第六章 交流异步电机解剖
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第六章交流电动机电机是实现电能和机械能互相转换的旋转装置。
本章主要介绍交流电动机的基本构造、工作原理、转速与转矩之间的机械特性及起动、反转、调速及制动的基本原理和使用方法等。
6.1 三相异步电动机的构造三相异步电动机分主要由定子(固定部分)和转子(旋转部分)两个基本部分组成。
见下图三相异步电动机的定子构成:由机座和装在机座内的圆筒形铁心以及其中的定子绕组组成。
见下图三相异步电动机的转子铁心是圆柱状的,也是用硅钢片叠成,表面有冲槽,用来放置转子绕组。
转子铁心装在转轴上,轴上加机械负载。
根据构造的不同可分为鼠笼式和绕线式两种。
鼠笼式异步电动机若去掉转子铁心,嵌放在铁心槽中的转子绕组,就象一个“鼠笼”,它一般是用铜或铝铸成。
见下图绕线式异步电动机的转子绕组同定子绕组一样也是三相的,它联接成星型。
每相绕组的的始端联接在三个铜制的滑环上,滑环固定在转轴上。
环与环,环与转轴之间都是互相绝缘的。
在环上用弹簧压着碳质电刷。
起动电阻和调速电阻是借助于电刷同滑环和转子绕组联接,见下图6.2 异步电动机转动原理:旋转磁场1.旋转磁场的产生三相异步电动机的定子绕组嵌放在定子铁心槽内,按一定规律连接成三相对称结构。
三相绕组AX,BY,CZ在空间互成1200,它可以联接成星形,也可以联接成三角形。
当三相绕组接至三相对称电源时,则三相绕组中便通入三相对称电流i A、i B、i C:i A=I m sinωti B= I m sin(ωt-120o)i C= I m sin(ωt+120o)电流的参考方向和随时间变化的波形图见下图。
的产生过程(见下图):由分析可知,当定子绕组中通入三相电流后,当三相电流不断地随时间变化时,它们共同产生的合成磁场也随着电流的变化而在空间不断地旋转着,这就是旋转磁场。
这个旋转磁场同磁极在空间旋转所产生的作用是一样的。
2.旋转磁场的转向从旋转磁场可以看出,在ωt=00的时,A相的电流i A=0,此时旋转磁场的轴线与A相绕组的轴线垂直;当ωt=900时,A相的电流i A=+I m达到最大,这时旋转磁场轴线的方向恰好与A相绕组的轴线一致。
图1-1三相异步电动机的分解图一、三相异步电动机的结构(一)定子(静止部分)1.定子铁心: 定子铁心的作用是作为电机磁路的一部分,并在其上放置定子绕组。
2.定子绕组:定子绕组的是电动机的电路部分,通入三相交流电,产生旋转磁场。
主要绝缘项目有以下三种:(1)对地绝缘(2)相间绝缘(3)匝间绝缘接线盒(△接法)定子三相绕组的接线方式(1)星形接法(Y接)(2)三角形接法(△接)3.机座(二)转子(旋转部分)转子是电动机的旋转部分,包括转子铁心、转子绕组和转轴等部件。
1.转子铁心作用:电机磁路的一部分,并放置转子绕组。
一般用0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成,硅钢片外圆冲有均匀分布的孔,用来安置转子绕组。
2.转子绕组作用是切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流,并形成电磁转矩而使电动机旋转。
根据构造的不同分为鼠笼式转子和绕线式转子。
如图1-5所示。
图1-5转子绕组(1)鼠笼式转子:若去掉转子铁心,整个绕组的外形像一个鼠笼,故称笼型绕组。
小型笼型电动机采用铸铝转子绕组,对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。
如图1-6所示。
图1-6笼型转子a)笼型绕组 b) 转子外形 c) 铸铝笼型转子(2)绕线式转子:绕线转子绕组与定子绕组相似,也是一个对称的三相绕组,一般接成星形,三个出线头接到转轴的三个集电环(滑环)上,再通过电刷与外电路联接,如图1-7所示。
图1-7绕线式转子异步电动机的转子接线示意图a)接线图 b)提刷装置3. 转轴用以传递转矩及支撑转子的重量,一般由中碳钢或合金钢制成。
(三)其它附件端盖、轴承、轴承端盖、风扇二.铭牌图1-8 三相异步电动机铭牌1.型号Y90L—42.额定功率PN指电动机在额定运行状态下运行时电动机轴上输出的机械功率,单位为KW。
式中,UN1、IN1、ηN、cosφN分别为电动机额定的线电压、线电流、效率、功率因数。
3.额定电压UN1指电动机在额定运行状态下运行时定子绕组所加的线电压,单位为V或KV。
交流异步电机基本结构及拆装异步电机是一种常见的电机类型,广泛应用于各种工业设备和家用电器中。
本文将介绍异步电机的基本结构及拆装方法。
异步电机的基本结构如下:1. 定子(Stator):定子是由一组定子线圈组成的,这些线圈被绕绕在电机的铁心上。
定子通常是由三个相互平衡的线圈组成,这些线圈使电机能够产生旋转磁场。
2. 转子(Rotor):转子是通过轴承连接到电机主轴上的旋转部件。
转子通常由一组铁心和铜棒组成。
当定子电流通过定子线圈时,会在转子上产生磁场。
转子的旋转受到定子磁场的作用,从而使电机产生力矩。
3. 轴承(Bearing):轴承位于电机外壳内,用于支持电机主轴的转动。
轴承通常由金属制成,并涂有润滑剂,以减少摩擦和热量。
4. 励磁系统(Excitation System):励磁系统是为了给定子线圈通电而设计的。
励磁系统通常由外部电源和控制器组成,控制器可以改变电流的大小和方向,从而改变定子线圈的磁场方向和强度。
下面是异步电机的拆装方法:1.安全准备:在进行拆装工作之前,首先要确保电机处于断电状态,并删除电机与电源的连接。
同时,还要确保工作环境干燥、整洁,且符合安全要求。
2.拆卸电机外壳:使用螺丝刀或扳手,拧下固定电机外壳的螺丝,并小心地将外壳取下。
注意不要损坏外壳内部的线圈和其他部件。
3.取下转子:使用专用工具或扳手,取下转子并放置在干净的工作台上。
注意不要损坏转子上的线圈和铜棒。
4.检查和清洁:检查转子和定子的外观,是否有损坏或磨损的部分。
若有需要,可以使用刷子或吹风机等工具将电机内部的灰尘和污垢清洁干净。
5.安装新部件:如果需要更换损坏的零部件,可以将其拆卸下来,并安装新的零部件。
确保所有部件安装正确,并按照制造商的指示进行调整和固定。
6.组装电机:将转子放回电机主轴上,并小心地将外壳安装回原位。
使用螺丝刀或扳手将螺丝紧固好。
7.测试电机:在进行使用之前,确保电机安装正确,并连接到电源上。
交流异步电机转子结构哎,聊聊交流异步电机的转子结构吧!这玩意儿可真是个神奇的家伙,简直像是电机界的小超人,默默无闻却又不可或缺。
说到转子,首先要知道它可不是电机里的小配件,而是整个电机的灵魂所在。
就像一个家庭的顶梁柱,没有它,家里就得散架。
转子在电机运转时,真是忙得不可开交,随时随地都在旋转,转得飞起。
你想啊,它可是把电能转化为机械能的关键,一点小问题,整台机器就得叫苦连天。
转子的结构其实也没有想象中那么复杂,简单说就是几个部分凑到一起。
转子里头有个“心脏”叫导体条,像是电机的血管,电流通过它,转子就能开始转动。
然后,转子外面有个外壳,保护得好好的,像个护城河,不让外界的“敌人”轻易侵入。
嘿,这外壳可是重要角色,没了它,转子就得裸奔,电流一来,立马得短路,惨得不行。
再说了,转子的类型也是五花八门。
有的转子像个中间有洞的饼,叫鼠笼式转子,听着就有意思。
这个结构简单,成本低,适合大多数应用,真是个“人人爱”的类型。
还有一种叫绕线转子,顾名思义,里头有线圈,像极了织毛衣时的针线。
这个转子可灵活多了,可以根据需要调节,真是个聪明的家伙。
可惜,它成本高,维护麻烦,听起来就像是个高贵的公主,得细心照顾。
转子在运转的时候,简直是个舞者,随着电流的变化,节奏感十足。
电流一来,转子就开始转动,转得越快,电机输出的功率就越大。
这时候,转子就像一个被点燃的火焰,热情洋溢,势不可挡。
可别小看它,转子的温度可得掌控好,不然一热就可能出现故障,真是个“娇贵”的角色。
有趣的是,转子的性能也受材料的影响。
比如,铝和铜是转子的主要材料,前者轻巧,后者则更耐用。
像个小朋友,铝转子就像个活泼的孩子,跑得飞快,但用久了就得小心;铜转子虽然重,但可经得起考验,稳重得很。
不同的应用场景,得用不同的材料,真是一门学问。
说到这里,转子的散热问题也不能忽视。
转子转动的时候会产生热量,就像人跑步出汗一样,得及时散热。
电机里头有风扇帮忙降温,保证转子不会热得发烫。
三相交流异步电动机的结构与工作原理三相交流异步电动机结构三相异步电动机结构其实还是蛮简单的,主要包括定子部分、转子部分和壳体3个部分,如下图所示:三相异步电动机结构1将上面三相异步电动机进行进一步的拆解,我们又可以把定子部分分为定子铁心、定子绕组;转子部分又可以分为转子铁心和转子绕组;壳体的组成部分就多了,包括前端盖、后端盖、基座、出线盒、风扇、吊环等。
三相异步电动机结构2三、三相异步电动机的工作原理1.电流的磁效应在讲三相异步电动机的工作原理之前,我们首先要回顾一下高中阶段学习的电磁学方面的知识,其实,在19实际20年代之前,电学和磁学是两们平行发展的学科,很少有人把这两门学科交叉在一起,直到丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应之后,才慢慢的形成了电磁学这门学科。
奥斯特的重大发现就是电流的磁效应,即任何通有电流的导线,都可以在其周围产生磁场的现象,下图就是我们中学课本上经典的两张图片:通过右手定则判断通电螺线圈和通电直导线周围形成的磁场,从图片中我们可以看出,通电螺线圈可以等效为一个条形磁铁。
2.旋转磁场的产生那么问题来了,电流的磁效应与三相交流异步电机的工作有什么关系吗?关系老大了,这个还是要从我们三相交流异步电动机的工作电源:三相交流电说起。
三相交流电有一个非常明显的特征就是,其每一相电的相位角都相差120°(即矢量和为0),而三相交流异步电动机工作时,定子的绕组中就会被通入三相交流电,根据前面将的电流的磁效应,通电之后定子绕组周围就会形成磁场,又由于三相交流电是连续、周期性变化的,所以定子内部就会形成一个旋转的磁场。
三相交流电与定子接下来,我们把上图中的定子调整一下角度,选几个特殊的相位角来分析定子内部合成磁场的方向。
首先是当相位角α=0°的时候,U相电压为0,V相电压为负,W相电压为正,根据右手定则,我们得到如下图所示的合成磁场方向。
当相位角α=60°的时候,U相电压为正,V相电压为负,W相电压为0,根据右手定则,我们得到如下图所示的合成磁场方向。
三相交流异步电动机-基本结构三相异步电动机主要由定子和转子构成,定子是静止不动的部分,转子是旋转部分,在定子与转子之间有一定的气隙。
定子由铁心、绕组与机座三部分组成。
转子由铁心与绕组组成,转子绕组有鼠笼式和线绕式。
鼠笼式转子是在转子铁心槽里插入铜条,再将全部铜条两端焊在两个铜端环上而组成;线绕式转子绕组与定子绕组一样,由线圈组成绕组放入转子铁心槽里。
鼠笼式与线绕式两种电动机虽然结构不一样,但工作原理是一样的。
三相鼠笼式电动机结构示意图三相线绕式电动机转子结构示意图三相交流异步电动机-工作原理1) 旋转磁场定子三相绕组通入三相交流电即可产生旋转磁场。
当三相电流不断地随时间变化时,所建立的合成磁场也不断地在空间旋转,如下图所示。
旋转磁场的旋转方向与三相电流的相序一致,任意调换两根电源进线,则旋转磁场反转。
旋转磁场若定子每相绕组由P个线圈串联,绕组的始端之间互差360°/P,将形成P对磁极的旋转磁场。
旋转磁场的转速(同步转速)可用下式表示:定子旋转磁场旋转切割转子绕组,转子绕组产生感应电动势,其方向由“右手螺旋定则”确定。
由于转子绕组自身闭合,便有电流流过,并假定电流方向与电动势方向相同,如右图:转子绕组感应电流在定子旋转磁场作用下,产生电磁力,其方向由“左手螺旋定则”判断。
该力对转轴形成转矩(称电磁转矩),并可见,它的方向与定子旋转磁场(即电流相序)一致,于是,电动机在电磁转矩的驱动下,顺着旋转磁场的方向旋转,且一定有转子转速。
有转速差是异步电动机旋转的必要条件,异步的名称也由此而来。
电动机长期稳定运行时,电磁转矩T 和机械负载转矩T2相等,即T=T2。
2) 转差率旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为转差率。
描述转子转速与旋转磁场转速相差的程度。
在正常运行范围内,异步电动机的转差率很小,仅在0.01--0.06之间。
三相交流异步电动机-机械特性T-S 的曲线图如下力图左;T-n 的曲线图如下图右,即为电动机的机械特性曲线。
交流异步电机原理及结构北车集团永济电机厂钟幼康第一节:交流电机概术交流异步电机是交流旋转电机的一种,另一种为交流同步电机。
按电机转子结构形式的不同,交流异步电机分为鼠笼式、绕线式和整流子式。
交流同步电机分为凸极式和隐极式。
交流异步电机既可作为电动机使用也可作为发电机和电磁制动器使用。
与同步电机不同,交流异步电机的定子磁场旋转速度与转子旋转的速度不同。
当电动机运行时,电机转子旋转速度小于定子旋转磁场的速度,即术语转差率为正;当发电机运行时则相反,转子旋转速度大于定子磁场旋转速度,即转差率为负;当制动机运行时,转子旋转方向与定子磁场旋转方向相反,即转差率大于1。
当异步电机定子旋转磁场的速度与转子旋转速度相等时,即转差率为0时,由于转子感应不出电势将不产生力矩,也就不产生功率。
正因为这种电机在有功率产生时定子旋转磁场速度与转子旋转速度始终不一,故称其为异步电机。
第二节:交流电机的基本原理一、同步电机的基本工作原理以发电机为例来说明。
交流电机和直流电机相同,也由定子和转子两部分组成,定、转子之间由气隙。
如图所示]定子上有A、B、C三相绕组(绝大多数交流电机为三相,故我们的讲座均以定子为三相且相间在空间上彼此相差120°电角度来说),每相绕组的匝数认为相同。
转子磁极上装有通入直流电的励磁绕组,通电的励磁绕组产生磁通(根据电流流向不同,产生N极、S极)。
在电机中,磁通从转子N极流出,经过气隙、定子铁芯、气隙,进入转子S极而构成闭合回路。
当用原动机拖动发电机的转子恒速旋转时,根据电磁感应原理,旋转的磁力线将切割定子绕组中的导体,从而在定子导体中就会感应出交变电势(交变是因为磁力线是由N最大→0→S最大→0→N最大交变),故感应的电势也就随着磁力线的强弱而出现高低变化。
设磁极磁场的气隙磁密沿圆周按正弦规律分布,则导体感应的电势也就随着时间按正弦规律变化,即:感应电势e=B a·l·v=B m·l·v·Sinωt=E m·Sinωt式中:E m=B m·l·v 是导体电势的最大值;B a 为导体所在处的磁密;B m 为正弦波磁密的最大值;l 为被磁力线切割的导体长度;v 为磁力线切割导体的线速度,即转子旋转速度;ω=2πf 为感应的电势的交变角频率,其中:f为感应的电势频率(单位Hz),f=p·n/60。