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1、异步电动机原理培训教材 一、三相异步电动机的结构在发电厂中,除了发电机之外,还运行着大量的电动机。电动机种类很多,本章主要讲述异步电动机,异步电动机由两个基本部分组成,即定子和转子。定子是由机座、端盖、铁芯、三相绕组等组成,转子固定在轴上、装在定子膛孔中,它们不相接触,彼此间保持一定的气隙,定子和转子铁芯都是硅钢片叠压而成的,定子铁芯内圆周上有均匀分布的槽,用来安装定子绕组。定子绕组由绝缘铜线或铝线绕成三相对称绕组,绕组的首末端分别引到电动机出线盒的接线柱上,使用时从接线盒接入三相电源。三相异步电动机的转子绕组有两种形式:一种是鼠笼式,另一种是绕线式。鼠笼式转子的结构,它由安放在转子铁芯槽里的
2、铜条组成,铜条的两端各用一个铜环焊接起来,形成一个圆柱形笼子。绕线式转子的绕组和定子绕组相似,也是由绝缘导线做成绕组元件,放在转子铁芯槽内,然后连接成对称的三相绕组。转子三相绕组通常连接成星形,星形绕组的三根端线,接到装在转轴上的三个滑环上,通过一组电刷引出来与外电路变阻器相连接,以便起动电动机。绕线式转子轴上装有三个滑环,故又叫做滑环式转子,绕线式电动机的结构复杂,价格较贵,用于起重和需要大起动转矩的设备上,以及某些对调速要求不高但容量又较大的场合。二、异步机的转动原理异步电动机工作原理:三相交流电通入定子绕组产生旋转磁场,这时静止的转子内导体被旋转磁场的磁力线所切割,而感应出电动势E,电动
3、势的方向可用右手定则来确定,如图10-1:图10-1电动机的工作原理在感应电势作用下,闭合的转子导体中就有电流,转子电流与旋转磁场相互作用而产生电磁力F,力的方向由左手定则决定。电磁力对转轴产生电磁力矩M,使转子转动。电磁力矩的方向是与旋转磁场的方向一致的。电动机转子的转速(n2)是永远小于旋转磁场的转速(n1)的。如果n2 =n1,则转子与旋转磁场之间没有相对运动,转子导体就不再切割磁力线,因而转子导体中的感应电势、电流随即消逝,也就不会产生电磁转矩,不再会转动。而且实际上,转子上总是要受到一些风阻和摩擦的,转子速度必将要慢下来,因此总是低于旋转磁场的转速。转子总是紧跟着旋转磁场以n2 n1
4、的转速旋转的,所以这种电动机又称为异步电动机,这种电动机,因为它的转子电流是由电磁感应产生的,故又称感应电动机。转子转速n2与旋转磁场的转速n1相差的程度,用转差率S表示: S= (n1 -n2 )/n1100%;转差率通常用百分数表示。转差率是异步电动机的一个重要参数,在分析异步电动机运行特性时极为重要。异步电动机的工作原理有许多地方与变压器相似。在变压器中,原、副绕组是与同一主磁通相交链,在异步电动机中,定子绕组和转子绕组则与同一旋转磁通相交链,定子和转子绕组分别相当于变压器的原、副绕组,旋转磁通相当于变压器中的主磁通,在变压器中原边电流的大小是由副边电流来定的;同样,异步电动机中定子绕组
5、的电流是由转子电流来决定的。异步电动机与变压器也有其不同之处,变压器是静止的,而异步电动机是旋转的,在变压器的磁路中的空气隙是极小的,而在异步电动机的磁路中却有两个较大的空气隙(定子与转子之间),所以变压器的空载电流极小,而异步电动机在空载时,其定子绕组中通过的电流I0较大,约为定子绕组额定电流I0的20%40%。三、电动机的启动电流1.当电动机的转子静止时,定子绕组加上电源以后,其周围将有旋转磁场转动,因转子静止,旋转磁场将以全速切割转子导体,所以,定子电流很大,通常为电动机的额定电流47倍。2.电动机转速上升以后,旋转磁场和转子导体的相对速度降低,故起动电流随转速升高而逐渐减小,直到转速达额定值时,电动机定子电流将为额定电流。3.因电动机的起动电流很大,所以在起动时,为了避免扰动电网,必须对起动电流进行限制。限制的方法主要是降低电动机起动时的端电压。4.虽然电动机的起动电流很大,但起动功率因数很低,所以起动转矩并不与起动电流成正比增加,所以电动机起动转矩并不是很大的,一般为额定转矩的22.5倍。