jié),圖 6.2.2 二極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),.,19,3.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度,在交流電動(dòng)機(jī)中，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)定子的旋轉(zhuǎn)速度被稱為同步速度，用n0表示。,以上討論的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，具有一對(duì)磁極（磁極對(duì)數(shù)用p表示）即p=1。 從上述分析可以看出，電流變化經(jīng)過一個(gè)周期（變化360電角度），旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間也旋轉(zhuǎn)了一轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)了360機(jī)械角度），若電流的頻率為f，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每分鐘將旋轉(zhuǎn)60f 轉(zhuǎn)，即：,.,20,如果把定子鐵心的槽數(shù)增加1倍（12個(gè)槽），制成如圖所示的三相繞組。,其中，每相繞組由兩個(gè)部分串聯(lián)組成，再將這三相繞組接到對(duì)稱三相電源使通過對(duì)稱三

9、相電流，便產(chǎn)生具有兩對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。如圖所示。,.,21,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,上一節(jié),下一節(jié),.,22,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,上一節(jié),下一節(jié),.,23,三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速,f = 50 Hz 時(shí),不同極對(duì)數(shù)時(shí)的同步轉(zhuǎn)速如下:,表 6.2.1 同步轉(zhuǎn)速,p 為任意值時(shí)：,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,上一節(jié),下一節(jié),.,24,從圖可以看出，對(duì)應(yīng)于不同時(shí)刻，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)到不同位置，此情況下電流變化半個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間只轉(zhuǎn)過了 /2，即1/4轉(zhuǎn)，電流變化一個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間只轉(zhuǎn)了1/2轉(zhuǎn)。,由此可知，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有兩對(duì)磁極（p=2）時(shí)，其旋轉(zhuǎn)速度僅為一對(duì)磁極時(shí)的一半。依次類推，當(dāng)有p對(duì)磁極時(shí)，其轉(zhuǎn)速為：,所以，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度與電流的頻率成正比而與磁級(jí)對(duì)數(shù)成反比。,.,25,5.轉(zhuǎn)差率 S,由工作原理可知：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n（電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速）恒比旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度n0（同步速度）要小。因?yàn)槿绻麅煞N速度相等時(shí)，轉(zhuǎn)子和旋