1.1  三相异步电动机

1.1.1  三相异步电动机基本结构

（1）定子部分

     1) 定子铁芯

★ 是电机磁路的一部分；

★ 用0.5 mm硅钢片叠成，以减少铁芯损耗；

★ 叠片内圆冲有槽，以嵌放定子(电枢)绕组；

★ 定子铁芯压装在机座内。

     2) 定子绕组

★ 是电机的电路部分。

★ 定子绕组为按一定规律连接而成的三相对称绕组，嵌放在定子铁芯槽内。

     3) 机座

★ 用来固定和支撑定子铁芯及端盖。

★ 中小电机用铸铁机座，大型电机用钢板焊接而成。

 (2) 转子部分

    1) 转子铁芯

★是电机磁路的一部分；

★用0.5 mm硅钢片叠成，以减少铁芯损耗；

★叠片外圆冲有槽，以嵌放转子绕组。

★转子铁芯固定在转轴上。

2) 转子绕组

    有两种结构型式

a)鼠笼式转子

    鼠笼式异步电动机

b)绕线式转子

    绕线式异步电动机

（a）鼠笼型转子

    每个中一根导条，两端用短路环短接，一槽一相。去掉转子铁芯，形如一个“松鼠笼子”，由此得名。

    大型电动机多用铜导条和铜端环组成。

    中、小型电动机采用铸铝导条，连同端环、冷却用的风叶一次浇铸成型 。

（b）绕线型转子

三相对称绕组，星形联结。三相绕组的出线端分别接在三个滑环上，经电刷引出，再经串联电阻后短接起来。

    转子回路串电阻，可改善电机的起动性能或实现调速。

3）气隙

★定子和转子之间气隙。

★对电动机性能影响很大。

★定、转子铁芯的气隙虽然很小但磁阻却很大。使功率因数降低。

★提高功率因数的有效方法就是减小气隙。

★异步电动机的气隙一般为0.2～1.5mm左右。

1.1.2 三相异步电动机的工作原理

  基本工作原理

1) 定子产生旋转磁场

    定子三相对称绕组通入三相对称电流会产生一个旋转的磁场。(右手螺旋定则)定子磁场的转速称为同步转速，大小为：

      同步转速与极对数之间的关系 （f₁=50Hz）

磁极对数 p	1	2	3	4	5	6	……
同步转速 n1（r/min）	3000	1500	1000	750	600	500	……

 

 

右手螺旋定则：

右手螺旋定则（安培定则）：用来判断通电直导线或通电螺线圈产生磁场的方向。

    （1）通电直导线中的安培定则

用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向。

（2）通电螺线管中的安培定则

用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。

 

左手定则：

    左手（电动机）定则：用来判定通电导体在磁场中运动的受力（安培力或洛伦兹力）方向。

    伸开左手，大拇指与四指垂直，让磁力线垂直穿过手心，四指指向导线中电流方向，大姆指的指方向就是导线运动（导

体受安培力或洛伦兹力）的方向。

 

2) 转子导体产生感应电流

右手（发电机）定则:

定子磁场顺时针旋转时，转子导体逆时针切割定子磁场，转子导体中将感应电动势、并在转子绕组内产生感应电流。(右手（发电机）定则)

 

3) 转子导体受到电磁转矩作用而使转子旋转

    产生感应电流的转子导体在定子磁场受到电磁力的作用，并形成电磁转矩，方向与定子旋转磁场方向一致，在电磁转矩作用下转子与磁场方向同向旋转。(左手（电动机）定则)

 

基本工作原理可归纳以下三个关键点：

    (1) 三相定子绕组通入三相电流将产生旋转磁场； (右手螺旋定则)

    (2) 转子导体切割定子旋转磁场产生感应电势，并感应电流； (右手（发电机）定则)

    (3) 转子带电导体在定子磁场中受到电磁力及电磁转矩，使转子旋转。(左手（电动机）定则)

 

由基本工作原理分析，可得出以下两个知识点：

①改变电源相序，可改变电动机的转向

因此任意对调三相异步电动机的两根电源线，便可使电动机反转。

 ② 异步电动机的转速恒小于同步转速

 n＜ n₁时，转子与定子磁场间有相对运动，转子才会受到电磁转矩作用。

n = n₁时，转子与定子磁场间无相对运动，转子不感应电流不产生转矩。由于电动机转速n与旋转磁场转速n₁不同步，故称为异步电动机。

因为电动机转子电流是通过电磁感应作用产生的，所以又称为感应电动机。

 

1.1.2.1  转差率

即同步转速与转子转速之差（称为转差）与同步转速之比。

起动瞬间：n = 0， s = 1；

空载运行：n≈n₁，s≈0，转子转速近似等于同步转速；

额定运行:   n 略低于n₁ ，s = 0.01～0.06。

故转差率的大小直接反映转速的快慢或电动机负载的大小。

异步电动机的转速可表示为：  n = (1-s) n₁

1）电动机型号含义

2）电动机的额定值（额定运行时的值）

(1) 额定功率 P_N （W、kW）转轴输出的机械功率。

(2) 额定电压 U_N （V、kV）加在定子绕组上的线电压

(3) 额定电流 I_N（A、kA） 定子绕组中的线电流。

(4) 额定转速 n_N （r/min） 电动机的转速。

(5) 额定频率 f_N = 50Hz

 

三相异步电动机的性能特点

优点：

1.  结构简单，制造方便，价格便宜，运行方便。

② 额定运行时，转速略低于同步转速，功率因数、效率均较高。

③ 有一定的短时间超负荷性能。

缺点：

1.  起动转矩很小，要求空载启动。

   ② 功率因数滞后，轻载功率因数低，调速性能稍差。

1.2  单相电动机

1.2.1 单相电动机的特点

借助于外力使转子正转或反转后，即使去掉外力，也能保持正转或反转运行。即单相异步电动机的转向是由起动转矩方向决定的。

反向转矩存在，使最大转矩减小，过载能力下降，输出功率减小，效率较低。

1.2.2 单相电动机的类型

(1) 电容起动异步电动机

特点：电容值按起动性能要求选取，故起动性能好，但运行性能较差。

(2) 电容运转异步电动机

特点：电容值按运行性能要求选取，故运行性能较好，但起动性能较差。

(3) 双值电容异步电动机

特点：起动和运行性能都比较好。

起动时：电容值大（C₁、C₂并联），满足起动性能要求。运行时：电容值小 （C₂），满足运行性能要求。

(4) 电阻起动异步电动机

特点：起动转矩小，适用于空载或轻载起动场合。