相异步电动机基本知识

第一部分三相异步电动机的基本知识一、三相异步电动机概述：作电动机运行的三相异步电机。

三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。

与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。

按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。

笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。

绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。

调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。

1、什么叫电动机？将电能转变为机械能的电机。

通常电动机的作功部分作旋转运动，这种电动机称为旋转电动机；也有作直线运动的，称为直线电动机。

电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到万千瓦级。

电动机的使用和控制非常方便，具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。

由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。

各种电动机中应用最广的是交流异步电动机（又称感应电动机）。

它使用方便、运行可靠、价格低廉、结构牢固，但功率因数较低，调速也较困难。

大容量低转速的动力机常用同步电动机（见同步电机）。

同步电动机不但功率因数高，而且其转速与负载大小无关，只决定于电网频率。

工作较稳定。

在要求宽范围调速的场合多用直流电动机。

但它有换向器，结构复杂，价格昂贵，维护困难，不适于恶劣环境。

20世纪70年代以后，随着电力电子技术的发展，交流电动机的调速技术渐趋成熟，设备价格日益降低，已开始得到应用。

电动机在规定工作制式（连续式、短时运行制、断续周期运行制）下所能承担而不至引起电机过热的最大输出机械功率称为它的额定功率，使用时需注意铭牌上的规定。

电动机运行时需注意使其负载的特性与电机的特性相匹配，避免出现飞车或停转。

电动机的调速方法很多，能适应不同生产机械速度变化的要求。

一般电动机调速时其输出功率会随转速而变化。

从能量消耗的角度看，调速大致可分两种：⑴、保持输入功率不变。

通过改变调速装置的能量消耗，调节输出功率以调节电动机的转速。

⑵、控制电动机输入功率以调节电动机的转速。

2、什么是异步电机？利用气隙旋转磁场与转子绕组中的感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现能量转换的交流电机。

主要作电动机用。

异步电机的转子实际转速总是低于（作电动机运行）或高于（作发电机运行）旋转磁场的转速，两者始终存在一定差异，故称异步。

异步是这种电机产生电磁转矩的必要条件。

由于转子绕组电流是感应而生的，所以异步电机也称为感应电机。

如果旋转磁场和转子的转速分别为n s和n，则异步电机的转差率s为它代表转子导体与旋转磁场之间的相对运动速度。

在电源电压和频率一定的条件下，转子导体中的电动势、电流及异步电机的运行状态都由转差率决定。

当转差率s不同时，异步电机有3种不同的运行状态：0＜s≤1，n S＞n≥0 电动机运行s＜0，n＞n发电机运行Ss＞1，n＜0反接制动运行3、什么是旋转磁场？交流电机气隙中的磁场。

因其沿定子、转子铁心圆柱面不断旋转而得名。

旋转磁场是电能和机械能之间互相转换的基本条件。

通常三相交流电机的定子都有对称的三相绕组。

任意一相绕组通以交流电流时产生的是脉振磁场。

但若以平衡的三相电流通入三相对称绕组，就会产生一个在空间旋转的磁场。

磁场的对称轴线随时间而转动，其转速（n）由电流频率（f）和磁极对数（p）决定：n＝60f／p。

一般说来，旋转磁场的转向总是从电流超前的相移向滞后的相。

如果通入三相绕组的电流相序相反，旋转磁场的转向也相反。

4、什么是交流电机实现机械能与交流电能相互转换的机械。

交流电机是最常用的电机。

由于电机工作状态的可递性，同一台电机既可作发电机又可作电动机。

交流电机按品种可分为同步电机与异步电机两大类。

同步电机转子的转速ns与旋转磁场转速相同，称为同步转速。

ns与所接交流电的频率f及电机的磁极对数p之间的关系为ns＝f／p。

在中国，电源频率为50赫，因此二极电机同步转速为3000 转／分，四极电机同步转速为1500转／分，余类推。

异步电机转子的转速则总是低于或高于旋转磁场的转速，两者之差（称为转差）通常在10％以内。

交流电机（不管是同步还是异步）的转速受电源频率的制约，因而调速较为困难。

交流电机一般采用三相制，因为三相交流电机与单相电机相比，无论在性能指标、原材料利用和价格等方面均有明显的优越性。

5、电动机的主要类型及功能电机的类型繁多，用途迥异，分类方法也很多，按其功能来看，可分：（1）发电机：将机械能转换成电能；（2）电动机：将电能转换成机械能；（3）变压器：将一种电压的交流电能变换成频率相同的另一种电压的交流电能。

应当指出，从基本原理上看，发电机和电动机只不过是电机的两种运行方式，它们本身是可逆的。

上述各种电机中，除变压器是静止的电气设备外，其余均为旋转电机。

旋转电机通常分为直流电机和交流电机，后者又分为异步电机和同步电机。

这种分类法可以归纳如下：变压器电机直流电机：他励、异励、串励、复励；旋转电机同步电机交流电机异步电机鼠笼式：Y、Y2、Y3、YB2、YA等绕线式：YR（IP23 44）YR(中型高压) 另外，电动机还可以按中心高大小分：大（＞630mm）、中（355～630）、小型（63～315）电动机；电动机按用途分：一般用途电动机；派生系列电动机；专用电动机。

电动机按电压分为：低压电动机；高压电动机；……二、三相异步电动机的工作原理：1、三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理，是基于定子旋转磁场和转子电流的相互作用。

定子的旋转磁场的转速由下式决定：式中：f—电源的频率； p —旋转磁场的磁极对数。

当磁场旋转时，转子绕组的导体切割磁通将产生感应电势，在转子绕组中产生转子电流。

转子的旋转速度(即电动机的转速)总是比旋转磁场的旋转速度 (称为同步转速) 小，转子和旋转磁场之间的转速差与同步转速的比值称为异步电动机的转差率，用S 表示，即：转差率S是分析异步电动机运行情况的主要参数。

由此可得到三相异步电动机的转速表达式为：因此三相异步电动机的调速方法有：(1)改变极对数p；(2)调节电源频率f；(3)使电动机的转差率发生变化2、异步电动机的转动条件：㈠、异步电动机定子上有三相对称的交流绕组；㈡、三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时，将在电机气隙空间产生旋转磁场；㈢、转子绕组的导体处于旋转磁场中；㈣、转子导体切割磁力线，并产生感应电势，判断感应电势方向。

㈤、转子导体通过端环自成闭路，并通过感应电流。

㈥、感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力，判断电磁力的方向。

㈦、电磁力作用在转子上将产生电磁转矩，并驱动转子旋转。

㈧、根据以上电磁感应原理，异步电动机也叫感应电动机。

三、三相异步电动机的结构：1、电动机构造的一般原则：电机的型式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律，因此，其构造的一般原则是：用适当的有效材料（导磁和导电材料）构成能互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率和电磁转矩，达到转换能量形态的目的。

2、三相异步电动机基本构造异步电动机是由定子（固定部分）和转子（转动部分）两个基本部分组成，它们之间由气隙分开。

异步电动机分为鼠笼式电动机和绕线式电动机两种。

㈠定子结构⑴、机座：用铸铁或铸钢制成的，起支撑作用。

⑵、定子铁芯：是由内圆周表面均匀冲有槽孔的圆环形硅钢片叠压而成的圆筒，因而，在铁芯内圆周上形成了均匀分布的轴向线槽，用来放置定子绕组。

⑶、定子绕组：用带有绝缘包皮的导线（如漆包铜线等）绕成匝数相同的线圈，再分三组按一定的规律将线圈对称放置在定子铁芯的轴向线槽内，其中每一组称为一相绕组，这就成为三相对称绕组U1U2，V1V2，W1W2。

根据电源的线电压和每相绕组的额定电压，定子绕组可接成Y形或△形。

定子的作用：产生旋转磁场，并从电网吸收电能。

㈡转子结构⑴、转轴⑵、转子铁芯：是由外圆周表面冲有槽的硅钢片叠成的圆柱体，装在转轴上⑶、转子绕组：放置在转子铁芯槽内，有两种形式：鼠笼式，绕线式①鼠笼式转子在转子铁芯的每个槽中放一根铜条，在铁芯两端槽口处，用两个导电的铜环分别把所有槽里的铜条短接成一个回路，抽掉铁芯，形状像“鼠笼”。

这种转子绕组回路不能外接电阻，起动及调速性能较差。

②绕线式转子与定子绕组相似，是对称的星形（Y）连接的三相绕组，三根端线接到装在转轴上的三个彼此绝缘的滑环上，通过一组电刷与外电阻相连接。

这种转子绕组中可以串联外接起动电阻或调速电阻，从而改善起动及调速性能，所以绕线式异步电动机适用于要求具有较大启动转矩的有一定调速范围的场合。

转子的作用：产生电磁转矩，并输出机械能。

㈢整机结构：定子冲片定子端板定子铁芯压圈扣片有绕组定子铁芯定子线圈定子端盖槽绝缘机座定子绕组相间绝缘吊环槽楔引接线转子铸铝转子铁芯转子冲片转子轴铸铝（导条、端环、风叶、平衡柱）平衡垫轴承装置轴承、轴承内外盖。

其他接线盒装置接线板、接线盒座盖。

风扇、风罩。

四、异步电动机的安装形式：1、常用安装型式：三相异步电动机的四种结构型式：B3：机座带底脚，端盖上无凸缘的机构型式B5：机座不带底脚，端盖上有凸缘（带通孔）的结构型式 B35：机座带底脚，端盖上有凸缘（带通孔）的机构型式 B34：机座带底脚，端盖上有凸缘（带螺孔）的机构型式 B14：机座不带底脚，端盖上有凸缘（带螺孔）的机构型式 五、三相异步电动机的应用： 1、优点：结构简单、坚固，工作可靠，维修方便，价格低 廉，运行平稳，因此得到了广泛的应用[机床、水泵占全国电动机容量的85%以上。

2、三相异步电动机的应用：三相异步电动机广泛的应用于风机、泵类、压缩机、破碎机、纺织机、轧钢机、空调机、城市交通、人民生活及工矿电动车辆等需要电动机作为动力源的装置中。

3、中小型电动机行业的现状：中小型电动机行业主要企业单位有300余家，从业人员30万人以上，如果把大大小小电机厂计算在内，全国近2000家。

目前生产的电机产品有300多个系列，约1500个品种。

上世纪80年代，我国中小型交流电机的产量一般在4000万kW 左右，最近几年，随着国民经济的快速发展，电机产量也在快速增加，2005年中小型交流电机的产量近10000万kW 。

……六、三相异步电动机的名牌及额定值 1、三相异步电动机名牌：要正确使用电动机，必须要看懂铭牌。

今以Y132M-4型电动机为例，来说明铭牌上各个数据的意义。

⑴、产品型号：我国电机的型号一般由两部分组成，第一部分为电机代号，它表明所属的系列及类型，一般采用电机所属系列和类型名称汉字文字中有代表性的一个或几个字的汉语拼音字头来组成。