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知识点13.3 三相异步电动机的结构和工作原理
首先来看三相异步电动机的结构
简单来讲电动机由转子和定子两部分构成
定子是指在电动机工作时固定不动的部分
转子是指在电动机工作时旋转的部分
这是一个笼型三相异步电动机的结构图
那么定子由定子铁心 定子绕组
端盖 轴承盖等构成
转子由转轴 转子铁心 转子绕组 风扇等构成
三相异步电动机的定子结构里面
比较重要的是它的定子绕组
定子由A B C三相绕组分别在图中用
其中下标1表示绕组的首下标2表示绕组的尾
各相定子绕组在放置的时候
首尾空间位置相差180°
A B C三相绕组的空间位置互差120°
三相异步电动机的转子有两种结构
一种是绕线式 一种是鼠笼式
绕线型的三相异步电动机转子绕组
通过电刷引出三根引线
可以通过外接电阻来改变转子绕组的电阻
笼型电动机的转子有两种结构
一种是通过在转子铁心上嵌铜条
通过端环把铜条短接构成闭合线圈
一种是在转子铁芯上开槽浇铸铝
然后再把它的两端给它短接构成闭合线圈
三相异步电动机的工作原理
简单的讲三相定子绕组中通入三相交流电
产生旋转磁场转子绕组构成闭合线圈
在旋转磁场当中会产生感应电动势
感应电流和力矩 转子会转动
首先来看旋转磁场的产生
假定三相定子绕组采用星形接法
通入三相交流电
设定的参考方向A相 B相 C相的电流
都是从首端流入
在下面的分析当中我们将在定子的横截面上
标示电流的实际方向
电流的方向和图中所标示的参考方向相反
那么我们在画图的时候
用·表示电流垂直于横截面流出
用x表示电流垂直于横截面流入纸面
下面通过几个特殊点
来分析定子绕组产生的磁通方向
当ωt=0°时
因此B相和C相绕组实际电流的方向
如图所示可以用右手螺旋定则判断
转子所在的空间相当于有一对磁极
合成磁场的方向向下
同样我们可以得到其它电流角度下的磁场方向
ωt等于60°120°180°三种情况下的磁场方向
ωt=60°时
那么电流的实际方向如这张图所示
可以判定磁场的方向和ωt=0°时相比旋转了60°
同样ωt=120°的时候
在图中标出电流的实际方向
可以判定磁场的方向相对于ωt=60°的时候
又旋转了60°
当ωt=180°的时候
在图中标出实际的方向
用右手螺旋定则判断磁场的方向
相比ωt=120°磁场又转动了60°
以此类推可以得出结论
当电流变化一周的时候磁场旋转一周
二 旋转磁场的旋转方向
旋转磁场的方向取决于三相电流的相序
将三相异步电动机的三相电源中任意两项换接
可以改变旋转磁场的方向
三 旋转磁场的转速
旋转磁场转速称为同步转速
在前面的分析当中定子绕组
通入三相交流电流后合成一对磁极
一个电流周期磁场在转子所在空间旋转360°
也就是极对数p=1
旋转磁场转速等于
极对数和旋转磁场的转速与定子绕组的结构有关
极对数的改变
刚才介绍了一对极电动机旋转磁场的形成
下面介绍两对极的构成
将每相绕组分成两段
按右图所示的方式放入定子铁心的槽内
每个绕组的首尾互差90°
A B C三相绕组之间的空间位置互差60°
我们来看定子绕组通三相交流电以后
产生磁场的情况
当ωt=0°时
可以在图中标出电流的实际方向
用右手螺旋定则可以判断产生磁场的方向
这样在转子所在的空间里面
相当于有两对磁极的存在
用同样的方法也可以构成三对极四对极
旋转磁场的转速
当ωt=60°的时候
我们再来看转子所在的空间磁场的情况
ωt=60°时
在图中标出电流的实际方向
用右手螺旋定则可以判断
转子所在空间磁场的情况
比较这两种情况下的磁场情况
可以发现当ωt=60°的时候
磁场相当于旋转了30°
以此类推可以得到结论
当电流变化一周的时候磁场旋转半周
所以极对数p=2
综合前面的分析p=1的时候
一个电流周期磁场旋转360°
旋转磁场的转速是3000r/min
p=2时一个电流周期磁场旋转180°
旋转磁场的转速为1500r/min
p=3的时候一个电流周期
磁场旋转的旋转角度是120°转速1000r/min
电动机转速和旋转磁场转速
旋转磁场的转速记作 电动机的转速记作n
旋转磁场的转速也称作同步转速
因此这种电动机被称为三相异步电动机
转差率定义为
异步电动机在运行的时候
转差率在0.01到0.09之间
电动机起动瞬间转差率最大等于1
根据异步电动机运行时转差率的特点
如果已经知道电动机的额定转速
就可以判定它的同步转速和它的极对数
例如如果已知n=1440r/min
可以判定它的同步转速为1500r/min
它的极对数p=2
五 转子线圈产生的感应电势及旋转磁场
由于转子和旋转磁场间有相对运动
转子线圈当中会产生感应电动势和感应电流
假设感应电动势和感应电流的频率为
定子电流的频率是
产生的旋转磁场的转速等于
转子相对于旋转磁场的转速为
旋转磁场的转速与转子转速的差为
但是转子本身以转速n在转动
所以转子绕组产生的旋转磁场的转速
要叠加上转子本身的转速
所以转子线圈产生的旋转磁场的转速也为
从这三个公式可以推导出来
例如三相异步电动机已知极对数p=3
电动机的额定转速960r/min
求它的转差率 转子电流的频率
旋转磁场的转速代入数据等于1000r/min
转差率代入数据计算出s=0.04
转子电流的频率等于2Hz
知识点13.3小结三相异步电动机的工作原理
可以总结为三句话
第一句话是三相定子绕组接通电源产生旋转磁场
我们可以简记为电生磁
第二句话旋转磁场与转子绕组产生相对运动
转子绕组切割旋转磁场
使转子绕组内产生感应电动势和感应电流
可以简称为磁生电
第三句话旋转磁场与转子内感应电流
相互作用产生电磁转矩
使转子带动生产机械旋转
可以记作转子受力旋转
知识点13.3需要记住的几个公式
第一个是同步转速与极对数的关系
第二个公式是转差率的定义
第三个关系转子绕组电流频率
与三相电源频率的关系
-1.1 电路变量及方向
--作业
-1.2 基尔霍夫定律
--作业
-1.3 电路元件
--作业
-1.4 两种电源的等效互换
--作业
-1.5 支路电流法
--作业
-1.6 节点电位法
--作业
-2.1 叠加定理
--作业
-2.2 等效电源定理之戴维宁定理
--作业
-2.3 等效电源定理之诺顿定理
--作业
-2.4 含受控源电路的分析方法
--作业
-3.1 SPICE电路文件
-第3讲 电路仿真软件SPICE--3.1 SPICE电路文件
-3.2 元件语句
-第3讲 电路仿真软件SPICE--3.2 元件语句
-3.3 直流分析与输出语句
-第3讲 电路仿真软件SPICE--3.3 直流分析与输出语句
-3.4 子电路与模型语句
-3.5 Aim-spice使用方法
-4.1 正弦交流电路的概念
-第4讲 正弦交流电路基础--4.1 正弦交流电路的概念
-4.2 正弦量的相量表示法
-第4讲 正弦交流电路基础--4.2 正弦量的相量表示法
-4.3 纯电阻交流电路
-第4讲 正弦交流电路基础--4.3 纯电阻交流电路
-4.4 纯电感交流电路
-第4讲 正弦交流电路基础--4.4 纯电感交流电路
-4.5 纯电容交流电路
-第4讲 正弦交流电路基础--4.5 纯电容交流电路
-5.1 RLC串联的交流电路
-第5讲 正弦交流电路的分析方法--5.1RLC串联的交流电路
-5.2 交流电路的一般分析方法
-第5讲正弦交流电路的分析方法--5.2交流电路的一般分析方法
-5.3 功率因数的提高
-第5讲 正弦交流电路的分析方法--5.3 功率因数的提高
-5.4正弦信号源与.tran分析语句
-第5讲--5.4正弦信号源与.tran分析语句
-6.1 串联谐振
--作业
-6.2 并联谐振
--作业
-6.3 电路的频率特性
--作业
-6.4 ac交流扫描分析语句及其应用
--作业
-6.5 RLC电路的串联谐振实验
--6.5Video
-7.1 三相交流电源
-第7讲 三相交流电路--7.1 三相交流电源
-7.2 负载星形连接的三相电路分析
-第7讲 三相交流电路--7.2 负载星形连接的三相电路分析
-7.3 负载三角形连接的三相电路分析
-第7讲 三相交流电路--7.3 负载三角形连接的三相电路分析
-7.4 三相电路功率
-第7讲 三相交流电路--7.4 三相电路功率
-7.5 安全用电常识
-7.6 用SPICE分析三相电路
-第7讲 三相交流电路--7.6 用SPICE分析三相电路
-7.7 三相电路实验
--Video
-8.1 非正弦周期交流信号的分解
--作业
-8.2 非正弦周期交流电路的分析计算
--作业
-8.3 有效值和平均功率
--作业
-8.4 用Spice分析非正弦交流电路
--作业
-9.1 换路定理与初始值的确定
--作业
-9.2 过渡过程的经典分析方法
-第9讲 电路的过渡过程之一--9.2 过渡过程的经典分析方法
-9.3过渡过程的三要素分析法
-第9讲 电路的过渡过程之一--9.3过渡过程的三要素分析法
-9.4 过渡过程的叠加分析方法
-第9讲 电路的过渡过程之一--9.4 过渡过程的叠加分析方法
-10.1 微分电路、积分电路与脉冲激励下的RC电路
-第10讲--10.1微分电路、积分电路与脉冲激励下的RC电路
-10.2 含有多个储能元件的一阶电路
-第10讲--10.2含有多个储能元件的一阶电路
-10.4 用Spice分析电路的过渡过程
-第10讲 --10.4 用Spice分析电路的过渡过程
-10.5 RC电路的过渡过程
--Video
-11.1 磁场的物理量与磁性材料
-第11讲 磁路与变压器--11.1 磁场的物理量与磁性材料
-11.2 安培环路定律和磁路的欧姆定律
-第11讲磁路与变压器--11.2安培环路定律和磁路的欧姆定律
-11.3 交流铁芯线圈
-第11讲 磁路与变压器--11.3 交流铁芯线圈
-11.4 变压器的结果与工作原理
-第11讲 磁路与变压器--11.4 变压器的结果与工作原理
-11.5 变压器的额定值及特殊变压器
-第11讲 磁路与变压器--11.5变压器的额定值及特殊变压器
-11.6 用SPICE分析变压器电路
-第11讲 磁路与变压器--11.6用SPICE分析变压器电路
-12.1 Multisim主要窗口组件
-第12讲--12.1 Multisim主要窗口组件
-12.2 电路图的编辑与测试
-第12讲 --12.2电路图的编辑与测试
-12.3 元件库
--12.3
-第12讲 电路仿真软件Multisim--12.3 元件库
-12.4 测试仪表
-第12讲 电路仿真软件Multisim--12.4 测试仪表
-12.5 Multisim的分析功能
-第12讲 --12.5 Multisim的分析功能
-12.6 用Multisim分析电路举例
-13.1 预备知识
-第13讲 电动机--13.1 预备知识
-13.2 异步电动机的转动原理
-第13讲 电动机--13.2 异步电动机的转动原理
-13.3 三相异步电动机的结构和工作原理
--作业
-13.4 三相异步电动机的机械特性
-第13讲 电动机--13.4 三相异步电动机的机械特性
-13.5 三相异步电动机的使用
-第13讲 电动机--13.5 三相异步电动机的使用
-13.6 单相异步电动机简介
-14.1 常用低压电器
-14.2 电动机的启-保-停控制及电机的保护
--作业
-14.3 基本控制环节
--作业
-14.4 综合举例
--Video
-14.5 继电器-接触器控制系统实验
--Video
-15.1 可编程控制器的组成与工作原理
--作业
-15.2 S7-200 PLC程序设计基础
--作业
-15.3 位逻辑指令
--作业
-15.4 定时器指令与计数器指令
--作业
--第十五讲讲义
-16.1 小型PLC控制系统的设计方法
-第16讲--16.1小型PLC控制系统的设计方法
-16.2 顺序功能图
-第16讲 可编程控制器之二--16.2 顺序功能图
-16.3 利用顺序控制继电器（SCR）编写程序
-第16讲--16.3 利用顺序控制继电器（SCR）编写程序
-16.4 Step7-Microwin的窗口组成
-16.5 Step7-Microwin使用举例
-期末考试--电工技术期末考试
