【正文】 從而產(chǎn)生基波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。例如機(jī)床、中小型軋鋼設(shè)備、風(fēng)機(jī)、水泵、輕工機(jī)械，冶金和礦山機(jī)械等，大都采用三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)；電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)器等家用電器中則廣泛使用單相異步電動(dòng)機(jī)。 13 圖 21 鼠籠轉(zhuǎn)子 （ 3）其他部分有出線盒、銘牌、起動(dòng)或工作電容器。軸承主要是連接轉(zhuǎn)動(dòng)部分與不動(dòng)部分。轉(zhuǎn)子繞組分為籠型繞組和繞 線型繞組兩種。 轉(zhuǎn)子鐵心是整個(gè)電動(dòng)機(jī)磁路的一部分， 通常也用厚度為 的硅鋼片疊壓而成。端蓋是用來(lái)支撐電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分（一般指轉(zhuǎn)子）。定子鐵心是電機(jī)磁路的一部分，通常是用軋成厚 或 毫米的硅鋼片疊成的。 定子繞組是電動(dòng)機(jī)的電路部分， 由若干線圈按照一定規(guī)律嵌 放在定子鐵心槽中并聯(lián)結(jié)起來(lái)構(gòu)成。下面介紹下三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和運(yùn)行特性等。 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和用途 異步電動(dòng)機(jī)也稱感應(yīng)電機(jī)，與其他電動(dòng)機(jī)相比，異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、使用方便、運(yùn)行可靠、易于制造和維修、價(jià)格低廉 并有適用于多種機(jī)械負(fù)載的工作特性 。 按所應(yīng)用的電流種類，又可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。 性能指標(biāo) 基準(zhǔn)值 額定參數(shù)與標(biāo)么值 額定功率 電壓基準(zhǔn)值：額定相電 UN? 效率 額定電壓 電流基準(zhǔn)值：每相功電流 IKW 功率因數(shù) 11 額定頻率 功率基準(zhǔn)值：額定功率 PN 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 額定轉(zhuǎn)速 阻抗基準(zhǔn)值： ZKW=UN?/IKW 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值：額定轉(zhuǎn)矩 TN 起動(dòng)過(guò)程中的最小轉(zhuǎn)矩 繞組和鐵心溫升 起動(dòng)電流倍數(shù) 12 第 2 章 三相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 電機(jī)的分類 電機(jī) 是指電磁感應(yīng)作用而運(yùn)行的電氣設(shè)備，用于機(jī)械能和電能之間的轉(zhuǎn)換、不同形式電能之間的變換，或者信號(hào)的傳遞與轉(zhuǎn)換。 串電阻前后保持轉(zhuǎn)子電流不變，則有： 22NR R RSS??? ， 22cos cos N??? 電磁轉(zhuǎn)矩為： 22cosem M mT C I ??? ，保持不變，即屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。此方法設(shè)備簡(jiǎn)單，控制方便，但轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。 轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速 轉(zhuǎn)子串入附加電阻，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率加大，電動(dòng)機(jī)在較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。139。 （ 2） 恒功率變頻調(diào)速。 （ 1） 恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速。當(dāng)轉(zhuǎn)差率 S 變化不大時(shí)， n近似正比于頻率 1f ，可見(jiàn)改變電源頻率就可改變異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速主要有三種方法 . 10 變極調(diào)速 11 60fn p?，異步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 略低于 1n ，所以，一旦p 改變， 1n 改變， n 也隨著改變。軟起動(dòng)方式： ○ 1 液阻式軟起動(dòng) ○ 2 磁控式軟起動(dòng) ○ 3 智能式軟 起動(dòng)。軟起動(dòng)是采用軟件控制方式來(lái)平滑起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，一方面在控制方式上以軟件控制強(qiáng)電，另一方面在控制結(jié)果上將電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性由“硬”平滑變?yōu)椤败洝薄? 1) YΔ降壓起動(dòng) 2) 自耦變壓器降壓起動(dòng) 3) 電阻降壓或電抗降壓起動(dòng) 4) 延邊三角形降壓起動(dòng) （ 3）軟起動(dòng) 軟起動(dòng)就是在電動(dòng)機(jī) (鼠籠式 ) 定子回路串入有限流作用的電力器件來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的起動(dòng)。 如果電源容量不夠大，可采用降壓起動(dòng)。 1）優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需附加起動(dòng)設(shè)備，操作方便； 2)缺點(diǎn)：起動(dòng)電流大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，須足夠大的電源； 3)適用條件：小容量電動(dòng)機(jī)帶輕載的情況起動(dòng)。 9 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與調(diào)速 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) （ 1）直接起動(dòng) 直接起動(dòng)是用閘刀開(kāi)關(guān)或接觸器把電機(jī)的定子繞組直接接到具有額定電壓的電源上。 ○5功率因數(shù)特性 空載時(shí)，定子電流基本上用來(lái)產(chǎn)生主磁通，有功功率很小，功率因數(shù)也很低；隨著負(fù)載電流增大，輸入電流中的有功分量也增大，功率因數(shù)逐漸升高；在額定功率附近，功率因數(shù)達(dá)到最大值。 ○4效率特性 其中銅耗隨著負(fù)載的變化而變化（與負(fù)載電流的平方正比）；鐵耗和機(jī)械損耗近似不變；效率曲線有最大值，可變損耗等于不變損耗時(shí)，電機(jī)達(dá)到最大效率。 ○2轉(zhuǎn)矩特性 異步電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 ： 轉(zhuǎn)速的變換范圍很小，從空載到滿載，轉(zhuǎn)速略有下降 ， 轉(zhuǎn)矩曲線為一個(gè)上翹的曲線（近似直線） 。式中的 n n 都理解為轉(zhuǎn)速的絕對(duì)值 s 是一個(gè)沒(méi)有單位的數(shù)，它的大小能反映電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。 ○1轉(zhuǎn)差率特性 通常把同步轉(zhuǎn)速 n1和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n二者之差與同步轉(zhuǎn)速 n1 的比值叫做轉(zhuǎn)差率，用 s表示。 上述傳統(tǒng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)存在的嚴(yán)重缺點(diǎn)的根本原因在于“起動(dòng)”、“運(yùn)行”和“可靠 性”三者之間存在難以調(diào)和的矛盾，因此勢(shì)必顧此失彼，不可兼優(yōu)。并且由于集電環(huán)與電刷產(chǎn)生碳粉、電火花和噪聲，長(zhǎng)期污染周圍環(huán)境，損害管理人員和周圍居民健康。特別是集電環(huán)與電刷之間會(huì)產(chǎn)生火花，使傳統(tǒng)繞線型電動(dòng)機(jī)在礦山、井下、石油、華工等防爆要求的場(chǎng)所，對(duì)于灰土、粉塵濃度很高的地方，也不敢使用，這就限制了其應(yīng)用范圍。這種電動(dòng)機(jī)還可通過(guò)改變外串電阻調(diào)速。 繞線性感應(yīng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，三相繞組通過(guò)集電環(huán)短路。 （ 3）起動(dòng)電流很大，增加了所需供電變壓器的容量，從而增加大量投資。 （ 2）大轉(zhuǎn)矩不大，用于驅(qū)動(dòng)經(jīng)常出現(xiàn)短時(shí)過(guò)負(fù)荷的負(fù)載，如礦山所用破碎機(jī)等時(shí)，往往停轉(zhuǎn)而燒壞電動(dòng)機(jī)。第二種辦法是增購(gòu)液力偶合器，先讓電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)，在由液力偶合器驅(qū)動(dòng)負(fù)載。 異步電動(dòng)機(jī)存在的缺點(diǎn) （ 1）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大，難以滿足帶負(fù)載起動(dòng)的需要。轉(zhuǎn)子電流有功分量與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力 fem,根據(jù)左手定則，在 N極下的所有電流方向?yàn)?? 的導(dǎo)體和在 S極下所有電流流向?yàn)?? 的導(dǎo)體均產(chǎn)生沿著逆時(shí)針?lè)较虻那邢螂姶帕?fem,在該電磁力作用下，使轉(zhuǎn)子受到了逆時(shí)針?lè)较虻碾姶呸D(zhuǎn)矩 Mem 的驅(qū)動(dòng)作用，轉(zhuǎn)子將沿著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖 2 鼠籠轉(zhuǎn)子 工作原理 當(dāng)定子繞組接至三相對(duì)稱電源時(shí)，流入定子繞組的三相對(duì)稱電流，在氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速 n1旋轉(zhuǎn)的定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體時(shí)，將在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e2，電動(dòng)勢(shì)的方向根據(jù)右手定則確定。 圖 1 定子鐵心 轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)子支架、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等部分組成，轉(zhuǎn)子鐵心和定子鐵心一樣，也是由 毫米硅鋼片疊壓而成。 定子由定子鐵心、機(jī)座、定子繞組等部分組成，定子鐵心是異步電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，一般由 毫米厚的硅鋼片疊壓而成，用壓圈及扣片固緊，各片之間相互絕緣，以減少渦流損耗。 Y（ IP44）系列的中心高 H =(—— )m,定子鐵心外徑 iD =（ —— ） m，共 11 個(gè)機(jī)座，功率范圍為（ —— 90） KW，電壓 380V。 中型：中心高 H =(—— )m,定子鐵心外徑 iD =（ —— ） m,功率范圍在（ 45—— 1250） KW 以上，電壓為 380 V 和 3000 V 和 6000 V。按電機(jī)尺寸分成大、中、小型。 4)按用途分類： 可分為驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)和有刷直流電動(dòng)機(jī)。 1）按工作電源分類： 根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作電源的不同，可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。需要的電機(jī)的種類各不相同，性能各異。 電機(jī)的分類 電機(jī)是以磁場(chǎng)為媒介進(jìn)行電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電力機(jī)械。原則上， 90kW 以下的交流異步電動(dòng)機(jī)可以由 Yx 系列的高效電機(jī)取代。 高效電 機(jī) 以 Y系列交流異步電動(dòng)機(jī)替代 JO2型電機(jī)基本不受機(jī)型限制，因此，所有應(yīng)用交流異步電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合都可以用 Y 系列電機(jī)取代 JO2 系列電機(jī)。 (2) 電磁滑差調(diào)速電機(jī) 國(guó) 外 已批量生產(chǎn) YCT(～ 90kW)， YCT2(15～ 250kW)， YCTD(～ 90kW)，YCTE(～ 630kW)， YCTJ(～ 15kW)等 8個(gè)系列產(chǎn)品，達(dá)到國(guó)際平均應(yīng)用水平，其中 YCTE 系列的技術(shù)水平最高，最有發(fā)展前途。這些節(jié)能產(chǎn)品主要分成兩大類：一類是提高電動(dòng)機(jī)效率的高效電動(dòng)機(jī)，另一類是調(diào)速電動(dòng)機(jī)。 歐洲市場(chǎng)對(duì)電機(jī)效率的標(biāo)準(zhǔn)要求高于西亞，東南亞而低于美國(guó)，不但適合于我國(guó)企業(yè)生產(chǎn)和出口，而且在合理和有序開(kāi)發(fā)的前提下還能保證出口企業(yè)獲得適當(dāng)?shù)睦麧?rùn)，同時(shí)該市場(chǎng)多以歐元結(jié)算，在目前歐元堅(jiān)挺的情況下應(yīng)該是出口企業(yè)首選的開(kāi)發(fā)目標(biāo)。h 。由高效電機(jī)替代 JO2 電機(jī)所形成的節(jié)電量將分別為，114 億 kW 國(guó) 家已明令不再生產(chǎn) JO2 系列異步電機(jī)， “ 九五 ” 期間將生產(chǎn) Y 系列、 Yx 系列及其它通用或?qū)Ｓ酶咝Ч?jié)能電動(dòng)機(jī)約 kW(未包括更換現(xiàn)有 JO2 型用的新型電動(dòng)機(jī) )。在目前 4億 kW的電機(jī)負(fù)載中，約有 50%是負(fù)載變動(dòng)的，其中的 30%可以通過(guò)電機(jī)調(diào)速解決其負(fù)載變動(dòng)問(wèn)題。 近十多年來(lái)， 國(guó)家 致力于推廣電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)，各行各業(yè)都在一定程度上采用了電動(dòng)機(jī)調(diào)速。負(fù)載率大于50%的場(chǎng)合，節(jié)電效果顯著。全系列電動(dòng)機(jī)效率平均比 Y(IP44)系列高 3%左右，接近國(guó)際先進(jìn)水平。 3 異步電機(jī)的種類 ： (1) Y(IP44)系列異步電動(dòng)機(jī) 電 動(dòng)機(jī)容量從 ～ 200kW， B級(jí)絕緣，防護(hù)等級(jí) IP44，達(dá)到國(guó)際電工委員會(huì) (IEC)標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品達(dá)到 20世紀(jì) 70 年代末國(guó)際水平，全系列加權(quán)平均效率比 JO2 系列提高 %，年產(chǎn)量約 2020 萬(wàn) kW。 我國(guó)目前已具備了生產(chǎn)高效電機(jī)的技術(shù)條件，但由于市場(chǎng)條件不夠成熟，產(chǎn)量和市場(chǎng)容量都較小。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó) 電機(jī)耗電占全國(guó)耗電量的 60%以上，其中小型三相異步電機(jī)耗電約占 35%， 中國(guó)各類電動(dòng)機(jī)的裝機(jī)容量已超過(guò) 4 億 kW，其中異步電動(dòng)機(jī)約占90%，中小型電動(dòng)機(jī)約占 80%，拖動(dòng)風(fēng)機(jī)水泵及壓縮機(jī)類機(jī)械的電動(dòng)機(jī)約 億kW。 隨著 CAD/CAM 等軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助制造技術(shù)的大量應(yīng)用以及以計(jì)算機(jī)控制的柔性制造系統(tǒng)、主體倉(cāng)庫(kù)、機(jī)器人進(jìn)行裝配等的組合，由計(jì)算機(jī)控制材料、部件的供應(yīng)管理達(dá)到全廠高效率、高質(zhì)量的全自動(dòng)化均衡生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)周期大大縮短，制造成本顯著降低；電子計(jì)算機(jī)和電力電子技術(shù)的發(fā)展使小功率電機(jī)產(chǎn)品進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)期，交流變頻調(diào)速已經(jīng)逐步取代直流電機(jī)調(diào)速，逆變器與異步電機(jī)結(jié)合一體，有標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)安裝尺寸、調(diào)速比 10∶ 1的逆變器電動(dòng)機(jī)已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)，有程序控制功能的智能電動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)等已經(jīng)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng) 域，顯示出顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)、盤式永磁直流電動(dòng)機(jī)、薄型穩(wěn)速電動(dòng)機(jī)等產(chǎn)品也以較高速度發(fā)展；再加上新型稀土磁鋼的使用，使小功率電機(jī)本機(jī)制作體積越來(lái)越小；再則電機(jī)與整體結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)的引入進(jìn)一步縮小了體積，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)精度和可靠性，集電子技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)于一體的小功率電機(jī)不僅可實(shí)現(xiàn)多功能，而且可借助計(jì)算機(jī)記憶、運(yùn)算、處理功能提高電機(jī)控制精度和靈敏度，成為智能化產(chǎn)品。 2 第 1 章 概 述 我國(guó)電機(jī)制造工業(yè)發(fā)展近況與發(fā)展趨勢(shì) 隨著我國(guó)改革開(kāi)放的進(jìn)一步深入以及 WTO 的加入，我國(guó)小功率電機(jī)又迎來(lái)了一個(gè)全新的發(fā)展階段，這一階段大量的外資企業(yè)進(jìn)入我國(guó)，在為我們帶來(lái)先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)也帶來(lái)了先進(jìn)的技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備。由于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)具有上述許多優(yōu)點(diǎn)，它是電動(dòng)機(jī)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)與其它電動(dòng)機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠及重量輕成本低等優(yōu)點(diǎn)。 三相異步電動(dòng)機(jī)又稱為三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是基于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的一種交流電動(dòng)機(jī)。 optimization program 1 前 言 電動(dòng)機(jī)是作為使用電能的動(dòng)力源進(jìn)步和發(fā)展起來(lái)的，在今天，電動(dòng)機(jī)技術(shù)仍然是支撐人們?nèi)粘Ｉ畹年P(guān)鍵技術(shù)。 electromagic parameters。 關(guān)鍵詞 :三相異步電動(dòng)機(jī)；設(shè)計(jì)；電磁路參數(shù)；工作性能；優(yōu)化方案 II Y100L2 3KW Threephase Squirrelcage Abstract In this paper, Y series threephase squirrelcage induction motor design method and .The article first of all, from the basic theory of induction motor characteristics and the work to proceed, briefly introduced the latest development of the induction motor, the basic characteri