第8章電動機、變壓器8.1三相異步電動機的基本知識8.2單相異步電動機8.3特種電機8.4變壓器三相異步電動機的基本結構1.三相異步電動機的基本結構三相異步電動機8.1三相異步電動機定子轉子三相異步電動機具有結構簡單、制造成本低廉、使用和維修方便、運行可靠且效率高等優點，被廣泛應用于工農業生產中的各種機床、水泵、通風機、鍛壓和鑄造機械、傳送帶、起重機及家用電器、實驗設備中。異步電動機的定子指其固定不動部分，主要包括有：機座機座是電動機的支架，通常用鑄鐵或鑄鋼制成。定子鐵芯鐵芯硅鋼片異步電動機的定子鐵芯是由0.5mm厚的硅鋼片疊壓制成的。定子鐵芯內圓沖有分布的槽。定子鐵芯構成異步電動機磁路的一部分。定子繞組定子繞組是由漆包線繞制而成，嵌入到定子鐵芯槽中。構成電機電路的一部分。一般用45號鋼制成，用來傳遞電磁轉矩。異步電動機的轉子指其旋轉部分，主要部件包括：轉子鐵芯也是由0.5mm厚的硅鋼片疊壓制成。在其內圓沖有均勻分布的槽，用來嵌放轉子繞組。轉子鐵芯構成電動機磁路的又一部分。轉子鐵芯鐵芯硅鋼片轉子繞組轉子繞組大部分是澆鑄鋁籠型，大功率也有銅條制成的籠型轉子導體。轉子繞組構成電動機電路的另一部分。轉軸繞線式異步電動機的轉子結構中，轉子鐵芯與鼠籠式相類似，但轉子繞組與定子繞組相同，也是采用漆包線繞制成對稱三相繞組，嵌放到轉子鐵芯中。繞線式轉子三相繞組必須連接成星形，三個向外的引出端子與固定在轉軸上的三個相互絕緣的銅環相接，如下圖所示：由于繞線式異步電動機的能采用轉子繞組串電阻起動和調速，因此起動性能和調速性能均比鼠籠式異步機優越。轉軸轉子鐵芯固定在轉軸上的三個銅滑環。Y接三相轉子繞組分別與三個銅滑環相聯。變阻器電刷電刷與滑環緊壓，并通過輸電線與變阻器相聯。顯然，三相繞線式異步機的轉子繞組是閉合的。2.三相異步電動機的工作原理三相異步電動機是如何轉動起來的？設三相異步電動機模型的定子磁極是順時針轉動的。固定不動的轉子繞組和旋轉的定子磁場相切割而感應電動勢。轉子繞組是閉合的，因此感應電動勢在繞組中產生感應電流。感應電流的方向與感應電動勢的方向相同。載流的轉子繞組處在磁場中，必定受到電磁力的作用。兩個電磁力的大小相等、方向相反，因此對電動機轉軸形成了電磁轉矩。于是轉子就順著定子磁場的方向轉動起來。NS模型電機的定子磁極模型電機的轉子繞組eei2FFn0電機轉動的關鍵是：旋轉的定子磁場！n用右手定則判斷用左手定則判斷實際三相電動機的旋轉磁場是如何產生的呢？在電動機的對稱三相定子繞組中通入對稱三相交流電；AXBYCZωt0iωt=0時電流和磁場情況×A、C兩相電流t=0時為正，因此首端流入、尾端流出。××B相電流t=0時為負，尾端流入、首端流出。電流入

電流出NSn0相鄰線圈電流流向一致，在氣隙中生成合成磁場，方向為：ωt0iωt=120°AXBYCZωt=120°時電流和磁場情況×××NSn0顯然，電流隨時間變化120°電角，電動機的氣隙磁場在空間的位置也隨之旋轉了120°。觀察電流波形圖及電機示意圖可看出，合成磁場的轉向取決于三相電流的順序，A→B→C正序時氣隙磁場順時針旋轉。ωt0iωt=240°AXBYCZωt=240°時電流和磁場情況×××NSn0電流隨時間繼續變化，經歷了120°電角的同時，電動機的氣隙磁場在空間的位置也順時針旋轉了120°。ωt0iωt=360°AXBYCZωt=360°時電流和磁場情況×××NSn0電流隨時間變化一周，電動機的氣隙磁場在空間的位置也順時針旋轉了360°。可見，工程實際中，三相異步電動機定子和轉子之間的氣隙旋轉磁場代替了模型電機定子的轉動磁極。歸納：只要三相異步機的對稱三相定子繞組中通入對稱三相交流電，就會在定子和轉子之間的氣隙中產生一個隨時間空間位置不斷變化的旋轉磁場。AXBYCZ×××n0三相異步電動機工作原理概括在電動機對稱三相定子繞組中通入對稱三相交流電流產生氣隙旋轉磁場NS轉子導體與磁場相切割感應電動勢，由于閉合生成感應電流載流導體受電磁力的作用形成力偶力偶對電機轉軸形成電磁轉矩從而使固定不動的轉子順著旋轉磁場的方向轉動起來。FF若要改變電動機的旋轉方向，只需任調通入定子繞組中兩相電流的相序即可。三相電動機旋轉磁場的轉速與哪些因素有關？AXBYCZ設電動機各相定子繞組有四個線圈，各相首尾相接順串后分別構成三相定子繞組時，其磁極對數：AA'B'Y'C'Z'XX'BYCZ當電動機各相定子繞組的四個線圈首接首、尾接尾連接后分別構成三相定子繞組時，其磁極對數：SN顯然，頻率不變時，電動機旋轉磁場的轉速取決于電動機的極對數p。四極旋轉磁場轉速的分析AA'B'Y'C'Z'XX'BYCZ相鄰線圈電流的流向一致，其合成磁場的分布情況為：ωt0iωt=0°時××××ωt=120°時AA'B'Y'C'Z'XX'BYCZ××××電流變化120°，旋轉磁場在空間的位置僅轉過了60°；當電流變化360°時，四極電動機的旋轉磁場才能旋轉180°。顯然，四極旋轉磁場的轉速是二極電機的1/2。依此類推，可得電動機旋轉磁場的轉速與極對數之間的關系為：電動機通常工作在50Hz的工頻情況下，因此：即：異步電動機旋轉磁場的轉速與電源頻率成正比，與電機的極對數(出廠時就已經確定)成反比。顯然，改變電機的極對數，可以得到不同的轉速。有關轉差率的討論

電動機的轉差速度與磁場轉速之比稱為轉差率，用s表示：顯然，電動機的轉差率隨著電動機轉速的升高而減小。(1)電動機起動瞬間，電動機轉速n=0，轉差率s=1；(2)電動機轉速最高時，轉速n≈n0，轉差率s≈0；(3)電動機運行過程中，轉速0<n<n0，轉差率0<s<1；問題與討論

電動機的轉速n能等于旋轉磁場的轉速n1嗎？分析如果二者相等，則轉子與旋轉磁場之間產生感應電流成為載流導體→不是載流導體就無法在磁場中n≠n1，異步！就沒有了相對切割→轉子不切割磁場就不能受力→不受力電動機就永遠轉運不起來。例解有一臺三相異步電動機，其額定轉速為975r/min。試求工頻情況下電動機的磁極對數和電動機的額定轉差率。由于電動機的額定轉速接近于旋轉磁場的轉速，所以即該電動機的極對數p=3，同步轉速n0=1000r/min。額定轉差率為：3.三相異步電動機的銘牌數據三相異步電動機型號Y132M-4功率7.5KW頻率50Hz電壓380V

電流15.4A

接法Δ轉速1440r/min絕緣等級B工作方式連續標準編號工作制S1

B級絕緣年月編號××電機廠Y表示異步機，132(mm)表