1、 第三篇异步电机 交流旋转电机主要包括异步电机和同步电机两大类 两类电机在结构上既具有共同之处 又各有其自身特点 共同之处 对于典型的交流电机 在于定子铁心和绕组 不同之处在于转子结构和绕组 交流旋转电机的共同问题包括 1 三相交流绕组的结构 2 三相交流绕组产生的电势 3 三相交流绕组产生的磁势 本篇的教学内容包括共同问题和异步电机两大块 本篇的教学顺序是 第10章异步电机结构和交流绕组第11章交流绕组的感应电势和磁势第12章异步电机的分析方法第13章异步电机的起动和调速第14章单相异步电动机 第10章异步电机的结构及交流绕组 10 1异步电机的结构和额定值 一 异步电机应用和类型 用途 异
2、步电机主要用作电动机 应用最广泛的一种电动机 厂矿企业 交通工具 娱乐 科研 农业生产 日常生活都离不开异步电动机 类型 异步电机主要分为 鼠笼式异步电动机 绕线式异步电动机和各种控制用电动机三大类 录像短片 1 异步电动机的应用 2 异步电动机分类 二 异步电机的结构 1 定子 定子铁心 一般为圆筒形叠片结构 0 35mm或者0 5mm 内圆有用来嵌放定子绕组的槽 槽可以设计成多种形状 叠片叠到一定高度要留出径向通风沟 定子绕组 由散嵌线圈或者成型线圈构成 可以设计成单层绕组或者双层绕组 绕组的各种连接方法将在10 2节介绍 问题10 1定 转子铁心为什么必须用硅钢片叠压而成 转子铁心 转子
3、冲片 转子槽型 转子绕组 绕线式 鼠笼式 其他部件 轴 轴承 风扇等 3 气隙 定转子之间的间隙 很小 0 2 1mm 对电机的性能影响很大 按结构分类 鼠笼式异步电动机 结构简单 坚固 成本低 运行性能不如绕线式 绕线式异步电动机 通过外串电阻改善电机的起动 调速等性能 异步电动机部分视频短片异步电动机结构异步电动机用途异步电动机分类 三 异步电机的铭牌及额定值 铭牌 型号 额定值 绕组联结方式及生产厂家等 型号举例 Y132S 4 Y 异步电动机 132 机座中心高度为132mm S 短铁心 4 极数 额定值 正常运行时的主要数据指标 绕组联结方式 接法或者Y接法 主要额定值如下 额定电压
4、 UN V 额定运行时 规定加在定子绕组上的线电压 额定电流 IN A 额定运行时 规定加在定子绕组上的线电流 额定功率 PN W kW 额定运行时 电动机的输出功率 额定转速 nN r min 额定运行时 电动机的转子转速 额定频率 fN Hz 规定的电源频率我国用50Hz 额定效率 额定功率因数 cos N等 额定电压 额定电流 额定功率的关系 无论 接法或是Y接法 下式均成立 10 2交流绕组 交流绕组排列及连线的规律 单层绕组 双层绕组 内容提要 有关交流绕组的几个概念 一 认识交流绕组 线圈 绕组元件 是构成绕组的基本单元 绕组就是线圈按一定规律的排列和联结 线圈可以区分为多匝线圈和
5、单匝线圈 与线圈相关的概念包括有效边 端部 线圈节距等 极距 沿定子铁心内圆每个磁极所占的范围 分别用长度 mm 和槽数表示如下 电角度 铁心的横截面是一个圆 其几何角度为360度 从电磁角度看 一对N S极构成一个磁场周期 即一对极为360电角度 电机的极对数为p时 气隙圆周的角度数为 p 360 电角度 节距 线圈两个有效边之间所跨过的槽数称为线圈的节距 用y表示 y 长距线圈 一般不用 单层绕组和双层绕组 单层绕组一个槽中只放一个元件边 双层绕组一个槽中放两个元件边 槽距角 相数m 每极每相槽数q 二 交流绕组的构成原则 均匀原则 每个极域内的槽数 线圈数 要相等 各相绕组在每个极域内所
6、占的槽数应相等 对称原则 三相绕组在电机的圆周空间互相错开120电角度 三相绕组中各相的匝数 线径和绕组形式均相同 电势相加原则 线圈两个圈边的感应电势应该相加 线圈与线圈之间的连接也应符合这一原则 三 单层绕组 构造方法和步骤 举例 Z1 24 2p 4 整距 m 3 1 分极分相 将总槽数按给定的极数均匀分开 并标记假设的感应电势方向 将每个极域的槽数按3相均匀分开 3相在空间错开120电角度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 S N S 2 连线圈和线圈组 将1对极域内属于同一相的某两个圈边连成一
7、个线圈 A X 将1对极域内属于同一相的q个线圈连成1个线圈组 3 连相绕组 将属于同一相的p个线圈组连成1相绕组 并标记首尾端 将3个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组 B Y C Z N 4 单层绕组分类 等元件式整距叠绕组 同心式绕组 交叉式绕组 交叉式绕组 交流绕组小结 单层绕组的优缺点 优点是槽内无需层间绝缘 槽利用率高 对槽面积较小的小型电机意义重大 缺点是不能制成短距绕组 对削弱高次谐波不利 电机导线较粗时 端部安装较为困难 双层绕组的优缺点 可以选择有利的节距 改善磁势和电势波形 端部排列整齐 这一点对大功率电机尤为重要 每个线圈尺寸都一样 便于统一加工 缺点是嵌线较为复杂 异
8、步电机定子槽形 a 为半闭口槽 槽口宽度小于槽宽的一半 应用于小型电机 绕组由圆线绕成 经过槽口分散嵌入 半闭口槽的优点是可以减少主磁路的磁阻 减少励磁电流 改善功率因数 但嵌线不便 b 为半开口槽 槽口大于槽宽一半 嵌线工艺简化 c 为开口槽 适用于500V的中型电动机和大型电动机 返回 槽形选择主要取决于对运行性能和启动的要求 小功率电机的启动不是主要矛盾 可以选用平行齿 槽面积相对较大 转子电阻较小 运行性能好 如 a b 如需要改善起动性能 可选用平行槽 槽面积相对较小 转子电阻大 提高起动转矩 如 c d e f 能获得更大得起动转矩 但工艺复杂 如需要进行一步提高起动性能 则可采用深槽或双笼 g h 为闭口槽 可减小杂散损耗 但槽漏磁较大 很少采用 异步电机转子槽形 返回 异步电动机结构部件 鼠龙转子 返回 双层绕组1 返回 双层绕组2 返回 双层绕组3 返回 线圈与绕组照片 返回 圆形定子冲片 槽 扇形定子冲片 冲片与定子铁心照片 返回 机座端盖铭牌风罩 返回
