交流电机结构及原理
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
8
(2)鼠笼式 转子绕组是在转子铁芯槽里插入铜条， 再将全部铜条两端焊在两个铜端环上。
9
三相异步机的结构
10
定子绕组 （三相）
A
Y
定子
Z
C
转子
B X
机座
11
二、 三相异步电动机的工作原理
异步电动机原理模型
人为 转动
n0
f
n
感应电 流受力 而旋转
N
i e
S
磁铁
闭合 线圈
感生 电流
12
异步电动机中,wenku.baidu.com转磁场代替了旋转磁极
转差率s很小，一般 s=0.015~0.06。
X
27
三、 三相异步电动机的铭牌数据
每台异步电动机的机座上都有一块铭牌，上面标有该电动 机的主要数据。为了能正确使用电动机，必然要了解铭牌。
28
1. 型号 Y 132M－4
三相异步电动机
磁极数(极对数 p=2)
机座中心高
同步转速1500转/分
机座长度
X
同步转速：旋转磁场相对定子的旋转速度称为同步转速，用n0
表示。
21
极对数（P）的概念
iA
iC C iB
A
ZX Y B
A
Y NZ
C
B
S
X
此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。
即： p 1
22
极对数（P）的改变
将每相绕组分成两段，按下图放入定子槽 内。形成的磁场则是两对磁极。
iA
A
X A'
转子由铁芯、绕组和转轴组成。作用——产生转子电流， 即产生电磁转矩。
转子铁芯也是电动机磁路的一部分，由硅钢片叠压而成。 转子绕组有线绕式和鼠笼式两种。
7
(1)线绕式 转子绕组由线圈组成，三相绕组对称放入铁 芯槽内。（与定子结构类似）一般结成星形。
(可通过轴上的滑环和电刷在转子回路中接入外 加电阻，用以改善启动性能与调速。）
5
定子绕组是电动机的电路部分，是对称的三相绕组，分别 用AX、BY、CZ表示。其中A、B、C是首端，X、Y、Z是 末端。 作用：产生旋转磁场。 机座：用来固定和支撑定子铁芯。
2.转子：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或
电流。转子有鼠笼式和绕线式。由于鼠笼式异步 电动机具有一系列的优点，应用广泛。
6
1.旋转磁场的产生
为了简便起见，假设每相绕组只有一个线匝，分别嵌在定子 内圆周的6个凹槽之中。
规定： 电流正方向： 首端——末端 且A相绕组电流iA 作为参考正弦量
13
n (•)电流出
A
0
Y
Z
C
B
X
()电流入
iA Im sin t
iB Im sint 120 iC Im sint 240
iA iB iC
1
电动机的分类
按构造和原理分类
电动机
交流电动机 直流电动机
异步机 同步机
鼠笼式 绕线式
他励、并励、串励、复励
控制电机：步进电机，伺服电机，自整角机
2
交流电动机感性认识
3
4
一、三相异步电动机的基本结构
包括定子和转子两部分。 1.定子 定子由铁芯、绕组及机座组成。 铁芯由0.5mm个硅钢片叠压而成。
iA iC
Im
Im
t
iB t
A
Y
Z
C
B
n0
n0
X
改变电机的旋转方向：换接其中两相
20
2.旋转磁场的转速大小
一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°。则
i 同步I转m 速（旋A 转磁iB场的i速C 度）为：
t
n0 60 f (转/分）
A YN Z
n0 60
A
Y
Z
N
A YN Z
CS
B
X
CS
B
X
CS
B
4、转差率
概念：旋转磁场的转速（同步转速）与转子（电动机）的转
速之差称为转差，转差与旋转磁场的转速之比称为转差率，用
s表示，即
s n0 n n0
s是一个没有单位的数，它的
大小也能反映电动机转子的转
电动机 转速
Y
旋转磁 场转速
A n1 Z
n
速。正常运行的异步电动机，
C
B
转子转速n接近于同步转速n1，
Im
t
14
iA
iC C iB
A
ZX Y B
当 t 0
Y
C
iA iB iC
Im
t
A
NZ
B
S
X
合成磁场方向：
向下
15
iA iB iC
Im
t
n0 60
A
Y
Z
N
CS
B
X
t 60
当t=T/6时， 合成磁场从t=0瞬间位置顺时针方向旋转了π/3.
16
同理分析，可得 I m
其它电流角度下 的磁场方向：
n0
Z' X'
iC
C' Y' Y Z B'
C
B
iB
A
Y'
Z'
C'
B
X'
X
B'
C
Z A' Y
23
iA
A
X A'
Z' X'
iC
C'
Z C
Y' B'
Y
B
iB
I m iA iB iC t
Y' C'
A Z'
N•
B
•
X' S
•
B'
N
•
SX
C
Z
Y A'
极对数 p 2
24
极对数和转速的关系
A
Y'
Z
C'
N• B
•
X' S
（S—短机座；M—中机座；L—长机座）
n0
60 f p
( 转/分）
2. 转速: 电机轴上的转速（n)。如： n =1440 转/分
转差率 s 15001440 0.04 1500
29
3.定子绕组接线方式
接线盒 联接方式：Y/ 接法： ：
AB C ZX Y
Y 接法：
接法：
A
ZX
Y
C
B
A BC Z XY
第4章 交流电机的工作原理及特性
基本要求：
1、了解异步电动机的基本结构和旋转磁场的产生。 2、掌握异步电动机的工作原理，机械特性，以及启 动、调速和制动的各种方法、特点及应用。 3、学会用四个象限来分析异步电动机的运行状态。 4、掌握单相电动机的工作原理和启动方法。 5、了解同步电动机的结构特点、工作原理、运行特 性及启动方法。
•
B'
•N
S
X C
30
CS'
X' •
• ZN'
A
n0
NZ •
•X
SC
Z'
A' Y t 0
Im
n0
60 f p
(转/分）
A' t 60
iA iB iC t
25
3、工作原理
三相交流电源接通三相 定子绕组
B iB
A iA
C iC
定子绕组产生三相对称电流
三相对
由此可知，异步电动机是通过称载电流流的转Z子绕组在磁Y场
AA
Y
Z
C
B
X
t 120
iA iB iC t
n0
A
Y
Z
C
B
X
t 180
17
18
结论： (1)当三相电流随时间的变化而不断变化时，合成磁场的方 向在空间也不断旋转，这样就产生了旋转磁场。
旋转磁场的 方向怎样？
(2)旋转磁场的方向与三相电流 的相序一致。
19
旋转方向：取决于三相电流的相序。
iA iB iC
三中相受对力称而电使流在电电动机机内旋部转建的立旋，转而磁转旋磁场转场子绕组中的电流由电
旋磁转感磁应场产与生转，子绕并组非产外生部相输对入运动，故( 切感异应割步) 电动机又称感应
电流
X
转电子动绕机组。中产生感应电流
三相异步电动机原理简图
感应电流转子绕组(感应电流)在磁场中受到电磁力的作用
在电磁力作用下，转子逆时针方向开始旋转，转速为n 。 26
(2)鼠笼式 转子绕组是在转子铁芯槽里插入铜条， 再将全部铜条两端焊在两个铜端环上。
9
三相异步机的结构
10
定子绕组 （三相）
A
Y
定子
Z
C
转子
B X
机座
11
二、 三相异步电动机的工作原理
异步电动机原理模型
人为 转动
n0
f
n
感应电 流受力 而旋转
N
i e
S
磁铁
闭合 线圈
感生 电流
12
异步电动机中,wenku.baidu.com转磁场代替了旋转磁极
转差率s很小，一般 s=0.015~0.06。
X
27
三、 三相异步电动机的铭牌数据
每台异步电动机的机座上都有一块铭牌，上面标有该电动 机的主要数据。为了能正确使用电动机，必然要了解铭牌。
28
1. 型号 Y 132M－4
三相异步电动机
磁极数(极对数 p=2)
机座中心高
同步转速1500转/分
机座长度
X
同步转速：旋转磁场相对定子的旋转速度称为同步转速，用n0
表示。
21
极对数（P）的概念
iA
iC C iB
A
ZX Y B
A
Y NZ
C
B
S
X
此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。
即： p 1
22
极对数（P）的改变
将每相绕组分成两段，按下图放入定子槽 内。形成的磁场则是两对磁极。
iA
A
X A'
转子由铁芯、绕组和转轴组成。作用——产生转子电流， 即产生电磁转矩。
转子铁芯也是电动机磁路的一部分，由硅钢片叠压而成。 转子绕组有线绕式和鼠笼式两种。
7
(1)线绕式 转子绕组由线圈组成，三相绕组对称放入铁 芯槽内。（与定子结构类似）一般结成星形。
(可通过轴上的滑环和电刷在转子回路中接入外 加电阻，用以改善启动性能与调速。）
5
定子绕组是电动机的电路部分，是对称的三相绕组，分别 用AX、BY、CZ表示。其中A、B、C是首端，X、Y、Z是 末端。 作用：产生旋转磁场。 机座：用来固定和支撑定子铁芯。
2.转子：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或
电流。转子有鼠笼式和绕线式。由于鼠笼式异步 电动机具有一系列的优点，应用广泛。
6
1.旋转磁场的产生
为了简便起见，假设每相绕组只有一个线匝，分别嵌在定子 内圆周的6个凹槽之中。
规定： 电流正方向： 首端——末端 且A相绕组电流iA 作为参考正弦量
13
n (•)电流出
A
0
Y
Z
C
B
X
()电流入
iA Im sin t
iB Im sint 120 iC Im sint 240
iA iB iC
1
电动机的分类
按构造和原理分类
电动机
交流电动机 直流电动机
异步机 同步机
鼠笼式 绕线式
他励、并励、串励、复励
控制电机：步进电机，伺服电机，自整角机
2
交流电动机感性认识
3
4
一、三相异步电动机的基本结构
包括定子和转子两部分。 1.定子 定子由铁芯、绕组及机座组成。 铁芯由0.5mm个硅钢片叠压而成。
iA iC
Im
Im
t
iB t
A
Y
Z
C
B
n0
n0
X
改变电机的旋转方向：换接其中两相
20
2.旋转磁场的转速大小
一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°。则
i 同步I转m 速（旋A 转磁iB场的i速C 度）为：
t
n0 60 f (转/分）
A YN Z
n0 60
A
Y
Z
N
A YN Z
CS
B
X
CS
B
X
CS
B
4、转差率
概念：旋转磁场的转速（同步转速）与转子（电动机）的转
速之差称为转差，转差与旋转磁场的转速之比称为转差率，用
s表示，即
s n0 n n0
s是一个没有单位的数，它的
大小也能反映电动机转子的转
电动机 转速
Y
旋转磁 场转速
A n1 Z
n
速。正常运行的异步电动机，
C
B
转子转速n接近于同步转速n1，
Im
t
14
iA
iC C iB
A
ZX Y B
当 t 0
Y
C
iA iB iC
Im
t
A
NZ
B
S
X
合成磁场方向：
向下
15
iA iB iC
Im
t
n0 60
A
Y
Z
N
CS
B
X
t 60
当t=T/6时， 合成磁场从t=0瞬间位置顺时针方向旋转了π/3.
16
同理分析，可得 I m
其它电流角度下 的磁场方向：
n0
Z' X'
iC
C' Y' Y Z B'
C
B
iB
A
Y'
Z'
C'
B
X'
X
B'
C
Z A' Y
23
iA
A
X A'
Z' X'
iC
C'
Z C
Y' B'
Y
B
iB
I m iA iB iC t
Y' C'
A Z'
N•
B
•
X' S
•
B'
N
•
SX
C
Z
Y A'
极对数 p 2
24
极对数和转速的关系
A
Y'
Z
C'
N• B
•
X' S
（S—短机座；M—中机座；L—长机座）
n0
60 f p
( 转/分）
2. 转速: 电机轴上的转速（n)。如： n =1440 转/分
转差率 s 15001440 0.04 1500
29
3.定子绕组接线方式
接线盒 联接方式：Y/ 接法： ：
AB C ZX Y
Y 接法：
接法：
A
ZX
Y
C
B
A BC Z XY
第4章 交流电机的工作原理及特性
基本要求：
1、了解异步电动机的基本结构和旋转磁场的产生。 2、掌握异步电动机的工作原理，机械特性，以及启 动、调速和制动的各种方法、特点及应用。 3、学会用四个象限来分析异步电动机的运行状态。 4、掌握单相电动机的工作原理和启动方法。 5、了解同步电动机的结构特点、工作原理、运行特 性及启动方法。
•
B'
•N
S
X C
30
CS'
X' •
• ZN'
A
n0
NZ •
•X
SC
Z'
A' Y t 0
Im
n0
60 f p
(转/分）
A' t 60
iA iB iC t
25
3、工作原理
三相交流电源接通三相 定子绕组
B iB
A iA
C iC
定子绕组产生三相对称电流
三相对
由此可知，异步电动机是通过称载电流流的转Z子绕组在磁Y场
AA
Y
Z
C
B
X
t 120
iA iB iC t
n0
A
Y
Z
C
B
X
t 180
17
18
结论： (1)当三相电流随时间的变化而不断变化时，合成磁场的方 向在空间也不断旋转，这样就产生了旋转磁场。
旋转磁场的 方向怎样？
(2)旋转磁场的方向与三相电流 的相序一致。
19
旋转方向：取决于三相电流的相序。
iA iB iC
三中相受对力称而电使流在电电动机机内旋部转建的立旋，转而磁转旋磁场转场子绕组中的电流由电
旋磁转感磁应场产与生转，子绕并组非产外生部相输对入运动，故( 切感异应割步) 电动机又称感应
电流
X
转电子动绕机组。中产生感应电流
三相异步电动机原理简图
感应电流转子绕组(感应电流)在磁场中受到电磁力的作用
在电磁力作用下，转子逆时针方向开始旋转，转速为n 。 26