汽车电工电子技术学习情境4汽车电动机任务1 三相异步电动机.docx

学习情境4汽车电动机

学习情境4汽车电动机

【学习目标】

掌握三相异步电动机的结构和工作原；

理解三相异步电动机的启动、调速和制动过程；

掌握三相异步电动机的结构和工作原理以及直流电动机转矩自动调节过程；

知道汽车上常见的电动机的工作过程；

掌握常见控制电器、了解电动机控制过程。

【项目描述】

学习情境4围绕汽车电动机来建立。汽车的运行和控制离不开电动机。首先介绍三相异步电动机，接着介绍直流电动机和汽车上常见的电动机，最后介绍电动机的控制。这样就可以比较全面了解汽车上电动机的构造、工作原理、工作过程等内容。

任务4.1三相异步电动机

4.1.1 异步电动机的构造异步电动机主要由定子（固定部分）和转子

4.1.1 异步电动机的构造

异步电动机主要由定子（固定部分）和转子（转动部分）两部分组成。如图4-1所示。三相异步电动机的定子部分包括机座、定子铁芯和定子绕组组成。机座用铸铁或铸钢

制成，它支承着定子铁芯。定子铁芯由互相绝缘的硅钢片叠成。铁芯的表面上分布有与轴平行的槽，如图4-2（b）所示。槽内嵌有三相对称绕组。绕组是根据电动机的磁极对数和槽

数按照一定规则排列与连接的。

图4-1 三相异步电动机的结构

定子的硅钢片 （b）定子铁芯图4-2 定子硅钢片和定子铁芯

定子

2定子绕组是三相电动机的电路部分，三相电动机有三相绕组，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U、V2、W2。为了便于改变接线，三相绕组的六根端线都接到定子外面的接线盒内，如图4-3所示，可以接成星形或三角形。

2

（a）定子绕组星形接法 （b）定子绕组三角形接法图4-3 三相异步电动机定子绕组的接线

转子

异步电动机的转子是由转子铁芯、转子绕组等组成。

转子铁芯

是用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，套在转轴上，作用和定子铁芯相同，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。

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。

（1）笼形绕组。在转子铁芯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）把导条连接起来，称为铜排转子，如图4-4（a）所示。也可用铸铝的方法，把转子导条和端环风扇叶片用铝液一次浇铸而成，称为铸铝转子，如图4-4（b）所

示。100kW以下的异步电动机一般采用铸铝转子。具有笼式转子的异步电动机称为笼式异步电动机。

（a）笼形绕组 （b）铜排转子外形 1-铝条；2-端环；3-风扇；4-转子铁

芯

（c）铸铝转子外形

图4-4 鼠笼式转子

（2）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，如图4-5所示。具有绕线式转子的异步电动机称为绕线式异步电动机。

1-绕组；2-滑环；3-轴；4-变阻器；5-电刷图4-5 绕线形转子与外加变阻器的连接

笼式电动机与绕线式电动机的相比较，笼式是结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。绕线式是结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。

三相异步电动机的工作原理

下面通过一个例子来说明异步电动机的运转原理。

图4-6所示为一个装有手柄的蹄形磁铁，在磁极中间放置一个可以自由转动的导电的笼式转子。转子与磁极之间没有联系。当摇动手柄使蹄形磁铁旋转时，会看到笼式转子跟着磁铁转动。手柄摇得快转子也转得快；手柄摇的慢，转子也转得慢。若改变磁铁的转向，鼠

笼式转子的转向也随之改变。这个例子如同筷子放在装有水的玻璃中，转动筷子水也随着转动的情况。由此可见，转子转动的必要条件是要有一个旋转的磁场。异步电动机就是利用三相交流电通入三相对称绕组所产生的旋转磁场来使转子旋转的。

图4-6 旋转磁场带动笼式转子旋转

在三相异步电动机内，旋转磁场是由定子铁芯中放置的三相绕组产生的。当定子绕组中通入三相电流后，它们产生的合成磁场是随着三相电流时序的变化在空间不断地旋转着。旋转磁场的方向与三相电流的顺序有关，也称相序。

改变相序可以改变三相异步电动机的转向。

实验证明：旋转磁场的转速n0与定子的磁极对数p有关。旋转磁场的转速为