电机及拖动

电机及拖动》课程项目

课程名称：电机及拖动

指导教师：肖莹

项目名称：异步电机的结构及绕线式异步电机制动特性分析班级、组次：15 级过控二班第五组课题组的分工或贡献：

2017年12 月

异步电机的结构及绕线式异步电机制动特性分析

吴永康

(燕山大学电气工程学院)

摘要：主要目的是拆解和观察绕线式异步电机的基本组成部分，熟悉绕线式异步电机的结构、类型及铭牌数据。强

调学生动手操作能力；增强学生对异步电机结构的感性认识，掌握异步电机内部结构及工作原理；掌握异步电机绕组组成、绕制、嵌线及异步电机装配过程。了解异步电机测试、检修方法，并能对异步电动机进行初步的维护保养及常见故障排除与检修；分析异步电机的基本工作原理，分析异步电机的制动特性。最终，对电机的结构及工作特性进一步熟悉并掌握。

前言：

(1 )背景及目的: 为了深入了解并掌握电机及其拖动的相关知识，深入分析交流电机的结构及其交流电机的制动特性，提高解决工程实际问题的能力和独立思考问题的基本能力，本组以交流电机为例进行了相关的项目研究。

(2 )范围所研究的范围包括对于交流电机的拆解并记录相关数据；调查交流电动机在实际生化中的应用；研究鼠笼异步电机的结构和四象限运行的特性分析。

(3 )相关领域所做的工作特色：交流电机适用范围广，工作效率高，并向节能环保方向发展，电动机行业成为节能潜力最大的产业之一。同时随着机电一体化的发展，国际上技术领先的国家已经大量采用电力电子技术、计算机技术、传感器技术改造电机产品，新技术的应用给电机行业带来了新出的发展机遇。

(4 )项目切入点：主要研究异步电机的结构及绕线式异步电机制动特性。

1任务实施及内容记录

1.1拆解电机步骤及数据记录

( 1)复习鼠笼异步电机的结构及工作原理，了解内部基本结构，各部分所起的作用；

(2) 观察鼠笼异步电机的结构，记录异步电机的铭牌数据，将有关数据填入下表中。根据名牌数据计算额定转矩并判断电机的极数和同步转速。

(3)用手拨动电动机的转子，观察其转动情况是否良好。

(4 )拆卸异步电动机 拆除电动机的所有引线；拆卸轴承盖和端盖；抽出转子。 (a) 拆卸电动机引线

一般电动机拆卸时 , 先拆卸电动机的引线 , 记录三相绕组是 Y 形接法还是△形接法。 拆线前必须先切 断三相电源线，即关断电源开关。拆线时做好绝缘处理，每拆下一个线头，应用绝缘带包好线头， 用白布作好标记，以便接线时不会弄错。

(b )拆卸联轴器和风扇罩、风扇叶先拆下固定螺丝，再拆下风扇罩。

(c )拆卸端盖 在拆卸滚动轴承端盖时，必须在机壳和端盖上作记号，以免装配时弄错位置。卸时可先

卸小盖，然 后松下大螺丝，再卸大盖。一般小型电动机都只拆风扇一侧的端盖，将另一侧的轴承盖螺丝拆下， 并将转子、端盖、轴承盖和风扇一起抽出。

(d) 抽出转子

小型电动机的转子可用手取出， 注意不要擦伤铁心和绕组。 转子风扇若大于定子内孔时 , 应从有风扇 一侧取出。

(5 )观察结构、检查电机定子绕组

观察对应部件；定子绕组的连接形式；前后端部的形状；绝缘材料的放置等。获取定子绕组的 相

：

(6) 观察并记录电机转子部分：导条个数 12。 (7) 观察并记录

(8) 异步电动机的装配

按照拆卸的相反方向进行装配。 安放转子→加装端盖→安装风扇→按照铭牌数据要求接好电源引线， 接好线盒。

(9) 异步电动机的运行

连接电源并启动，记录稳定后电机的空载转速 1500r/min ；此时指导教师在场验收。

1.2定转子作用

1.2.1定子作用异步电机的定子由机座、定子铁芯和定子绕组等组成。

定子铁芯: 定子磁路的一部分，装在机座里。用0.5 或0.35mm厚的硅钢片叠压而成（两面涂有绝缘漆）当直径<1m时，用整圆硅钢片，否则用扇形硅钢片。定子铁芯内圆开有很多槽，用来放置定子绕组。开口槽用于大、中型容量高压异步电机半开口槽用于中型500V 以下的异步电机半闭口

槽用于低压小型异步电机。

定子绕组: 高压大、中型容量异步电机常采用Y 接，只有三根引出线。对中、小容量低压异步电机，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Y 形或△形。定子绕组用包有绝缘的铜或铝导线绕成，嵌在定子槽内。绕组与槽壁间用绝缘体隔开。

机座: 用于固定与支撑定子铁芯。若是端盖轴承电机，还要支撑转子部分，因此须有足够的机械强度和刚度。中、小型异步电机常用铸铁，大型电机常用钢板焊接制作。整个基座和座式轴承都固定在一个底板上。

1.2.2转子的作用

异步电机的转子由转子铁芯、转子绕组和轴承等组成。

转子铁芯: 电机磁路的一部分，0.5 或0.35mm 厚的硅钢片叠压而成。转子铁芯固定在转轴上。异步电动机转子铁芯的作用是作为电动机主磁路的一部分和放置转子绕组。

转子绕组: 转子绕组也是三相绕组，可接Y 形或△形。绕组的三条引线分别接到三个滑环上，

用电刷引出。转子绕组的作用是感应电动势，通过电流而产生电磁转矩。

鼠笼式: 与定子结构相差很大。绕组自己构成回路，每个槽放置一根导体，再用两个端环把所有导条短路。

2绕线式异步电机在现实生活中的应用场合:

主要作为电动机使用。它是工农业生产及国民经济各部门中应用最为广泛而且需要量最大的一种电机。金属切削机床、轧钢设备、鼓风机、粉碎机、水泵、油泵、轻工机械、纺织机械、矿山机

械等，绝大部分都采用异步电动机拖动。人们的日常生活中，异步电机的应用也日益广泛，如电风

扇、洗衣机、电冰箱、空调机等家用电器中，都用到单相异步电机。电力拖动中，绝大多数的拖动电机

为异步电动机，其用电量约占电网总负荷的60%。

异步电动机之所以得到广泛应用，是因为它具有结构简单、使用方便、运行可靠、效率较高，以及

制造容易，成本低廉等优点。

3以绕线式异步电机带动额定位能性负载分析

以绕线式异步电机带动额定位能性负载为例，分析异步电机工作在第四象限的运行状态，分别

以高速下放重物（理想空载转速110%）、低速下放重物（理想空载转速20%），可以采用哪些制动状态？并进行参数计算。

3.1三相异步电动机的各种运行状态

在不同负载的条件下，改变异步机的电源电压、相序、频率及转子所串电

阻，运行在四个象限的不同状态。

3.1.1电动运行

在右图的机械特性中，第一象限的工作点，如

A、B 点为正向电动运行状态；第三象限的工作点，如

C 点为反向电动运行状态。电动状态下的电磁转矩为拖动性转矩。

3.1.2能耗制动运行

设异步电动机以转速n 逆时针电动状态运行，突然切断三相交流电源，同时将直流通入定子绕组（打开K1，合上k2 ），见下图。此间，由于惯性，电动机转速不能突变，维持逆时针转动，转子绕组中产生感应电流切割直流磁势，产生顺时针方向的电磁转矩。

显然电磁转矩与n 反方向，为制动性转矩，对反抗性恒转矩负载，将逐渐减速直至停转。n=0 切断电源才会准确停车。