第7章(1,2)

转轴组成的 , 转子铁心也是电动机磁路的一 部分 , 它用 0.5mm 厚的硅钢片叠压而成。图 7.5 是转子槽形图 , 其中 (a) 是绕线式异步 电动机转子槽形 ,(b) 是单鼠笼转子槽形 ,(c) 是双鼠笼转子槽形 。
如果是绕线式异步电动机 , 则转子绕组也是 三相绕组 , 它可以联接成 Y 形或 △ 形。
' 2
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定子、转子铁心中产生磁滞和涡流损耗 , 即 铁损耗 。与变压器一样 , 这部分损耗是电源 送入的 , 励磁电流也由 Ioa 和 Ior 两分量组 成。 Ioa 提供铁损耗 , 是有功分量 ;Ior 建 立磁通势产生磁通φ 1 , 是无功分量。因此
I 0 I 0a I 0r
转子旋转后 ,转速为 n,只要 n<n1(n1 为旋转 磁通势同步转速 ), 转子导条与磁场仍有相对 运动 , 产生与转子不转时相同方向的电动势、 电流及受力 , 电磁转矩 T 仍旧为逆时针方向 , 转子继续旋转 , 稳定运行在 T=TL 情况下。
* 异步电动机主要用途与分类
异步电机主要用作电动机 , 去拖动各 种生产机械 。例如在工业方面 , 用于拖 动中小型 轧钢设备、各种金属切削机床、 轻工机械、矿山机械等 ; 在农业方面 , 用于拖动水泵、脱粒机、粉碎机以及其它 农副产品的加工机械等 ; 在民用电器方 面的电扇、洗衣机、电冰箱、空调机等也 都是用异步电动机拖动的。 异步电动机的种类很多 , 从不同角度 看 , 有不同的分类法。
E2=4.44f1N2kdp2φ
1
定子、转子每相电动势之比叫电压变比,用 ke 表示 , 即
N 1 k dp1 E1 ke E2 N 2 k dp 2
三相异步电动机空间气隙磁密 B及其在绕组 中的感应电动势 E1 和 E 2 之间的关系只要是 +j 轴与绕组轴线 +A1 、+A 重合 , 气隙磁密 B 2 0 向量一定领先电动势 、 两相量 90 ， 和 E E E 1 1 2 E 2 相位相同。 为了分析问题方便 , 采用折合算法把转子 绕组向定子边折合 , 转子绕组每相感应电动 势便为 E ; E = E1 =ke E 2 。 * 励磁电流 由于气隙磁密 B 与定子,转子都有相对运动,
那时三相合成旋转磁通势 FO 就应在 +A1 的轴 上。所以画图的瞬间 , 三相合成旋转磁通势 0 FO 就应画在图 7.10(b)+A1 轴后面 90 空间 电角度的地方。 由于转子绕组是开路的 , 转子绕组里不可 能有电流 , 当然也不会产生转子磁通势。这 时作用在磁路上只有定子磁通势 F0 ,于是 F0 就 要在电机的磁路里产生磁通。为此 , F0 也叫励 磁磁通势,电流 I 0 叫励磁电流。 转子不转的三相异步电机,相当于一台副边 开路的三相变压器,其中定子绕组是原绕组, 转子绕组是副绕组,只是在磁路中,异步电机定、 转子铁心中多了一个空气隙磁路而已。
额定转速计算 , 公式为
T2 N PN 9550 nN
此外 , 铭牌上还标明了工作方式、连接方 法等。 * 三相异步电动机转子不转、转子绕组开路时 的电磁关系 正常运动的异步电动机转子总是旋转的。但 是 , 为了便于理解 , 先从转子不转时进行分 析 , 最后再分析转子旋转的情况。先讨论绕 线式异步电动机, 再讨论鼠笼式异步电动机。 * 规定正方向 图 7.9 是一台绕线式三相异步电动机,定、

有功分量 Ioa 很小，因此 I 0 领先 I 0 r一个不 I 0 与 F0 相位 大的角度。在时间空间向量图上， 同 , I 0 r与 B 相位一样 , I 0 和 F0 领先 B 一个不大 的角度 , 如图 7.12 所示。


小型异步电动机中。
高压大、中型容量的异步电动机定子绕组常 采用 Y 接 , 只有三根引出线,如图 7.4(a)； 对中 、小容量低压异步电动机 , 通常把定子 三相绕组的六根出线头都引出来 , 根据需 要 可接成 Y 形或 △ 形 , 如图 7.4(b) 。
2. 气隙 异步电动机的气隙比同容量直流电动机的气 隙小得多 , 在中、小型异步电动机中 , 气隙 一般为 0.2∽1.5mm 左右。 3. 异步电动机的转子 异步电动机的转子是由转子铁心、转子绕组和
(1)幅值为
3 4 2 N1 k dp1 F0 I0 2 2 p
(2) 转向 由于定子电流的相序为 A1→B1→C1 的次序, 所以磁通势 FO 的转向是从 +A1→+B1→+C1 。在 图 7.9(a) 里 , 是逆时针方向旋转。 (3) 转速 相对于定子绕组以角频率ω 1=2π pn1/60(rad /s)旋转 ,n1是磁通势的同步转速,单位r/min。 (4) 瞬间位置 图 7.10(a)中定子A1相电流 I 0 再过900时间电 角度 , 就转到+j 轴上 , 即达到正最大值 ,
转子绕组都是 Y 接 , 定子绕组接在三相对称 电源上 , 转子绕组开路。其中 (a) 图是定、 转子三相等效绕组在定、转子铁心中的布置图图中标明各有关物理量的正方向。
* 磁通及磁通势 1. 励磁磁通势 当三相异步电动机的定子绕组接到三相对称 的电源上时 , 定子绕组里就会有三相对称电 流流过,三相电流的有效值分别用 IOA、IOB、 IOC 表示。 从对交流绕组产生磁通势的分析中知道 , 三相对称电流流过三相对称绕组能产生合成旋 转磁通势。 三相异步电机定子绕组里流过三相对称电 I OB 、 I OC , 产生的空间合成旋转磁通势用 流I OA、 FO 表示。其特点如下 :

2. 主磁通与定子漏磁通 作用在磁路上的励磁磁通势产生的磁通如图 7.11 所示。
暂时不考虑主磁路里磁滞、涡流的影响,气隙 磁密 B 应与励磁磁通势 F0 同方向,画在图7.10(b) 与 (c) 里。
气隙里每极主磁通φ
1
2
1
为
2

B l
式中 B是气隙平均磁密;τ 是定子的极距; ι 是电机轴向的有效长度。 * 感应电动势 旋转着的气隙每极主磁通φ 1在定、转子绕 组中感应电动势的有效值分别为 E1 和 E2。 E1=4.44f1N1kdp1φ 1
(1) 按定子相数分有 ①单相异步电动机 ; ②两相异步电动机 ; ③三相异步电动机。 (2) 按转子结构分有 ①绕线式异步电动机 ; ②鼠笼式异步电动机。其中又包括单鼠笼异步 电动机 ; 双鼠笼异步电动机 ; 深槽式异步电 动机。 (3) 按有无换向器分 ①无换向器异步电动 机 ; ②换向器异步电动机。 此外 , 根据电机定子绕组上所加电压大小 , 又有高压异步电动机、低压异步电动机。从其 它角度看 , 还有高起动转矩异步电机 , 高转 差率异步电机 , 高转速异步电机等等。
本次课讲授的主要内容：
1、异步电动机的工作原理； 2、异步电动机的结构（一般了解）； 3、异步电动机的额定数据； 4、三相异步电动机转子不转、转子绕 组开路时的电磁关系。
重点：
1、异步电动机的工作原理； 2、异步电动机的额定数据。 3、三相异步电动机转子不转、转子绕 组开路时的电磁关系。
* 异步电动机的工作原理 三相异步电动机定子接三相电源后 , 电机 内便形成圆形旋转磁通势 , 圆形旋转磁密 ， 设其方向为逆时针转 , 如图 7.8 所示。若转 子不转 , 转子鼠笼导条与旋转磁密有相对运 动 , 导条中有感应电动势 e , 方向由右手定 则确定。由于转子导条彼此在端部短路 , 于 是导条中有电流 i, 不考虑电动势与电流的相 位差时 , 电流方向同电动势方向。这样 , 导 条就在磁场中受力 f, 用左手定则确定受力方 向 , 如图 7.8 所示。转子受力 , 产生转矩 T , 便为电磁转矩 , 方向与旋转磁通势同方 向 , 转子便在该方向上旋转起来。
* 三相异步电动机的结构 图 7.1 是一台鼠笼式三相异步电动机的结构 图。它主要是由定子和转子两大部分组成的 , 定、转子中间是空气隙。此外 , 还有端盖、轴 承、机座、风扇等部件 。 1. 异步电动机的定子 异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定 子绕组三个部分组成的。 定子铁心是电动机磁路的一部分 , 装在机座 里。图 7.3 所示为定子槽 , 其中 (a) 是开口 槽 , 用于大、中型容量的高压异步电动机 中 ;(b) 是半开口槽 , 用于中型 500V 以下的 异步电动机中 ;(c) 是半闭口槽 , 用于低压
鼠笼式绕组与定子绕组大不相同 , 它是一个 自己短路的绕组 ，如图7.7所示。 * 异步电动机的结构形式 根据不同的冷却方式和保护方式 , 异步电动 机有开启式、防护式、封闭式和防爆式几种。
* 异步电动机的铭牌数据 三相异步电动机的铭牌上标明电机的型号 , 额定数据等。 1. 型号 电机产品的型号一般采用大写印刷体的汉语
拼音字母和阿拉伯数字组成。
2. 额定值 异步电动机的额定值包含下列内容 : (1) 额定功率 PN 指电动机在额定运行时 轴上输出的机械功率 , 单位是 KW 。 (2) 额定电压 UN 指额定运行状态下加在 定子绕组上的线电压 , 单位为 V 。 (3) 额定电流 IN 指电动机在定子绕组上
加额定电压、轴上输出额定功率时 , 定子绕 组中的线电流 , 单位为 A 。 (4) 额定频率 f1 我国规定工业用电的频 率是 5OHz 。异步机定子边的量加下标 1 表 示 , 转子边的量加下标 2 表示。 (5) 额定转速 nN 指电动机定子加额定频 率的额定电压 , 且轴端输出额定功率时电机 的转速 , 单位为 r/min 。 (6) 额定功率因数 cos 指电动机在额 定负载时 , 定子边的功率因数。 (7) 绝缘等级与温升。 电动机的额定输出转矩可以由额定功率、