电动机培训教案.

6电动机部分

6.1电动机的基本结构与工作原理

6.1.1三相异步电动机的基本结构

三相异步电动机由定子和转子两个基本部分组成

图2.6-1电动机的基本结构

1.接线盒

2.定子铁心

3.定子绕组

4.转轴

5.转子

6.风扇

7.罩壳

8.轴承

9.机座10、端盖11.轴承盖

6.1.1.1 定子

定子是电动机固定部分，其作用是用来产生旋转磁场。它主要由定子铁芯、定子绕组和机座等组成。

(1) 定子铁芯。定子铁芯由互相绝缘的硅钢片叠成圆筒形状，内圆周表面有均匀分布的槽，用来安放三相绕组。

(2) 定子绕组。定子绕组由许多线圈连接而成。线圈由带有绝缘的铜导线或铝导线绕制而成。三相定子绕组的三个首端和三个末端分别接在电动机出线盒的6个接线柱上。

(3) 机座。

6.1.1.2转子是电动机转动部分，由转子铁芯、转子绕组和转轴等部件组成。其作用是在旋转磁场作用下获得转动力矩。按照构造的不同，转子分为鼠笼式和绕线式两种。

(1)鼠笼式转子。这种转子用铜条安装在转子铁芯槽内，两端用端环焊接，

形状像鼠笼。对于中、小功率的电动机(100kW 以下)目前大部分采用铸铝方式鼠笼式异步电动机结构简单，工作可靠，使用维护方便，因而得到广泛应用

(1) 1时

IB 3-4 ■饶式转子

(2)绕线式转子。绕线式转子的绕组和定子绕组相似，三相绕组连接成星形, 三根端线连接到装在转轴上的三个铜滑环上，通过一组电刷与外电路相连接。

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图3-5绕线式转子⑻外形(b)接线圈

绕线式电动机的特点是：可以通过滑环和电刷，将附加电阻接入转子电路，从而改善起动性能和调节转速。

6.1.2三相异步电动机的工作原理

三相异步电动机的三相定子绕组U -U、V -V、W -W 以丫形联接方式与三相电源相接，便有电流流入。

/ = 7 sin

U观

.=打帥(凹一120°)

i = f sin(/az + I2O°)

KM' f

三相绕组通三相电流，这三相电流振幅相同，周期相同，但是相位不同。

图 3 —6绕组联结成Y型和电流波形（a）三相对称绕组Y型联结（b）三相对称电流的波

根据右手定则，手心朝北极（N极），大拇指代表相对运动方向，电流方向用四指代表。

这是感应电动式和感应电流的方向。左手定则为电动，如果导线里有电流，那么电流的受力方面应该用左手面向N极，四指代表电流方向，大拇指就为力的方向。既然F代表受力的方向，那就是说上面的导线向右的作用力，下面导线向左的作用力，这相两个力的合成就使得鼠笼顺中项转动起来，顺中项的结果就是和处面的磁场方向一致，鼠笼转的会越来越快，但是不能等于旋转磁场的速度，因为如果等于旋转磁场的速度那就没有相对运动，也就不再切割磁力线，也就不能产生感应电动式和感应电流，于是电磁力也就没有。所以只能越转越快，但不能同步于磁场的速度。

UJWJ-O* -60* <<) ISO'

图3 —7三相电流产生旋转磁场示意图

三相定子绕阻，绕阻不动，定子也不动，但是在不动的绕组中通三相交流电后，彼此之间相位相互差120 °，结果形成一个空间旋转磁场，这个空间旋转磁场转的还很快。比如说电在一秒中变了50个周期，那么一分钟为3000次，当然这也和磁极对数有关。

由上述可知，通入定子绕组的三相电流共同产生的合成磁场随着电流的交变而在空间不断地旋转，故称旋转磁场。旋转磁场切割转子铁芯槽中的导体，在闭合的导体中产生电流，转子导体电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩而使转子旋转。

若要使电动机转子反相转动，只需将接于三相电源的三相绕组中的任意两对调位置，使旋转磁场反向旋转即可。

旋转磁场的旋转方向与电流的相序一致，旋转磁场的速度正比于电源频率f，而与旋转磁场的磁极对数P成反比。当转速以每分钟计算时，旋转磁场的转速可表示为：60/

M i - _"皿

(3-6)式中：f--电源频率；P--磁极对数。

电动机的转子转速与旋转磁场的转速并不相等。这是因为转子的转速和旋转磁场的转速相等，则转子导体与旋转磁场间没有相对运动，导体内产生不了电动

势和电流，因而也就没有电磁力，所以电动机转速与旋转磁场的差异是保证电动机旋转的必要条件。三相异步电动机转子的转速n小于旋转磁场的转速，其相

差的程度常用转差率S表示，即

(3-7)通常在额定负载下的转差率约为0.01 —0.06。

例：一台三相异步电动机，已知其磁极对数为2 ,电源频率为50 Hz,如果其转差率S

=4%，该电动机的转速是多少？

解：电动机旋转磁场的转速为

L 6Q/ 60x50 z t .

TL =——= ------------ = 15OO(f /min)

P 2

因为：

- n

——= 0.04

所以n=n 1(1-S)=1500 x(1-0.04)=1440(r/min)

转差率是分析异步电动机运行情况的一个重要参数。当电动机通电而转子未

转动时(如在起动最初瞬间或电动机严重过载而堵转时),n=0 ,则S=1 ;当转子空载运行时，其转速非常接近旋转磁场转速，则ST。因此，异步电动机的转

差率在0 —1范围内变化，即0 < S < 1，通常在额定负载下的转差率约为0.01 —0.06 o

6.1.3直流电动机的工作原理

6.1.3.1直流由定子和转子组成。

定子的作用是在励磁绕组中通入直流电流励磁而产生磁场；转子的作用是通

电后产生电磁转矩。

直流电源通电导线在磁场中会受到电磁力作用，其方向由左手定则确定。