三相异步电动机结构示意图(三相异步电动机部件名称作用)

一、三相异步电动机及其控制线路

1、三相异步电动机

能够实现电能和机械能相互转换的电气设备一般称为电机。电机利用电磁感应原理实现电能和机械能的相互转换。把机械能转化为电能的设备叫发电机，把电能转化为机械能的设备叫电动机。

交流电动机主要用于生产，尤其是三相异步电动机，因为它具有结构简单、经久耐用、运行可靠、价格低廉、维修方便等优点。广泛用于驱动各种金属切割机、起重机、锻压机、传送带、铸造机、小功率风机和水泵等。

对于各种电机，我们应该了解以下几个方面：

(1)基本结构；

(2)工作原理；

(3)表示转速和扭矩之间关系的机械特性；

(4)起动、调速和制动的基本原理和方法；

(5)应用场合及如何正确使用。

2、三相异步电动机的结构与工作原理

(1)三相异步电动机的结构

三相异步电动机的两个基本部件是定子(固定部分)和转子(旋转部分)。此外还有端盖、风扇等配件，如图5-1所示。

a)，定子

三相异步电动机的定子由三部分组成：

b)，转子

三相异步电动机的转子由三部分组成：

鼠笼式电动机因其结构简单、价格低廉、运行可靠、使用方便，成为生产中应用最广泛的电动机。

为了保证转子能自由转动，定子和转子之间必须有一定的气隙。中小型电机的气隙约为0.2 ~ 1.0毫米。

二、三相异步电动机的转动原理

1、基本原理

为了解释三相异步电动机的工作原理，我们做如下演示实验，如图5-2所示。

(1).演示实验：将一个闭合的导体放在一个装有手柄的鞋磁铁的两极之间。当转动手柄带动鞋磁铁转动时，会发现导体也转动；如果磁铁的方向改变，导体的方向也会改变。

(2)现象解释：磁铁旋转时，磁铁相对于闭合导体运动，鼠笼导体切割磁力线，在其中产生感应电动势和感应电流。感应电流使导体受到电磁力，于是导体沿着磁铁的旋转方向旋转。这是异步电机的基本原理。转子的旋转方向与磁极的旋转方向相同。

(3)结论：要使异步电动机旋转，必须有旋转磁场和闭合的转子绕组。

2、旋转磁场

(1)、产生

图5-3所示为最简单的三相定子绕组AX、BY、CZ，它们按照互差1200的规律在空间对称布置。并且连接成星形以连接三相电源u、v和W.然后三相对称电流流过三相定子绕组：随着电流流过定子绕组，三相定子绕组中会产生旋转磁场(图5-4)。

可以看出，定子绕组中的电流变化一个周期时，产生的磁场也按照电流的相序方向在空间旋转一周。由于定子绕组中的三相电流呈周期性变化，产生的磁场不断旋转，故称为旋转磁场。

(2)，旋转磁场的方向

旋转磁场的方向由三相绕组中电流的相序决定。如果要改变旋转磁场的方向，只需改变流过定子绕组的电流的相序，即切换三条电源线中的任意两条即可。此时，转子的旋转方向也发生变化。

三、三相异步电动机的铭牌参数及选择

1、三相异步电动机技术数据

铭牌安装在每个电机的底座上。铭牌上标有电机的主要性能和技术数据。

(1)，型号满足不同用途和不同工作环境的需求。电机厂家把电机做成各种系列，每个系列不同的电机用不同的型号来代表。诸如

(2).连接是指电机三相定子绕组的连接方式。

一般有六种

星形(y)连接和三角形()连接。通常功率在4kW以下的三相异步电动机连接成星形；4kW以上(不含)的，连成三角形。

(3)电压

铭牌上标注的电压值是指额定运行时应加在电机定子绕组上的线电压值。一般情况下，电动机的电压不应高于或低于额定值的5%。

必须注意的是，在额定电压下运行时，最大转矩Tmax和起动转矩Tst会显著降低，这对电机的运行是不利的。

三相异步电动机的额定电压为380伏、3000伏和6000伏。

(4)，当前

铭牌上标注的电流值是指额定运行时电机定子绕组允许的最大线电流。电机空载时，转子转速接近旋转磁场的转速，两者的相对速度很小，所以转子电流近似为零。此时，定子电流几乎是建立旋转磁场的全部励磁电流。当输出功率增加时，转子电流和定子电流相应增加。

5)、功率和效率

铭牌上标注的功率值是指电机在规定的环境温度下运行时，电极轴输出的机械功率。输出功率与输入功率不同，其差值等于电机本身的损耗功率，包括铜损、铁损和机械损耗。

效率是输出功率与输入功率之比。一般情况下，鼠笼式电机在额定运行时的效率约为72%-93%。

6)功率因数

由于电机为感性负载，定子相电流滞后相电压一个角，cos为电机的功率因数。三相异步电动机的功率因数较低，额定负载时约为0.7~0.9，轻载和空载时更低，空载时仅为0.2~0.3。选择电机时，要注意其容量，防止“大马拉大车”，尽量缩短空转时间。

7)、速度

额定运行时电机的转子速度，单位为rpm。

不同的磁极对应该有不同的速度等级。最常用的是四级(n0=1500r转/分)。

8)、绝缘等级

绝缘等级是根据电机绕组所用绝缘材料在使用时的允许极限温度来分级的。所谓极限温度，是指电机绝缘结构中最热点的最高允许温度。

2、三相异步电动机的选择

正确选择电机的功率、型号和类型是极其重要的。

1）、功率的选择

应根据负载选择电机的功率。虽然可以保证正常运行，但是不经济，电机的效率和功率因数都不高。如果很小，就不能保证电机和生产机械的正常运转，不能充分发挥生产机械的效率，电机也会因过载而过早损坏。

(1)连续运行的电机功率选择

对于连续运行的电机，先计算生产机械的功率，所选电机的额定功率等于或略大于生产机械的额定功率。

(2)短期运行电机功率的选择

如果没有适合短期运行的电机，可以选择连续电机。由于加热惯性，短期运行时可以承受过载。工作时间越短，过载越大。但是电机的过载是有限的。通常短期运行电机的功率是根据过载系数来选择的。电机的额定功率可以是生产机械所需功率的1/。

2）、种类和型式的选择

(1)、电机的选择从交流或DC的类型、机械特性、调速和起动性能、维护和价格来考虑。

交流和DC电机的选择

除非有特殊要求，一般应使用交流电机。

鼠笼式和缠绕式的选择

三相鼠笼式异步电动机结构简单、经久耐用、运行可靠、价格低廉、维修方便，但其调速困难、功率因数低、起动性能差。因此，在对机械性能要求较硬且无特殊调速要求的一般生产机械的拖动中，应尽量使用鼠笼式电机。

因此，只有在不方便使用鼠笼式异步电动机时，才使用绕线式电动机。

(2)结构型式的选择电动机通常做成以下几种结构

敞开式在结构上没有特殊的保护装置，用于干燥无尘的场所。通风非常好。

(2)防护型外壳或端盖下有通风罩，防止铁屑等杂物掉入。外壳还做成挡板，防止雨滴以一定角度溅到里面。

(3)封闭。它的外壳是密闭的，通过自带风扇或外置风扇散热，外壳内有散热片。可用于多尘、潮湿或酸性场所。

防爆电机密闭性好，用于有爆炸性气体的场所。

(3)，安装结构类型的选择

底座有脚，端盖无凸缘(B3)。

底座没有底座，端盖有凸缘(B5)

底座配有一个支脚，端盖配有一个法兰(B35)

(4)电压和速度的选择

电压的选择

电机电压等级的选择取决于电机类型、功率和使用场所的电源电压。Y系列鼠笼式电动机的额定电压只有380V。只有大功率异步电机用3000V和6000V。

转速的选择

电机的额定速度根据生产机械的要求来选择。然而，通常转速不低于500转/分钟。因为在功率不变的情况下，电机转速越低，体积越大，价格越贵，效率越低。所以买个高速电机再配个减速器比较好。异步电动机通常采用四极，即同步转速n0=1500r/min。

例：有一台Y225M-4三相鼠笼式异步电动机，额定数据如下：

试着问一下

(1)额定电流；

(2)额定滑移率Sn；

(3)额定转矩TN、最大转矩Tmax、起动转矩Tst

摘要：

1.控制电器是指在电路中起开/关、保护、控制或调节作用的装置。继电器-接触器控制系统通常使用500伏以下的低压控制电器。

2.电机铭牌数据用于表示电机的额定值和主要技术规格，使用时应遵守铭牌。

3.在选择电机时，应根据负载和使用环境的实际情况进行选择。选择时要注意电机的功率要尽可能与负载相匹配，不能“大”也不能“小马拉大车”。

四、三相异步电机的调整方法

三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s)。从上面的公式可以看出，改变电源频率f、电机极数p和转差率s都可以达到变速的目的。未来三相异步电动机有七种调速方式及其特点，指出了它们的适用场合和场合。

分类：

1.从调速的本质来说，不同的调速方式无非是改变交流电机的同步转速或者不改变同步转速。不改变同步速度的调速方法包括：

1)绕线式电机转子串电阻调速

2)斩波调速

3)串级调速和电磁滑差离合器的应用

4)液力耦合器

5)油膜离合器调速等。

不改变同步转速的调速方法广泛应用于生产机械中。

2.有通过改变定子极对数来改变同步速度的多速电机，以及通过或不通过反转电机速度调节来改变定子电压和频率的变频速度调节，等等。

3.从调速过程中能量消耗的角度来看，有1)高效调速方法和2)低效调速方法：高效调速是指转差率不变，因此没有转差损失，如多速电机、变频调速和能挽回转差损失的调速方法(如串级调速等。).

有转差损耗的调速方法属于低效调速，如转子串电阻调速方法，能量损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，离合器线圈中的能量损失；液力偶合器调速，液力偶合器油中的能量损失。一般来说，转差损失随着调速范围的扩大而增加。如果调速范围不大，能量损失很小。

变极对数调速方法一：

这种调速方法是通过改变定子绕组的红色接线方式来改变笼型电动机的定子极数，从而达到调速的目的

3、接线简单，控制方便，价格低廉；

4.有步进调速，步差大，无法获得平滑调速；

5.可与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得高效平滑的调速特性。

变频调速方法二：

变频调速是一种改变电机定子电源频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统的主要设备是提供变频电源的变频器。变频器可分为交-DC-交变频器和交-交变频器。目前，国内使用最多的是交-DC-交变频器。该方法适用于要求精度高、调速性能好的场合。

其特点：

1、效率高，调速过程中无附加损耗；

2、应用范围广，可用于笼型异步电机；

3.调速范围大，特性硬，精度高；

4.技术复杂，成本高，维护困难。

串级调速方法三 ：

串级调速是指在绕线式电机的转子回路中串联可调附加电势，改变电机的转差率，达到调速的目的。大部分转差功率被串联的附加电势吸收，然后用附加装置将吸收的转差功率返回电网或转换能量利用。按转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速和晶闸管串级调速，多采用晶闸管串级调速。

该方法适用于风扇、水泵、轧机、矿井提升机和挤压机。其特征在于：

1、调速过程中的转差损耗可以反馈给电网或生产机械，效率高。

2.装置容量与调速范围成正比，节省投资，适用于调速范围为额定转速70%-90%的生产机械。

3.当调速装置出现故障时，可以切换到全速运行，避免停机。

4.晶闸管串级调速功率因数低，谐波影响大。

绕线式电动机转子串电阻调速方法四：

绕线式异步电动机的转子串联附加电阻，增加了电动机的转差率，使电动机以较低的速度运行。串联电阻越大，电机转速越低。这种方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。它是一种有级调速，具有软机械特性。

定子调压调速方法五 ：

当改变电机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而得到不同的转速。由于电机的转矩与电压的平方成正比，最大转矩下降很多，其调速范围小，使得一般的笼型电机难以应用。

为了扩大调速范围，应采用转子电阻大的笼型电动机进行调压调速，如专门为调压调速设计的力矩电动机，或在绕线式电动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围，当转速在2: 1以上时应采用反馈控制，以达到自动调速的目的。

电压调节的主要装置是能提供电压变化的电源。目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器和晶闸管调压。晶闸管调压是最好的。

一般调压适用于100KW以下的生产机械。电压和速度调节的特性：

1.调压调速电路简单，易于实现自动控制。

2.在调压过程中，差动功率以发热的形式消耗在转子电阻中，效率较低。

五、三相异步电动机的故障处理

（1）电动机不起动

1.电源未接通：检查开关、保险丝、每对触点和电机的引出端。

2.绕组开路：将开路部分加热到绝缘等级允许的温度。软化油漆，搅碎线，用同规格焊丝补焊破损部分，包绝缘，涂漆，干燥。

3.Wro

4.熔体的截面积太小：熔体不能保护电机过载。一般应按下列公式选择熔体，熔体的额定电流=堵转电流/2 ~ 3。

5.绕线转子电机起动电阻太小或短路：排除短路故障或增大起动电阻。

6.电源与电机之间的连接线短路：检查短路点并修复。

（2）电动机接入电源后溶丝被烧断

1.定子和转子绕组开路：找出开路点并修复；检查绕组转子的电刷和集电环之间的接触状态，并检查启动电阻是否开路或过高。

2.绕组引线自始至终短路，或绕组内部接反：定子绕组通直流电，检查绕组极性，判断绕组头尾是否正确。

3.电机过载或卡住：检查设备并排除故障。

4.电源未完全接通：更换熔液；紧固端子松动的螺钉；用万用表检查电源线的断线或虚接，然后修理。

5.电压低：如果接线电机误接成Y接线，应改回接线；当电源电压过低时，应提供。

（3）电动机通电后，电机不起动，嗡嗡响

1.换极和重绕时，槽不匹配：检查定子和转子槽的匹配。

2.磨损和故障轴承：大修或更换新轴承。

3.定子和转子铁芯松动：检查振动原因并重新压紧铁芯进行处理。

4.电压过高或三相电压不平衡：测量电源电压，检查电压过高和不平衡的原因，并进行处理。

5.轴承缺油脂：清洁轴承，并加注油脂至轴承室净容积的1/2 ~ 1/3。

6.风扇碰到油烟机或风道堵塞：修理风扇和油烟机使其几何尺寸正确，清洗风道。

（4）、电动机运行时有杂音不正常

1.重绕时，三相绕组匝数不均：绕组重绕纠正。

2.绕组首尾接法不对：找出首尾，纠正后再启动电机测试。

3.电源电压不平衡：测量电源电压，找出原因，排除。

4.绕组故障，如匝间短路、某组线圈接反等。拆卸电机，检查绕组极性和故障，然后纠正或消除故障。

（5）电动机空载运行时空载电流不平衡，且相差很大

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