三相异步电动机论文

三相异步电动机

一．三相异步电动机的研发背景

虽然直流电动机有优良的调速性能，但由于直流电动机的机械式换向器不但结构复杂、制造费时、价格昂贵，而且在运行中容易产生或会员，此外还存在换向器机械强度不够，电刷容易磨损等问题。因此运行中需要经常性的维护检修，并且对环境的要求也比较高，不能适用于化工、矿山等周围环境中有灰尘、腐蚀性气体和易燃、易爆气体的场所。特别是换向问题的存在，使直流电动机无法做成高速大容量的机组，因而不能适应现在生产向高速大容量化发展的要。二．关于三相异步电动机

1.简介

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。

2.重要组成部分

（1）定子

异步电动机的定子是异步电动机固定不动的部分，由定子铁心、定子绕组和机座组成。

定子铁心：装载机做内，为一个内壁开槽的中空圆柱体，槽内嵌放定子绕组。定子铁心是电动机磁路的一部分。为减少铁心中的损耗，定子铁心用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，片间有绝缘、

定子绕组：用绝缘的铜线绕成，嵌放在定子铁心槽内，绕组与槽壁用绝缘材料隔开。定子绕组是电动机的电路本分，其主要作用是通过电流产生旋转磁场。三项定子绕组的六个引出端（即是哪相绕组的始端和末端分别用U1、V1、W1和U2、V2、W2表示）都引到了接线盒的接板上。可根据需要接成三角形或星形联接。机座：就是电动机的外壳，起支撑作用，因此要有足够的机械强度和刚度，能承受运输和运行过程中的各种作用力，通常用铸铁铸成，较大容量的异步电动机，一般采用钢板焊接机座。

（2）转子

异步电动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。

转子铁心：为电动机磁路一部分，一般也有0.5mm厚的硅钢片叠成。铁心固定在电动机的转轴上，大型异步电动机的转子铁心则套在转子支架上。

转子绕组：其作用是感应电动势，流过电流和产生电磁转矩。转子绕组的结构形式有笼型和绕线转子两种，根据转子的结构形式不同，异步电动机分为了笼型异步电动机和绕线转子异步电动机。

笼型转子：转子绕组的外形想一个鼠笼，由于异步电动机的转子绕组不必由外界电源提供供电，因此可以自行闭合构成短路绕组。工艺最简单的转子绕组就是在转子铁心的每个槽中插入一根导条，在铁心两端槽口外用两个端环分别把所有导条的两端连接起来，形成一个短接回路，为了散热，端环上装有风扇。

绕线转子；绕线转子绕组与定子绕组相似，也是用绝缘导线嵌于转子铁心槽内，接成星形联接的三项队称绕组，然后将三根引出线接到装在转子端轴上的三个集

电环（也称滑环）上，用一套电刷引出，当不需要外接电阻时，可直接将三个集电环短路，为了改善电动机的气动性能或调节电动机的转速，可通过集电环和电刷装置外接电阻。

3．原理

当向三相定子绕组成中通入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。

通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。

交流三相异步电动机绕组分类

单层绕组：

单层绕组就是在每个定子槽内只嵌置一个线圈有效边的绕组，因而它的线圈总数只有电机总槽数的一半。单层绕组的优点是绕组线圈数少工艺比较简单；没有层间绝缘故槽的利用率提高；单层结构不会发生相间击穿故障等。缺点则是绕组产生的电磁波形不够理想，电机的铁损和噪音都较大且起动性能也稍差，故单层绕组一般只用于小容量异步电动机中。单层绕组按照其线圈的形状和端接部分排列布置的不同，可分为链式绕组、交叉链式绕组、同心式绕组和交叉式同心绕组等几种绕组形式。

1：链式绕组链式绕组是由具有相同形状和宽度的单层线圈元件所组成，因其绕组端部各个线圈像套起的链环一样而得名。单层链式绕组应特别注意的是其线圈节距必须为奇数，否则该绕组将无法排列布置。

2：交叉链式绕组当每极每相槽数9为大于2的奇数时链式绕组将无法排列布置，此时就需要采用具有单、双线圈的交叉式绕组。

3：同心式绕组在同一极相组内的所有线圈围抱同一圆心。

4：当每级每相槽数Q为大于2的偶数时则可采取交叉同心式绕组的形式。

单层同心绕组和交叉同心式绕组的优点为绕组的绕线、嵌线较为简单，缺点则为线圈端部过长耗用导线过多。现除偶有用在小容量2极、4极电动机中以外，如今已很少采用这种绕组形式。

双层叠式绕组

单双层混合绕组

星接与角接的关系

星接改角接：原星接时线径总截面积除以1.732等于角接时的线径总截面积。角接改星接：原角接时线径总截面积乘以1.732等于星接时的线径总截面积。星接与角接本质上的区别

星接时线电压等于相电压的1.732倍，相电流等于线电流。

角接时相电压等于线电压，线电流等于相电流的1.732倍。

同功率的电机，星接时，线径粗，匝数少，角接时，线径细，匝数多。

角接时的截面积是星接时的0.58倍。（即角接时线径总截面积除以0.58等于星接时的线径总截面积。星接时线径总截面积乘以0.58等于角接时的线径总截面积）

线径截面积计算公式：截面积S=直径的平方乘以0.785

电机的内部连接有显极和庶极之分，显极和庶极连接是由电机的设计属性决定的，是不能更改的

三．对于三相异步电动机的探索

设计实验对三相异步电动机的运行进行探索。实验内容如下：

实验目的

掌握电机定子绕组的连结方法

掌握电机的启动方式及实现正反转的方法

实验器材

电动机、按钮、交流接触器、起子片

实验原理及实验电路

电机直接启动

、正反转的方法

对调任意两相线

1）、点动控制电路

①、按钮ST SB

②、交流接触器KM

线圈常开触头

KM 常闭触头