項(xiàng)目五電動(dòng)機(jī)任務(wù)二交流電動(dòng)機(jī)5.2.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)定子轉(zhuǎn)子

機(jī)座是電動(dòng)機(jī)的支架，通常用鑄鐵或鑄鋼制成。定子：機(jī)座定子鐵芯鐵芯硅鋼片

異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯是由0.5mm厚的硅鋼片疊壓制成。定子鐵芯內(nèi)圓沖有分布槽。定子鐵芯構(gòu)成異步電動(dòng)機(jī)磁路的一部分。定子繞組定子繞組是由漆包線繞制而成，嵌入到定子鐵芯槽中。構(gòu)成電機(jī)電路的一部分。三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的接線方式：轉(zhuǎn)子：一般用45號(hào)鋼制成，用來傳遞電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子鐵芯也是由0.5mm厚的硅鋼片疊壓制成。在其內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，用來嵌放轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子鐵芯構(gòu)成電動(dòng)機(jī)磁路的又一部分。轉(zhuǎn)子鐵芯鐵芯硅鋼片轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組大部分是澆鑄鋁籠型，大功率也有銅條制成的籠型轉(zhuǎn)子導(dǎo)體。轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成電動(dòng)機(jī)電路的另一部分。轉(zhuǎn)軸電刷繞線式異步電動(dòng)機(jī)：轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)子鐵芯固定在轉(zhuǎn)軸上的三個(gè)銅滑環(huán)。Y接三相轉(zhuǎn)子繞組分別與三個(gè)銅滑環(huán)相聯(lián)。變阻器電刷與滑環(huán)緊壓，并通過輸電線與變阻器相聯(lián)。5.2.2三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理NS模型電機(jī)的定子磁極模型電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組n0FFnU1V1W1U2V2W2×××NSωt=00iωt1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)：U1V1W1U2V2W20iωt×××NSn0ωt=120°ωt=0U1V1W1U2V2W2×××NSn0ωt=240°0iωtωt=0ωt=120°U1V1W1U2V2W2×××NSn0ωt=360°0iωtωt=0ωt=120°ωt=240°U1V1W1U2V2W2×××n0NSFF在電動(dòng)機(jī)對(duì)稱三相定子繞組中通入對(duì)稱三相交流電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流載流導(dǎo)體受電磁力的作用形成力偶力偶對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)軸形成電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子順著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來。

實(shí)際應(yīng)用中，把電動(dòng)機(jī)與電源相連的三相電源線調(diào)換任意兩根后，即可改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速：磁極對(duì)數(shù)：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速：ωt=0ωt=120°ωt=240°ωt=360°旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速：（同步轉(zhuǎn)速）工頻交流電：（2極電機(jī)）（4極電機(jī)）（6極電機(jī)）（8極電機(jī)）n1

——旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）n

——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高而減小(1)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=0，轉(zhuǎn)差率s=1；(2)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速最高時(shí)，轉(zhuǎn)速n≈n1，轉(zhuǎn)差率s≈0；(3)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)速0<n<n1，轉(zhuǎn)差率0<s<1；3.轉(zhuǎn)差率：例5.3

有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速為975r/min。試求工頻情況下電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)和電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率。解：電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速：n1=1000r/min磁極對(duì)數(shù)：p=3轉(zhuǎn)差率：4.轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)頻率f2由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之間的轉(zhuǎn)速差為n0-n，且n0=60f1/p，f1=pn0/60可得轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)頻率f2為5.三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性⑴電磁轉(zhuǎn)矩：KT——電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)常數(shù)U1——定子繞組的相電壓R2——轉(zhuǎn)子繞組每相的電阻X20——電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)子感抗s——轉(zhuǎn)差率電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比

電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T

與阻轉(zhuǎn)矩TL

之間的關(guān)系：⑴T>TL

時(shí)，電動(dòng)機(jī)加速運(yùn)行⑵T=TL

時(shí)，電動(dòng)機(jī)等速運(yùn)行⑶T<TL

時(shí)，電動(dòng)機(jī)減速運(yùn)行⑵機(jī)械特性：n0TnNTNTstTMn0⑴額定轉(zhuǎn)矩TN

：額定負(fù)載時(shí)

軸上的輸出轉(zhuǎn)矩。額定狀態(tài)下輸出的機(jī)械功率單位：PN——千瓦（kW）nN——r/min

TN——N·mn0TnNTNTstTMn0Tst⑵最大轉(zhuǎn)矩：Tm

臨界轉(zhuǎn)差率：sm①負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL<Tm

，否則會(huì)發(fā)生悶車現(xiàn)象燒壞電機(jī)②過載系數(shù)：一般三相異步電動(dòng)機(jī)的過載系數(shù)λ在1.8～2.2⑶起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst

：n0TnNTNTstTMn0Tst①電動(dòng)機(jī)只有當(dāng)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，即

Tst>TL

時(shí)，電動(dòng)機(jī)才能順利起動(dòng)。②起動(dòng)時(shí)，n=0,s=1a)不同電源電壓U1時(shí)

的機(jī)械特性曲線b)不同轉(zhuǎn)子電阻R2時(shí)

的機(jī)械特性曲線例：三相異步電動(dòng)機(jī)在一定負(fù)載下運(yùn)行，當(dāng)電源電壓因故降低時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、電流及轉(zhuǎn)速將如何變化？答：當(dāng)電源電壓因故降低時(shí)，T=TL的平衡被打破，轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率上升，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電流增大、定子電流增大，增大的結(jié)果使電磁轉(zhuǎn)矩重新上升以適應(yīng)負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩的需要，重新平衡時(shí)，轉(zhuǎn)速將重新穩(wěn)定，只是轉(zhuǎn)速較前低些。例：三相異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)額定負(fù)載工作時(shí)，若電源電壓下降過多，往往會(huì)使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，甚至燒毀，試說明原因。答：當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)額定負(fù)載工作時(shí)，若電源電壓下降過多時(shí)，導(dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩嚴(yán)重下降，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降甚至停轉(zhuǎn)，從而造成轉(zhuǎn)差率大大上升，其結(jié)果使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電流、定子電流都大幅增加，造成電動(dòng)機(jī)過熱甚至燒毀。5.2.3三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)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)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)工作制S1

B級(jí)絕緣年月編號(hào)××電機(jī)廠⑴型號(hào)：Y——三相異步電動(dòng)機(jī)132mm——機(jī)座中心高度M——中機(jī)座L——長機(jī)座S——短機(jī)座4——4級(jí)電機(jī)，表示電動(dòng)機(jī)的磁極數(shù)是4，即磁極對(duì)數(shù)為2三相異步電動(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)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)工作制S1

B級(jí)絕緣年月編號(hào)××電機(jī)廠⑵接法：指三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的接線方式。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)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)工作制S1

B級(jí)絕緣年月編號(hào)××電機(jī)廠⑶額定電壓：指電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)定子繞組上應(yīng)加的線電壓。（一般規(guī)定電動(dòng)機(jī)的電壓不應(yīng)高于或低于額定值的5%。）⑷額定電流：指電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)定子繞組的線電流。（線電流的大小由定子繞組的導(dǎo)線截面和絕緣材料的耐熱能力決定，與電動(dòng)機(jī)軸上輸出的額定功率相關(guān)聯(lián)。）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)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)工作制S1

B級(jí)絕緣年月編號(hào)××電機(jī)廠⑸額定功率和額定效率：額定功率：電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行狀態(tài)下軸上輸出的機(jī)械功率。額定效率：電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率輸入電功率鐵損耗銅損耗機(jī)械損耗⑹頻率：電動(dòng)機(jī)定子繞組所接交流電源的頻率三相異步電動(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)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)工作制S1

B級(jí)絕緣年月編號(hào)××電機(jī)廠⑺額定轉(zhuǎn)速：額定工作狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與磁極對(duì)數(shù)有關(guān)，極對(duì)數(shù)越多轉(zhuǎn)速越低三相異步電動(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)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)工作制S1

B級(jí)絕緣年月編號(hào)××電機(jī)廠⑻溫升與絕緣等級(jí)：絕緣等級(jí)AEBFH極限溫度℃105120130155180三相異步電動(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)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)工作制S1

B級(jí)絕緣年月編號(hào)××電機(jī)廠⑼工作方式：反映異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況。S1——連續(xù)運(yùn)行S2——短時(shí)運(yùn)行S3——斷續(xù)運(yùn)行5.2.4同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)也是一種三相交流電動(dòng)機(jī)，它的定

子和三相異步電動(dòng)機(jī)的定子相同，但轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

不同，它有兩種形式：永磁同步電動(dòng)機(jī)：轉(zhuǎn)子的主磁極用永久磁極經(jīng)

特殊工藝直接安裝在轉(zhuǎn)子表面形成的，無需勵(lì)

磁繞組，2.繞線式同步電動(dòng)機(jī)：其轉(zhuǎn)子由主磁極、裝在主磁極

上的直流勵(lì)磁繞組、裝在磁極極掌上的籠形起動(dòng)繞

組、電刷和滑環(huán)組成。當(dāng)電源頻率f1一定時(shí)，同步電

動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n是恒定不變的，

不隨負(fù)載而變。同步電動(dòng)機(jī)常用于功率較大、不需調(diào)速、長期連續(xù)運(yùn)行的

各種生產(chǎn)機(jī)械，如水泵、通風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等。中小容量的高性能永磁同步電動(dòng)機(jī)則主要用于高精度的控

制系統(tǒng)中。大容量同步電機(jī)主要用作發(fā)電機(jī)。5.2.5單相異步電動(dòng)機(jī)1.電容分相式異步電動(dòng)機(jī)在單相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組通入單相交流電，電動(dòng)機(jī)內(nèi)會(huì)產(chǎn)生按正弦規(guī)律交變的脈動(dòng)磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)不會(huì)旋轉(zhuǎn)，故電動(dòng)機(jī)不能自行起動(dòng)。解決方法是在定子中放置兩個(gè)繞組，一個(gè)主繞組