电工电子课件十七

转子绕组
绕线式异步电动机的转子结构中，转子铁芯与鼠笼式相 类似，但转子绕组与定子绕组相同，也是采用漆包线绕制 成对称三相绕组，嵌放到转子铁芯中。绕线式转子三相绕 组必须连接成星形，三个向外的引出端子与固定在转轴上 的三个相互绝缘的铜环相接，如下图所示：
转轴 转子铁芯 电刷
电刷与滑环紧 压，并通过输 电线与变阻器 相联。
电机转动的关键是：旋转的定子磁场！ 定子磁极
模型电机的
实际三相电动机 的旋转磁场是如 何产生的呢？
电流入
A×
×
Z
在电动机的对称三相定子绕 组中通入对称三相交流电；
i A I m sin( t 30)
i
Y
×
B
iB I m sint 90
电流出
C
X
iC I m sint 150
ωt =0时电流和磁场情况
0
ωt
A、C两相电流t=0时为正， 因此首端流入、尾端流出。 B相电流t=0时为负，尾端流 入、首端流出。
相邻线圈电流流向一致，在气隙中生成合成磁场，方向为：
i
A× Z Y
×
0
ωt
ωt =120°
C
×
B
X
显然，电流随时间变化 120°电角，电动机的气 隙磁场在空间的位置也随 之旋转了120°。
即：异步电动机旋转磁场的转速与电源频率成正比，与 电机的极对数(出厂时就已经确定)成反比。显然，改变电 机的极对数，可以得到不同的转速。
有关转差率的讨论
电动机的转差速度与磁场转速之比称为转差率，用s表示：
(1) 电动机起动瞬间，电动机转速n=0，转差率s =1； (2) 电动机转速最高时，转速n≈n0，转差率s ≈0； (3) 电动机运行过程中，转速0<n<n0，转差率0<s<1；
N
×
ωt
S
× ×X
B
C
i
0
ωt
Y
×
×
ωt =360°
C S
X
电流随时间变化一周，电动 机的气隙磁场在空间的位置也 ωt =360°时电流和磁场情况 顺时针旋转了360°。 可见，工程实际中，三相异步电动机定子和转子之间 的气隙旋转磁场代替了模型电机定子的转动磁极。 归纳：只要三相异步机的对称三相定子绕组中通入对称 三相交流电，就会在定子和转子之间的气隙中产 生一个随时间空间位置不断变化的旋转磁场。
转子铁芯也是由0.5mm 厚的硅钢片叠压制成。 在其内圆冲有均匀分布 的槽，用来嵌放转子绕 组。转子铁芯构成电动 机磁路的又一部分。
转子铁芯
铁芯硅钢片
转子绕组大部分是 浇铸铝笼型，大功 率也有铜条制成的 笼型转子导体。转 子绕组构成电动机 电路的另一部分。
转轴
一般用45号钢制成， 用来传递电磁转矩。
中两相电流的相序即可。
N
三相电动机旋转 磁场的转速与哪 些因素有关？
AN
Y
Z B
C
A
SX
N
Y' C' X' B'
S
Z' B
S
X C
N
Z
A' Y
设电动机各相定子绕组有 四个 线圈，各相首尾相接顺串后 分别 60 f 60 50 p 1, n0 3000r / min 构成三相定子绕组时，其磁 p 1 极对 当电动机各相定子绕组的四 数： 个线圈 首接首、尾接尾连接后分别构 60 f 60 50 成三相 p 2, n0 1500r / min p 2 定子绕组时，其磁极对数： 显然，频率不变时，电动机 旋转磁 场的转速取决于电动机的极对 数p。
ωt =120°时电流和磁场情况
观察电流波形图及电机示意图可看出，合成磁场的转向取 决于三相电流的顺序，A→B→C正序时气隙磁场顺时针旋转。
i
A Z Y
0 ωt =240°
电流随时间继续变化，经 历了120°电角的同时，电动 机的气隙磁场在空间的位置 也顺时针旋转了120°。
ωt =240°时电流和磁场情况
机座是电动机 的支架，通常 用铸铁或铸钢 制成。
机座
定子绕组是 由 漆包线绕制 而 成，嵌入到 定子铁芯槽 中。构成电 机电路的一 部分。
定子铁芯
铁芯硅钢片
异步电动机的定子铁芯是 由0.5mm厚的硅钢片叠压制 成的。定子铁芯内圆冲有分 布的槽。定子铁芯构成异步 电动机磁路的一部分。
定子绕组
异步电动机的转子指其旋转部分，主要部件包括：
依此类推，可得电动机旋转磁场的转速与极对数之间 的关系为： 60 f n1 转/分(r / min) p
电动机通常工作在50Hz的工频情况下，因此：
p 1时， n1 3000r/min； p 2时， n1 1500r/min； p 3时， n1 1000r/min；
额定功率指的是电动机输 出的机械功率。
三相异步电动机的定子绕组有两种 接法：Y形和Δ形 。
额定电压、电流均指电动机额 定运行情况下的定子线电压、 线电流的数值。 额定转速指的是电动机转子的 转速n 。
三相定子绕组由机壳外面的 接线盒引出，如图示：
Y形接线 Δ形接线
三相异步 电动机是 如何转动 起来的？
固定不动的转子绕组和旋转的 定子磁场相切割而感应电动势。 转子绕组是闭合的，因此感应电动势在绕组中产生感应电 流。感应电流2 e
F
n
S
载流的转子绕组处在磁场中， 必定受到电磁力的作用。 用左手定则 两个电磁力的大小相等、方向 判断 相反，因此对电动机转轴形成了 模型电机的 用右手定则 电磁转矩。于是转子就顺着定子 转子绕组 判断 磁场的方向转动起来。
3. 三相异步电动机的铭牌数据
型号 Y132M-4 电压 380V 转速 1440r/min 标准编号 年 月 三相异步电动机 功率 7.5KW 频率 50Hz 电流 15.4A 接法 Δ 绝缘等级 B 工作方式 连续 工作制 S1 B级绝缘 编号 ××电机厂
Y表示异步机，132(mm) 表示机座中心高；M代表 中机座(L长机座、S短机 座)，-4代表4极电机。
8.1 三相异步电动机
1. 三相异步电动机的基本结构
三相异步电动机的基本结构
定子 转子
三相异步电动机
三相异步电动机具有结构简单、制造成本低廉、使用和维 修方便、运行可靠且效率高等优点，被广泛应用于工农业生 产中的各种机床、水泵、通风机、锻压和铸造机械、传送带、 起重机及家用电器、实验设备中。
异步电动机的定子指其固定不动部分，主要包括有：
显然，电动机的转差率随着电动机转速的升高而减小。
电动机的转速n能等于旋转磁场的转速n1吗？ 如果二者相等，则转子与旋转磁场之间 问题与讨论 就没有了相对切割→转子不切割磁场就不能 产生感应电流成为载流导体→不是载流导体就无法在磁场中 受力→不受力电动机就永远转运不起来。 n≠n1，异步！
n0 n s n0
Y接三相转子绕组分别 与三个铜滑环相联。
固定在转轴 上的三个铜 滑环。
变阻器
显然，三相绕线 式异步机的转子 绕组是闭合的。
由于绕线式异步电动机的能采用转子绕组串电阻起动和 调速，因此起动性能和调速性能均比鼠笼式异步机优越。
2. 三相异步电动机的工作原理
设三相异步电动机模型的 定子磁极是顺时针转动的。
N
A×
Z
n0
B
三相异步电动机工作原理概括
在电动机对称三相定子 绕组 A×F Z n0 中通入对称三相交流电流 产生气隙旋转磁 × Y 场 转子导体与磁场相切割感 B 应电 × F 动势，由于闭合生成感应 S C 载流导体受电磁力的作用形成 X 电流 力偶 力偶对电机转轴形成电磁 转矩 从而使固定不动的转子顺着旋转磁场的方向转 动起来。 若要改变电动机的旋转方向，只需任调通入定子绕组
C'
A Z' × N Y' B ×
S
四极旋转磁场转速的分析
X
i
S
N
iA
iB
iC
ωt
X'
B' Z
× × A' Y
C
0 ωt =0°时 ωt =120°时
Y' S
A× Z' ×
60
N
B X
C'
X' N C S B'× Y Z ×A'
相邻线圈电流的流向一致， 其合 成磁场的分布情况为： 电流变化120°，旋转磁场在 空间 的位置仅转过了60°；当电流 变化 360°时，四极电动机的旋转磁 场才
有一台三相异步电动机，其额定转速为975r/min。试 求工频情况下电动机的磁极对数和电动机的额定转差 率。
由于电动机的额定转速接近于旋转磁场的转速，所以 60 f 60 50 p 3 n 975 即该电动机的极对数p=3，同步转速n0=1000r/min。额 定转差率为： n0 n 1000 975 s 0.025 n0 1000