三相异步电动机论文.doc
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1、三相异步电动机论文三相异步电动机论文热能5班胡光灿202*4017三相异步电动机一三相异步电动机的研发背景虽然直流电动机有优良的调速性能,但由于直流电动机的机械式换向器不但结构复杂、制造费时、价格昂贵,而且在运行中容易产生或会员,此外还存在换向器机械强度不够,电刷容易磨损等问题。因此运行中需要经常性的维护检修,并且对环境的要求也比较高,不能适用于化工、矿山等周围环境中有灰尘、腐蚀性气体和易燃、易爆气体的场所。特别是换向问题的存在,使直流电动机无法做成高速大容量的机组,因而不能适应现在生产向高速大容量化发展的要。二关于三相异步电动机1.简介与单相异步电动机相比,三相异步电动机运行性能好,并可节省
2、各种材料。按转子结构的不同,三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜,得到了广泛的应用,其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。2.重要组成部分(1)定子异步电动机的定子是异步电动机固定不动的部分,由定子铁心、定子绕组和机座组成。定子铁心:装载机做内,为一个内壁开槽的中空圆柱体,槽内嵌放定子绕组。定子铁心是电动机磁路的一部分。为减少铁心中的损耗,定子铁心用0.5mm厚的硅钢片叠压而成,片间有绝缘、定子绕组:用绝缘的铜
3、线绕成,嵌放在定子铁心槽内,绕组与槽壁用绝缘材料隔开。定子绕组是电动机的电路本分,其主要作用是通过电流产生旋转磁场。三项定子绕组的六个引出端(即是哪相绕组的始端和末端分别用U1、V1、W1和U2、V2、W2表示)都引到了接线盒的接板上。可根据需要接成三角形或星形联接。机座:就是电动机的外壳,起支撑作用,因此要有足够的机械强度和刚度,能承受运输和运行过程中的各种作用力,通常用铸铁铸成,较大容量的异步电动机,一般采用钢板焊接机座。(2)转子异步电动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。转子铁心:为电动机磁路一部分,一般也有0.5mm厚的硅钢片叠成。铁心固定在电动机的转轴上,大型异步电动机的转子铁
4、心则套在转子支架上。转子绕组:其作用是感应电动势,流过电流和产生电磁转矩。转子绕组的结构形式有笼型和绕线转子两种,根据转子的结构形式不同,异步电动机分为了笼型异步电动机和绕线转子异步电动机。笼型转子:转子绕组的外形想一个鼠笼,由于异步电动机的转子绕组不必由外界电源提供供电,因此可以自行闭合构成短路绕组。工艺最简单的转子绕组就是在转子铁心的每个槽中插入一根导条,在铁心两端槽口外用两个端环分别把所有导条的两端连接起来,形成一个短接回路,为了散热,端环上装有风扇。绕线转子;绕线转子绕组与定子绕组相似,也是用绝缘导线嵌于转子铁心槽内,接成星形联接的三项队称绕组,然后将三根引出线接到装在转子端轴上的三个
5、集热能5班胡光灿202*4017电环(也称滑环)上,用一套电刷引出,当不需要外接电阻时,可直接将三个集电环短路,为了改善电动机的气动性能或调节电动机的转速,可通过集电环和电刷装置外接电阻。3原理当向三相定子绕组成中通入对称的三相交流电时,就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转,转子导体开始时是静止的,故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势(感应电动势的方向用右手定则判定)。由于转子导体两端被短路环短接,在感应电动势的作用下,转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用(力的方向
6、用左手定则判定)。电磁力对转子轴产生电磁转矩,驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。通过上述分析可以总结出电动机工作原理为:当电动机的三相定子绕组(各相差120度电角度),通入三相对称交流电后,将产生一个旋转磁场,该旋转磁场切割转子绕组,从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路),载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力,从而在电机转轴上形成电磁转矩,驱动电动机旋转,并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。交流三相异步电动机绕组分类单层绕组:单层绕组就是在每个定子槽内只嵌置一个线圈有效边的绕组,因而它的线圈总数只有电机总槽数的一半。单层绕组的优点是绕组线圈数少工艺比较简单;没有层间绝缘故槽的
7、利用率提高;单层结构不会发生相间击穿故障等。缺点则是绕组产生的电磁波形不够理想,电机的铁损和噪音都较大且起动性能也稍差,故单层绕组一般只用于小容量异步电动机中。单层绕组按照其线圈的形状和端接部分排列布置的不同,可分为链式绕组、交叉链式绕组、同心式绕组和交叉式同心绕组等几种绕组形式。1:链式绕组链式绕组是由具有相同形状和宽度的单层线圈元件所组成,因其绕组端部各个线圈像套起的链环一样而得名。单层链式绕组应特别注意的是其线圈节距必须为奇数,否则该绕组将无法排列布置。2:交叉链式绕组当每极每相槽数9为大于2的奇数时链式绕组将无法排列布置,此时就需要采用具有单、双线圈的交叉式绕组。3:同心式绕组在同一极
8、相组内的所有线圈围抱同一圆心。4:当每级每相槽数Q为大于2的偶数时则可采取交叉同心式绕组的形式。单层同心绕组和交叉同心式绕组的优点为绕组的绕线、嵌线较为简单,缺点则为线圈端部过长耗用导线过多。现除偶有用在小容量2极、4极电动机中以外,如今已很少采用这种绕组形式。双层叠式绕组单双层混合绕组星接与角接的关系星接改角接:原星接时线径总截面积除以1.732等于角接时的线径总截面积。角接改星接:原角接时线径总截面积乘以1.732等于星接时的线径总截面积。星接与角接本质上的区别星接时线电压等于相电压的1.732倍,相电流等于线电流。热能5班胡光灿202*4017角接时相电压等于线电压,线电流等于相电流的1
9、.732倍。同功率的电机,星接时,线径粗,匝数少,角接时,线径细,匝数多。角接时的截面积是星接时的0.58倍。(即角接时线径总截面积除以0.58等于星接时的线径总截面积。星接时线径总截面积乘以0.58等于角接时的线径总截面积)线径截面积计算公式:截面积S=直径的平方乘以0.785电机的内部连接有显极和庶极之分,显极和庶极连接是由电机的设计属性决定的,是不能更改的三对于三相异步电动机的探索设计实验对三相异步电动机的运行进行探索。实验内容如下:实验目的掌握电机定子绕组的连结方法掌握电机的启动方式及实现正反转的方法实验器材电动机、按钮、交流接触器、起子片实验原理及实验电路电机直接启动、正反转的方法对
10、调任意两相线1)、点动控制电路、按钮STSB、交流接触器KMKM线圈常开触头KM常闭触头3热能5班胡光灿202*4017、按下ST交流接触器线圈KM获电。交流接触器的常开触头闭合电机主干线电路通电电机转动松下按钮ST线圈KM断电常开触头在复位弹簧作用下断开电机停转STm3KM3、长动自锁电路工作流程按下SB1线圈KM获电所有的常开KM闭合电机运转松下SB1由于3-5的KM闭合而实现自锁电机一直运转(故而称长动控制)按下SBSTOP线圈KM断电所有的KM断电电机停转SBSTOPSB1KM35m实验结果讨论KM电机在启动时,如果缺一相电,电机能否启动,现象如3何?若电机在运转时,如果缺一相电,电机
11、能否转动,现象如何?通过在电工电子学实验课程的研究发现,不管空载还是带负载电源缺一相都不能启动,但是如果已经启动之后缺一相,空载还是会转的,在空载的情况下缺一相运行,对电机没什么影响。四对于本次对三相异步电动机探索总结在进行本次论文之前,我首先翻阅了电工学电机与电气控制从而对三相异步电动机的工作原理进行初步了解。为界定三相异步电动机与单相的实质差别,所以我通过上述实验,对三相异步电动机的各相与启动运行的关系进行研究。当中涉及到了是否空载的问题。研究结果表示,不管空载还是负载,电源缺一相都不能启动。但是在运行过程中,缺一相,空载还是会转的,对电机没什么影响。所以我通过对这个实验结果的分析,得出三
12、相异步电动机的安全性之一的结论:就是在空载过程中,如果由于供电故障,却一相电,也不会对其造成很大影响。但翻阅三相异步电动机缺相的原因及处理(邱俊)的时候,发现了却有三相异步电动机因缺相而导致烧坏的实例。实验由查阅书本,到上网看三相异步电动机的具体构造,最后抓住三相异步热能5班胡光灿202*4017电动机的启动与运行两点进行实验。这就是整个探索的过程。在今后对于电工科目的探索中,我会继续以这个程序来进行,并且加以思考。摘要:1.电工学电机与电气控制2.电工电子学实验3.百度百科4.百度文库5.三相异步电动机启动方式的讨论徐维克6.三相异步电动机缺相的原因及处理邱俊扩展阅读:关于三相异步电动机的毕
13、业论文作者:关于三相异步电动机的毕业论文第一章电动机分类、发展现状及未来1.1电动机分类电动机机应用广泛,种类繁多、性能各异,分类方法也很多。(一)根据电动机工作电源的不同,可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。(二)电动机按结构及工作原理可分为异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。(三)电动机按起动与运行方式可分为电容起动式电动机
14、、电容运转式电动机、电容起动运转式电动机和分相式电动机。按用途分类。电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为电动工具用电动机、家电用电动机及其它通用小型机械设备用电动机。控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。(四)电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机和绕线转子感应电动机。(五)电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。1.2电动机技术发展现状电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置。它是随着生产力的发展而发展的,反过来,电动机的发展也促进了社会生产力的不断提高。从19世纪末期起,电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机,一个多世
15、纪以来,虽然电动机的基本结构变化不大,但是电动机的类型增加了许多,在运行性能,经济指标等方面也都有了很大-1-XX职业技术学院毕业设计(论文)的改进和提高,而且随着自动控制系统和计算机技术的发展,在一般旋转电动机的理论基础上又发展出许多种类的控制电动机,控制电动机具有高可靠性好精确度快速响应的特点,已成为电动机学科的一个独立分支。电动机的功能是将电能转换成机械能,它可以作为拖动各种生产机械的动力,是国民经济各部门应用最多的动力机械。在现代化工业生产过程中,为了实现各种生产工艺过程,需要各种各样的生产机械。拖动各种生产机械运转,可以采用气动,液压传动和电力拖动。由于电力拖动具有控制简单调节性能好
16、耗损小经济,能实现远距离控制和自动控制等一系列优点,因此大多数生产机械都采用电力拖动。按照电动机的种类不同,电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动系统两大类。纵观电力拖动的发展过程,交、直流两种拖动方式并存于各个生产领域。在交流电出现以前,直流电力拖动是唯一的一种电力拖动方式,19世纪末期,由于研制出了经济实用的交流电动机,致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用,但随着生产技术的发展,特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步,对电力拖动在起动,制动,正反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方面提出了新的,更高的要求。由于交流电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实现这些要求,所以2
17、0世纪以来,在可逆,可调速与高精度的拖动技术领域中,相当时期内几乎都是采用直流电力拖动,而交流电力拖动则主要用于恒转速系统。虽然直流电动机具有调速性能优异这一突出特点,但是由于它具有电刷与换向器(又称整流子),使得他的故障率较高,电动机的使用环境也受到了限制(如不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用),其电压等级,额定转速,单机容量的发展也受到了限制。所以,在20世纪60年代以后,随着电力电子技术的发展,半导体交流技术的交流技术的交流调速系统得以实现。尤其是70年代以来,大规模集成电路和计算机控制技术的发展,为交流电力拖动的广泛应用创造了有利条件。诸如交流电动机的串级调速,各种类型的变频调速,无换
18、向器电动机调速等,使得交流电力拖动逐步具备了调速范围宽,稳态精度高,动态响应快以及在四象限做可逆运行等良好的技术性能,在调速性能方面完全可与直流电力拖动媲美。除此之外,由于交流电力拖动具有调速性能优良,维修费用低等优点,将广泛应用于各个工业电气自动化领域中,并逐步取代直流电力拖动而成为电力拖动的主流。作者:关于三相异步电动机的毕业论文经历了100多年的技术发展,电动机自身的理论基本成熟。随着电工技术的发展,对电能的转换、控制以及高效使用的要求越来越高。电磁材料的性能不断提高,电工电子技术的广泛应用,为电动机的发展注入了新的活力。未来电动机将会沿着单位功率体积更小、机电能量转换效率更高、控制更灵
19、活的方向继续发展。一批巨无霸电机、一批光怪陆奇电机将同时展现在世人眼前。1.3电动机的未来经历了一百多年的技术发展,电动机自身的理论基本成熟。随着电工技术的发展,对电能的转换、控制以及高效使用的要求越来越高。电磁材料的性能不断提高,电工电子技术的广泛应用,为电动机的发展注入了新的活力。未来电动机将会沿着体积更小、机电能量转换效率更高、控制更灵活的方向继续发展。第二章电动机的工作原理2.1三相异步电动机的结构及工作原理电机的机组结构主要由磁路部分,电路部分以及机械三部组成,如图。磁路又是由定子铁心和转子铁心构成的。定子铁心是由0.35mm0.5mm厚表面涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成,减少了由于交
20、变磁通通过而引起的铁心涡流损耗。铁心内圆有均匀分布的槽口,用来嵌放定子绕圈用的。转子铁心用0.5mm厚的硅钢片叠压而成,套在转轴上,作用和定子铁心相同,一方面作为电动机磁路的一部分,一方面用来安放转子绕组。电路部分是由定子绕组和转子绕组构成的。定子绕组三相绕组由三个彼此独立的绕组组成,且每个绕组又由若干线圈连接而成。线圈由绝缘铜导线或绝缘铝导线绕制。机械部分主要是机座、端子、轴和轴承等组成。-3-XX职业技术学院毕业设计(论文)图2-1异步电动机根据转子的绕组的结构不同,可分为鼠笼式和绕线式两种。鼠笼式异步电动机的转子绕组本身自成闭合回路,整个转子形成一个坚实的整体,其结构简单牢固、运行可靠、
21、价格便宜,应用最为广泛,小型异步电动机绝大部分属于这类。绕线式异步电动机的结构比鼠笼式复杂,但启动性能较好,需要时还可以调节电动机的转速。三相鼠笼式异步电动机的结构。2.1.1异步电动机的定子结构定子是用来产生旋转磁场的,主要由定子铁心、定子绕组和机座等部分组成。鼠笼式和绕线式异步电动机的定子结构是完全一样的。1、定子铁心:异步电动机定子铁心是电动机磁路的一部分,由0.35mm0.5mm厚表面涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成,由于硅钢片较薄而且片与片之间是绝缘的,所以减少了由于交变磁通通过而引起的铁心涡流损耗。铁心内圆有均匀分布的槽口,用来嵌放定子绕圈。2、定子绕组:是三相电动机的电路部分,三相电
22、动机有三相绕组,通入三相对称电流时,就会产生旋转磁场。三相绕组由三个彼此独立的绕组组成,且每个绕组又由若作者:关于三相异步电动机的毕业论文干线圈连接而成。每个绕组即为一相,每个绕组在空间相差120电角度。线圈由绝缘铜导线或绝缘铝导线绕制。中、小型三相电动机多采用圆漆包线,大、中型三相电动机的定子线圈则用较大截面的绝缘扁铜线或扁铝线绕制后,再按一定规律嵌入定子铁心槽内。定子三相绕组的六个出线端都引至接线盒上,首端分别标为U1,V1,W1,末端分别标为U2,V2,W2。这六个出线端在接线盒里的排列如图4.3所示,可以接成星形或三角形。3、机座是电动机的外壳和支架,它的作用是固定和保护定子铁心、定子
23、绕组并支撑端盖,所以要求机座具有足够的机械强度和刚度,能承受运输和运行过程中的各种作用力。中、小型异步电动机通常采用铸铁机座,定子铁心紧贴在机座的内壁,电动机运行时铁心和绕组产生的热量主要通过机座表面散发到空气中去,因此,为了增加散热面积,在机座表面装有散热片。对大型异步电动机,一般采用钢板焊接机座,此时为了满足通风散热的要求,机座内表面与铁心隔开适当距离,以形成空腔,作为冷却空气的通道。2.1.2异步电动机转子结构转子是异步电动机的转动部分,它在定子绕组旋转磁场的作用下获得一定的转矩而旋转,通过联轴器或皮带轮带动其他机械设备做功。转子由转子铁心、转子绕组和转轴等部分组成。(一)转子铁心是用0
24、.5mm厚的硅钢片叠压而成,套在转轴上,作用和定子铁心相同,一方面作为电动机磁路的一部分,一方面用来安放转子绕组。(二)转子绕组异步电动机的转子绕组分为绕线形与笼形两种,由此分为绕线转子异步电动机与笼形异步电动机。绕线形绕组与定子绕组一样也是一个三相绕组,一般接成星形,三相引出线分别接到转轴上的三个与转轴绝缘的集电环上,通过电刷装置与外电路相连,这就有可能在转子电路中串接电阻或电动势以改善电动机的运行性能。笼形绕组在转子铁心的每一个槽中插入一根铜条,在铜条两端各用一个铜环(称为端环)把导条-5-XX职业技术学院毕业设计(论文)连接起来,称为铜排转子,如图3.5(a)所示。也可用铸铝的方法,把转
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