第10章 三相异步电动机的运行原理
三相异步电动机工作原理和图解
A
Y NZ
C
B
S
X
此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。
即： p 1
2019年10月8日星期二
12
极对数（P）的改变
将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形 成的磁场则是两对磁极。
iA
A
X A'
Z' X'
iC
C' Y' Y Z B'
C
B
i B 2019年10月8日星期二
A
Y'
Z'
转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或 电流。 线绕式
定子绕组 （三相）
A
Y
定子
Z
C
B
鼠笼式
转子
X
2019年10月8日星期二
鼠笼转子
机座
3
三相定子绕组：产生旋转磁场。 组成：定子铁心、定子绕组和机座。
2019年10月8日星期二
4
转子：在旋转磁场作用下，产生 感应电动势或电流。
组成：转子铁心、转子绕组和转轴。
10
旋转磁场的转速大小
一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°。则 同步转速（旋转磁场的速度）为：
I m iA iB iC n0 60 f (转/分）
t
A YN Z
CS
B
2019年10月8日星期X二
n0 60
A
Y
Z
N
CS
B
X
A YN Z
CS
B
11
X
极对数（P）的概念
iA
iC C iB
A
ZX Y B
1 则： 1
三相异步电动机工作原理
三相异步电动机工作原理
三相异步电动机的工作原理基于磁场的相互作用和旋转磁场的原理。
在三相异步电动机中，有一个定子和一个转子。
定子上包含三个绕组，分别称为A、B、C相绕组，通过三个分别带有三相
交流电源的绕组，产生了一个旋转的磁场。
当电流通过A相绕组时，会在定子上产生一个磁场。
同样的，通过B、C相绕组时也会产生磁场。
这三个磁场彼此之间相位
差120度。
转子是一个由导体构成的鼠笼型结构，通常由铝制成。
当电动机接通电源，定子的旋转磁场会感应到转子中的导体，从而产生旋转势。
由于转子是一个导体，它会在旋转的磁场中感应出涡流，这些涡流会在转子中产生磁场，根据洛伦兹力定律，转子上的磁场会与定子的磁场相互作用，导致转子开始旋转。
不断旋转的磁场会继续感应到转子中的涡流，从而维持转子持续旋转。
由于转子是鼠笼型结构，无法改变其导体的数量和形状，因此它的旋转速度只能随着定子旋转磁场的频率而变化，无法与电源频率完全同步。
因此，这种电动机被称为异步电动机，转子的速度比定子的旋转磁场速度稍慢，这个速度差被称为滑差。
滑差的大小决定了电动机的效率和负载承受能力。
总的来说，三相异步电动机的工作原理是通过定子和转子之间的磁场相互作用，利用电流产生的磁场感应转子中的涡流，从而产生旋转力使转子旋转，实现电动机的工作。
三相异步电动机的功率、转矩和运行特性
19
1.电磁转矩表达式
电磁转矩物理表达式
T
CT
m
I
' 2
cos 2
表明：三相异步电动机的电磁转矩是由
主磁通
与转子电流的有功分量
I
' 2
cos
2
相互作用产生的。
结论：T为m、I2’及cos2的函数，当异步电 动机起动时，转子边电路cos2很低，尽管此
时I2’很大，电磁转矩T却不大。 20
1.电磁转矩表达式
s ( r2)2
s
xk2
令 dT 0，求出当T最大时的转差率sK。
dS
28
3.最大电磁转矩、起动转矩、额定转矩
（2）最大电磁转矩 Tmax
sk
C1r2 r12 (x1 C1x2 )2
Tmax
m1 pU12
2 f1
2C1 (r1
1 r12 (x1 x2 )2 )
sk
r2 xk
C1 1 Tmax
总机械功率与电磁功率的关系：
Pm (1 s)Pem
电磁功率、总机械功率与转子铜耗的关系：
Pem : Pm : pCu2 1: (1 s) : s
11
1.功率平衡方程
几个重要关系
pcu2 s Pem
Pm 1 s Pem
结论：从气隙传递到转子的电磁功率分为两部分，一 小部分为转子铜损耗，绝大部分转变为总机械功率。 转差率越大，转子铜损耗就越多，电机效率越低。因 此正常运行时电机的转差率均很小。
40
5.稳定运行问题
机械负载类型
恒转矩负载：转矩与转速无关，TL=C。
离心式负载：n, TL ，如：风机、水泵。
负载性质不同，电机稳定运行区域不一样。
三相异步电动机教案
三相异步电动机教案第一章：三相异步电动机概述1.1 学习目标了解三相异步电动机的定义和工作原理掌握三相异步电动机的结构特点和分类理解三相异步电动机在工业中的应用和重要性1.2 教学内容三相异步电动机的定义和工作原理三相异步电动机的结构特点和分类三相异步电动机在工业中的应用和重要性1.3 教学方法采用多媒体教学，展示三相异步电动机的图片和动画通过实物展示三相异步电动机的结构特点案例分析，让学生了解三相异步电动机在实际工业中的应用1.4 教学评估进行小组讨论，让学生分享对三相异步电动机的理解进行小组实验，观察三相异步电动机的工作原理第二章：三相异步电动机的启动和停止2.1 学习目标掌握三相异步电动机的启动和停止方法理解不同启动和停止方法的优缺点和适用场合2.2 教学内容三相异步电动机的启动方法：直接启动、自耦启动、星角启动三相异步电动机的停止方法：直接停止、软停止、反接制动2.3 教学方法通过实验演示不同启动和停止方法的效果采用模拟电路，让学生了解不同启动和停止方法的电路原理2.4 教学评估进行小组实验，让学生实际操作三相异步电动机的启动和停止进行小组讨论，让学生分析不同启动和停止方法的优缺点和适用场合第三章：三相异步电动机的调速3.1 学习目标掌握三相异步电动机的调速方法和原理了解不同调速方法的优缺点和适用场合3.2 教学内容三相异步电动机的调速方法：变频调速、电阻调速、电容调速三相异步电动机的调速原理和电路3.3 教学方法通过实验演示不同调速方法的效果采用模拟电路，让学生了解不同调速方法的电路原理3.4 教学评估进行小组实验，让学生实际操作三相异步电动机的调速进行小组讨论，让学生分析不同调速方法的优缺点和适用场合第四章：三相异步电动机的维护和故障排除4.1 学习目标掌握三相异步电动机的维护方法和故障排除技巧了解三相异步电动机的常见故障和原因4.2 教学内容三相异步电动机的维护方法：定期检查、清洁、润滑三相异步电动机的故障排除技巧：故障诊断、故障分析、故障排除4.3 教学方法通过实验演示三相异步电动机的维护方法案例分析，让学生了解三相异步电动机的常见故障和原因4.4 教学评估进行小组实验，让学生实际操作三相异步电动机的维护进行小组讨论，让学生分享对三相异步电动机故障排除的经验和技巧第五章：三相异步电动机的节能和环保5.1 学习目标掌握三相异步电动机的节能措施和环保意义了解三相异步电动机节能和环保的重要性5.2 教学内容三相异步电动机的节能措施：变频调速、优化运行、减少损耗三相异步电动机的环保意义：减少能源消耗、减少噪音和排放5.3 教学方法通过实验演示三相异步电动机的节能效果案例分析，让学生了解三相异步电动机节能和环保的实际应用5.4 教学评估进行小组实验，让学生实际操作三相异步电动机的节能措施进行小组讨论，让学生分享对三相异步电动机节能和环保的认识和体会第六章：三相异步电动机的保护6.1 学习目标掌握三相异步电动机的保护装置和功能了解三相异步电动机保护的重要性6.2 教学内容三相异步电动机的保护装置：过载保护、短路保护、过电压保护、欠电压保护三相异步电动机保护的功能和工作原理6.3 教学方法通过实验演示三相异步电动机保护装置的作用采用模拟电路，让学生了解不同保护装置的电路原理6.4 教学评估进行小组实验，让学生实际操作三相异步电动机的保护装置进行小组讨论，让学生分析不同保护装置的功能和适用场合第七章：三相异步电动机的选用和安装7.1 学习目标掌握三相异步电动机的选用方法和步骤了解三相异步电动机的安装要求和技术要点7.2 教学内容三相异步电动机的选用方法：根据负载特性、工作环境、转速要求等选择合适的电动机三相异步电动机的安装要求和技术要点：固定、接线、绝缘、防护措施7.3 教学方法通过实验演示三相异步电动机的选用过程现场参观，让学生了解三相异步电动机的安装实际情况7.4 教学评估进行小组实验，让学生实际操作三相异步电动机的选用过程进行小组讨论，让学生分享对三相异步电动机安装的认识和体会第八章：三相异步电动机的运行控制8.1 学习目标掌握三相异步电动机的运行控制方法和电路了解不同运行控制方法的功能和适用场合8.2 教学内容三相异步电动机的运行控制方法：手动控制、自动控制、远程控制三相异步电动机的控制电路和控制元件8.3 教学方法通过实验演示三相异步电动机的运行控制过程采用模拟电路，让学生了解不同运行控制方法的电路原理8.4 教学评估进行小组实验，让学生实际操作三相异步电动机的运行控制进行小组讨论，让学生分析不同运行控制方法的功能和适用场合第九章：三相异步电动机在工业中的应用9.1 学习目标了解三相异步电动机在工业中的典型应用掌握三相异步电动机在不同工业领域的应用特点和优势9.2 教学内容三相异步电动机在工业中的典型应用：机械制造、石油化工、电力系统、交通运输三相异步电动机在不同工业领域的应用特点和优势9.3 教学方法现场参观，让学生了解三相异步电动机在实际工业中的应用情况案例分析，让学生分享对三相异步电动机应用的认识和体会9.4 教学评估进行小组讨论，让学生分享对三相异步电动机在工业中应用的认识和体会进行小组报告，让学生展示对不同工业领域三相异步电动机应用的研究成果第十章：三相异步电动机的未来发展10.1 学习目标了解三相异步电动机的发展趋势和新技术掌握三相异步电动机的节能环保和可持续发展方向10.2 教学内容三相异步电动机的发展趋势：高效节能、智能化、绿色环保三相异步电动机的新技术：变频调速、无级调速、永磁同步电动机10.3 教学方法案例分析，让学生了解三相异步电动机的发展趋势和新技术小组讨论，让学生分享对三相异步电动机未来发展的认识和体会10.4 教学评估进行小组报告，让学生展示对三相异步电动机未来发展的研究成果进行小组讨论，让学生分析三相异步电动机节能环保和可持续发展的重要性重点和难点解析重点环节1：三相异步电动机的定义和工作原理需要重点关注的内容：电动机的结构特点、旋转磁场的作用、转子与旋转磁场的相对运动、电动机的转速与同步速度的关系。
第10章自测题
第十章自测题一、填空题1．三相异步电动机的力能指标是指，起动性能指标是指。
2．三相异步电动机的过载能力是指，它反映了电动机能力。
3．异步电动机采用Y-D降压起动时，起动电流为直接起动时的倍，起动转矩为直接起动时的倍。
4．异步电动机采用变比为2的自耦变压器降压起动时，起动电流为直接起动时的倍，起动转矩为直接起动时的倍。
5．绕线式异步电动机采用转子串联电阻起动，可以使起动电流__ _，起动转矩。
6．异步电动机的变极调速，就是改接定子绕组接法，使每相绕组的一半线圈中的电流，为了保证变极调速前后电动机的转向不变，应当。
7．异步电动机串级调速时，在转子回路中串入一个附加电动势，该电动势的频率与相同，该电动势的相位与转子电动势相位。
8．异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时，为了保证不变，则U1应随f1按规律调节。
9．电力变压器在运行时效率较高，而异步电动机在运行时效率较高。
10．如果电源电压不对称，异步电动机气隙中不仅有正转旋转磁场，还有磁场，该磁场和转子电流作用产生的电磁转矩，对转子起作用。
二、选择题1．一台三相笼型异步电动机的k T =，k I=6，定子绕组为三角形联结。
若供电变压器允许电动机的起动电流不超过12I N，当拖动额定负载转矩起动时，则首选的起动方法是( )。
①直接起动；② Y-D降压起动；③自耦变压器降压起动；④以上三种方法均可以。
2．异步电动机的机械负载愈重，其起动电流（）。
①愈大；②愈小；③与负载轻重无关；④是额定电流的7倍。
3．一台三相异步电动机接到电压下降了10％的电源上，拖动额定转矩负载稳定运行，则这台电动机的电磁转矩为( )。
①T em=T N；②T em= ；③T em= ；④T em=。
4．异步电动机进行降压起动的目的是（）。
①减小起动电流；②减小起动转矩；③减小起动时的铁耗；④使起动过程平稳。
5．定子绕组为Y联结的绕线式异步电动机，不能采用的起动方法是（）。
①直接起动；② Y-D降压起动；③自耦变压器降压起动；④转子串电阻起动。
3.1 三相异步电动机原理
第三章 三相异步电动机
3.2.1 三相异步电动机运行的基本分析 1. 异步电动机的磁路、主磁通和漏磁通 （1）主磁通 当异步电动机的三相定子绕组通入三相 交流电流后，定子产生旋转磁势，建立 旋转磁场，其中既与定子绕组交链同时 又与转子绕组交链的基波磁通称为主磁 通。
第三章 三相异步电动机
第三章 三相异步电动机
1. 三相异步电动机的节能运行方法 ① 使用电动机时，必须按照《三相异步 电动机经济运行标准》合理使用，维护 维修及时，避免因管理不善而人为造成 电能的大量损耗。 ② 在其它条件允许的情况下采用Y系列 或Y2系列高效型电动机取代JO2系列的电 动机。
第三章 三相异步电动机
3. 气隙 异步电动机定子铁心与转子铁心之间的 空气间隙称为气隙。 3.1.2 三相异步电动机的定子绕组 在三相异步电动机的结构中，定子绕组 是三相异步电动机的核心部件，是实现 电机机电能量转换的关键。
第三章 三相异步电动机
三相异步电动机对定子三相绕组的要求 是：① 各相绕组的磁势和电势要对称， 阻抗要平衡。② 绕组产生的磁势和电势 在波形上接近于正弦波。③ 用铜量省， 绝缘强度和机械强度高，散热条件好。 ④ 制造、维修方便。 三相定子绕组按照槽内导体的层数分为 单层绕组和双层绕组。
（2）漏磁通 漏磁通包括定子漏磁通和转子漏磁通。 2. 转子的相数和极数 对于绕线式转子，因其转子绕组由三相 绕组绕制而成，在绕组联接时就使转子 绕组具异步电动机
由于异步电动机运行时定、转子电势的 频率不同，定、转子绕组的相数和有效 匝数也不同，因此要得到等值电路，需 进行频率和绕组的折算。
第三章 三相异步电动机
《电机与拖动》电机与电气控制技术第3版答案
习题集第一章 变压器1-1 在分析变压器时，对于变压器的正弦量电压、电流、磁通、感应电动势的正方向是如何规定的？。
答： 1）电源电压 U 正方向与其电流 I 正方向采用关联方向，即两者正方向一致。
2）绕组电流 I 产生的磁通势所建立的磁通 φ ，这二者的正方向符合右手螺旋定则。
3）由交变磁通 φ产生的感应电动势产，二者的正方向符合右手螺旋定则，即它 的正方向与产生该磁通的电流正方向一致。
1-2 变压器中的主磁通和漏磁通的性质和作用是什么？答：交变磁通绝大部分沿铁心闭合且与一、 二次绕组同时交链， 这部分磁通称为。
主磁通 φ；另有很少的一部分磁通只与一次绕组交链， 且主要经非磁性材料而闭。
合，称为一次绕组的漏磁通 φσ1 。
根据电磁感应定律，主磁通中在一、二次绕组。
中分别产生感应电动势 E 1 和 E 2 ；漏磁通 φσ1 ；只在一次绕组中产生感应电动势E 1 ，称为漏磁感应电动势。
二次绕组电动势E 2 对负载而言即为电源电动势，其空载电压为 U 20 。
1-3 变压器空载运行时，空载电流为何很小？答：变压器空载运行时， 原边额定电压不仅降落在原边电阻 r 1 上，而且还有漏磁压降，还有主磁通产生的压降，由于 - E 1 很大，或者说 Z m =r m +jx m 很大，致使励 磁电流很小。
1-4 一台单相变压器，额定电压为 220V ／110V ，如果将二次侧误接在 220V 电源上，对变压器有何影响？答 副边励磁电流将非常非常大。
因为原边接额定电压时主磁通 φm 为设计值，铁心磁路接近饱和，最大磁密 B m 接近饱和值；这时副边电压为 U 2≈E 2，即 E 2。
=110V不慎把到边接到 220V 时，副边漏阻抗也很小，电压与电势近似相等，因此有＝220V ，与原边接 220V 时相比，副边电势大小增大到原来的二倍。
我们E 2≈U 2知道， E 2＝ 4.44fw 2φm 因此 φm 也增大到原来的二倍，磁密 B m 也增大到原来的二 倍。
第10章 电动机习题
第10章电动机习题一、填空题1.异步电动机是把交流电能转变为能的动力机械。
它的结构主要有和两部分组成。
2.异步电动机的从电网取用电能，向负载输出机械能。
3.三相笼式异步电动机的定子是由、和等所组成。
转子是由、和等组成。
4.某三相异步电动机的额定转速为980转/分，则此电动机的磁极对数为，同步转速为转/分。
5.某三相异步电动机的额定转速为1450转/分，电源频率为50赫兹，此电动机的同步转速为转/分，磁极对数为，额定转差率为。
6.两极三相感应电动机的同步转速是转/分。
7、直流电动机主要由和两部分组成。
8、直流电动机按励磁方式可分为、、和电动机四类。
9.一台50赫兹，同步转速为每分钟1000转/分的三相交流电动机的极数是极。
10.按转子的结构三相异步电动机可分为和两种。
11.三项异步电动机的电磁转矩表达式有、和三种。
12.三相异步电动机的调速方法有、、调速三种。
13.三相异步电动机的选择包括、、、和五个方面。
14.三相异步电动机圆形旋转磁场产生的条件是和。
15.三相异步电动机的工作方式分为、和三种方式。
16.向空间互差90°电角度的两相定子绕组中通入时间互差90°的两相交流电，产生的磁场为。
二、选择题1．三相异步电动机的转动方向和三相电源接入定子的相序方向（）。
A．一致 B．相反 C．无关 D．可能一致也可能相反2．三相异步电动机电动运行时（）。
A．0<S<1 B．S>1 C．S<0 D．S=13．已知三相异步电动机的p=2，f1=50Hz，则ns=（）r/min。
A．3000 B．1500 C．750 D．254．三相异步电动机的最大转矩和电源电压（）。
A．平方成正比 B．成正比 C．成反比 D．无关5．三相鼠笼式异步电动机采用自耦变压器降压起动时，起动转矩等于直接启动时启动转矩的（）倍。
（K自耦变压器的变压比）A．K2 B ．K C． 1/K D．1/K26．三相异步电动机的临界转差率和转子电路电阻（）。
三相异步电动机参考答案
答案：错 9、异步电动机起动过程中，定子电流与负载转矩大小有关。 分析：机械负载增加时，转速将随之下降，转子电势增大，转子电流增加，转子磁势也增加； 由于转子磁势具有去磁作用， 气隙磁通出现下降趋势， 定子绕组的感应电势也随之出现下降 趋势；但是电源电压不变，因此定子电流随之增大。定子电流增大，定子磁势也就增大，可 以补偿转子电流随机械负载的增加对磁通的影响，从而阻止定子电势的进一步下降的趋势， 以达到新的平衡。简而言之，机械负载的增加是通过转子电流、气隙磁通作用于异步电动机 的定子绕组，而使定子电流随之增加的。 答案：对 10、异步电动机负载不变时，电源电压降低，定子电流减小。 分析：当电源电压降低时，T↓→（由于负载转矩并没变，所以平衡被打破）n↓→s↑→I1 ↑→Tˊ↑→（当电磁转矩重新和负载转矩达到平衡时，电动机转速 nˊ不再下降） ，稳定下 来并低于前面的转速 n。 答案：错 11、异步电动机转子回路电阻增大，临界转差率减小。 分析：增大异步电动机转子回路电阻，会增大起动转矩，最大转矩不会发生改变，临界转差 率增大。 答案：错 12、异步电动机可变损耗与不变损耗相等时效率最高。 分析：异步电动机的功率平衡关系为：
图 9-2
三相定子绕组与三相交流电流
1
i
iA
iB
iC
ωt 0 120° 240° 360°
A Y Z Y
A Z Y
A Z Y
A Z
N C X B C X 图 9-3 B C X 三相交流产生旋转磁场 B C
N B X
当三相定子绕组（图 9-2a）接三相正弦交流电流（图 9-2b）时，在磁路空间产生旋转 磁场 n0（图 9-3） ，转子绕组切割磁力线产生感应电流，感应电流与旋转磁场相互作用产生 电磁转矩（图 9-4） ，使电动机转子沿旋转磁场旋转的方向转动 n。
异步电动机机械特性_起动
参数表达式说明，异步电动机的电磁转矩T与定子每 相电压UΦ 平方成正比，若电源电压波动大，会对转矩造 成很大影响。
在电压、频率及绕组参数一定的条件下，电磁转矩T 与转速n之间的关系可用曲线表示。 机械特性曲线： n s s=0 ns sN n N
sm
s=1 0
TN Tst
Tmax T
① 最大转矩Tm 最大转矩对应的临界转差率为：
一、机械特性物理表达式 电磁转矩为：
cos 2 I2 cos 2 m1 (4.44f1 N1k w1 m ) I 2 Pem m1 E2 T 2ns 2f1 s p 60 pm1 N1k w1 cos 2 CT 1 m I 2 cos 2 mI2 2
UN
子功率因数下降 。
R2
0
0.64Tst Tst
Tmax
T
2.转子电路串联对称电阻 由公式可知：sm∝R2；一开始Tst∝R2；而ns和 Tm与R2 无关。 n s
nS
sm sm1 sm2
R2 R2+RΩ1 R2+RΩ2 R2+RΩ3
0 1
Tst
Tst1
Tst2
Tmax
T
分析: 当转子电阻R2增大时，同步转速ns和临界转矩Tm不 变，但临界转差率sm变大，起动转矩Tst随转子电阻R2增 大而增大，直至Tst=Tm。 当转子电阻R2再增大时，起动转矩Tst反而减小。 转子串入对称三相电阻的方法应用于绕线式异步电 动机的起动和调速。
n ns
sm’ sm
s
增大时，同步转速 ns不变，但临界转 矩Tm、临界转差率 sm、起动转矩Tst都 变小。
Rf
0 Tm’ Tmax
电机学讲义 (4)
PN 3UN IN cos •
【补】已知一台三相异步电动机，4kW ，380V, 功率因数0.77, 效率0.84。求该电动机的额定电流。（9.4A）
总结：与变压器一样，异步电动机的额定电压和额定电流指的 是线电压和线电流。
第三节 三相异步电动机的定子绕组 一、交流绕组的一些基本知识和基本量
4、画展开图
画出槽内线圈边（上层 边用实线，下层边用虚 线表示），并且编号
以上是并联路数等于1,还可以 连成并联路数等于2和4.
[例]3相,4极,36槽,y1=8,画波绕组展开图. 1.求q 2.分相带 3.连接 下图是a=1,还可以连成a=2
总结：功率稍大的交流电机一般采用双层绕组，其中双层叠绕 组最为常见。双层短距绕组所产生的旋转磁场的波形和感应电 动势的波形比单层绕组的更接近正弦波。
F1 0.9N y I
f y (x,t) Fym(x) cost
0.9
NyIFra bibliotekcos
x 1 cos3 3
x 1 cos5 5
x
c
ost
把以2τ为周期的 矩形磁动势波用 傅氏级数分解
(一)整距线圈的磁势是脉振矩形波,波幅是
2 2 NyI
把这个矩形波加以分解,得基波,三次谐波,五次谐波,七次谐波等. 其中基波波幅是矩形波波幅的4/π倍.即
CY
15,16,17,18 19,20,21,22
4、组成线圈组 三相单层同心 式绕组展开图
相绕组 的构成
同心式 绕组
总结：同心式 绕组、链式绕 组和交叉式绕 组是三种常见 的单层绕组。
作业：4-6，4-7
四、三相双层绕组
双层绕组的每个槽内都有上下两个线圈边，每个线圈的一个边 放在某一个槽的上层，另一边放在相隔节距y1的另一个槽的下层。 整个绕组的线圈数等于槽数。另外，双层绕组的节距比较灵活。
三相异步电动机工作原理
三相异步电动机工作原理
在工作时，将三相交流电源连接到定子绕组上，通过变换器将输入的三相电流转换为旋转磁场。
当三相电流通过定子绕组时，会在定子上产生旋转磁场，该旋转磁场的转速等于输入电源的频率。
然后，通过电磁感应的原理，定子绕组的旋转磁场会切割转子绕组，导致转子绕组中产生感应电流。
由于转子绕组是闭合回路，感应电流会在转子绕组内形成一个磁场。
由于定子绕组的磁场是旋转的，而转子绕组的磁场是固定的，因此，定子绕组的磁场与转子绕组的磁场之间会产生一个相对运动的力，称为电磁力。
这个电磁力是沿着定子和转子之间的磁场方向作用的，导致转子开始旋转。
转子的旋转产生了机械功，这部分功通过轴传递到外部负载中，从而实现了电能到机械能的转换。
转子的转动速度与输入电源的频率和磁场的强度相关。
为了保证电动机的工作效率和稳定性，通常会通过定子绕组的设计和转子绕组的形状来调节电动机的性能。
例如，增加定子绕组的线圈数可以提高电动机的输出功率，而调整转子绕组的形状可以改变电动机的起动和运行特性。
此外，三相异步电动机还有一些辅助装置，如电容器启动器和转子回路。
电容器启动器可以通过改变定子绕组的电流相位来启动电动机，而转子回路可以通过在转子绕组中添加一个辅助电源来减小转子的起动电流。
总之，三相异步电动机的工作原理是通过电磁感应和电磁力相互作用实现的。
通过传递电能到机械能，它可以广泛应用于各种工业领域，如工厂中的泵、风扇和压缩机等设备。
第10章 继电接触器控制
与SBl并联的KM的辅助常开触点的这种作用称为自锁。 图示控制电路还可实现短路保护、过载保护和零压保护。
起短路保护的是串接在主电路中的熔断器FU。一旦电路发 生短路故障，熔体立即熔断，电动机立即停转。
起过载保护的是热继电器FR。当过载时，热继电器的发热 元件发热，将其常闭触点断开，使接触器KM线圈断电， 串联在电动机回路中的KM的主触点断开，电动机停转。 同时KM辅助触点也断开，解除自锁。故障排除后若要重 新起动，需按下FR的复位按钮，使FR的常闭触点复位（ 闭合）即可。
KT 线圈
KT 常开触点
KT 常闭触点
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3、速度继电器
结构：转子是一个与被控电动机同 轴的圆柱形永久磁铁，它的外围有 一个可以转动一定角度的外环，外 环的内圆表面装有鼠笼式绕组。
外环 绕组 转子
摆锤 簧片
工作原理：当电动机转动时，速度
常开触点
继电器的转子随之转动，外环中的 短路导体便切割磁力线而感应出电
触杆
SQ
常闭触点
常开触点
复位弹簧 常开触点
SQ
常闭触点
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10.1.4 交流接触器
线圈通电时产生电磁吸引力将衔铁吸下，使常开触点闭合， 常闭触点断开。线圈断电后电磁吸引力消失，依靠弹簧使触 点恢复到原来的状态。
常闭辅助触点
KM
常开辅助触点
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（1）电灯支线的熔体：熔体额定电流≥支线上所有电灯的工作 电流之和。
（2）一台电动机的熔体：熔体额定电流≥电动机的起动电流 ÷2.5
如果电动机起动频繁，则为：熔体额定电流≥电动机的起动电 流÷(1.6~2)
交流变频调速技术总结(何超第2版)
第1章1.三相异步电动机的工作原理：先假设用一堆旋转着的永久磁铁作为旋转磁场，旋转磁场中间为仅有一匝绕组的转子，设这两个极磁场顺时针方向旋转，于是旋转磁场与转子导体相互切割，在转子绕组中会产生感应电动势，由于转子绕组是闭合回路，所以，在感应电动势的作用下出现感应电流，感应电流又同旋转磁场相互作用产生电磁力F，电磁力的方向根据左手定则判定，在电磁力的作用下转子和旋转磁场同方向旋转。
2.三相异步电动机的运行特点：转子转动的方向与旋转磁场的方向一致，转子转速小于旋转磁场转速。
3.三相异步电动机的调速方法：调频调速，改变磁极对数，改变转差率。
4.三相异步电动机调速特性不及直流电动机的根本原因：直流电动机只有定子回路从外界供电，而电枢电路中的电流是由定子电流产生的旋转磁场感应而来的，两者并不互相独立。
直流电动机的两个磁场只相差很小的角度，也不互相垂直，电枢感应磁场不能单独存在，很难从外部去进行控制。
5.异步电动机负载的机械特性主要是指负载的阻转矩与转速的关系，常见的有恒转矩负载，恒功率负载和二次方率负载。
6.电动机拖动系统的工作点指的是电动机的机械特性与负载机械特性的交点Q。
7.变频器的种类：按变换环节分为交—直—交变频器和交—交变频器。
交—直—交变频器又分为可控整流器和不可控整流器。
按电压的调制方式可分为PAM和PWM。
按滤波方式可分为电压型和电流型。
8.交—交变频主要优点是没有中间环节，变换效率高。
主要缺点是连续可调的频率范围窄，一般为额定频率的一半以下。
主要应用于低速大功率容量的电动机拖动系统中。
第2章1.晶闸管（TH或SCR）是一个有三个PN结的大功率半导体器件，三个极是阳极A,阴极K,和门极G。
晶闸管是一种具有单向导电特性和正向导通的可控特性器件。
2.其初始导通时必须同时具备以下两个条件：晶闸管的阳极A和阴极K之间加正向电压，晶闸管的门极G和阴极K之间加正向触发电压，且有足够的门极电流。
3.若使晶闸管关断，应设法使晶闸管的阳极电流小到维持电流以下。
三相异步电动机启动教案
2、启动特点：（1）启动电流大，是额定电流的5—8倍；（2）启动转矩小：只能空载启动。
3、存在的问题及危害：（1）启动电流大；启动转矩小。
（2）危害：<1>发热损坏绝缘；<2>冲击点网;<3>不能重载启动。
二、启动的方法：1、直接启动（全压启动）：（1）什么叫直接启动？通过闸刀开关等将定子绕组直接加到电源上，也就是说在定子绕组上直接加额定电压启动。
（2）直接启动的条件：不经常启动的小容量电动机，一般是10KW 以下或（3）直接启动的特点：< 1 > 操作简单；< 2 > 启动电流较大；< 3 > 只适用于小容量电动机（4）直接启动控制线路右图所示()()kW A kV 4143启动电动机功率供电变压器容量⋅⨯+<=N s I I I K三相笼形异步电动机启动时，在电动机定子电路串入电阻或 电抗器，使加到电动机定子绕组端电压降低减少了电动机上的启动电流。
右图是三相笼形电动机定子绕组串电阻降压启动的原理图，其工作情况为：合上刀开关Q ，在开始起动时，KM1主触点闭合，KM2主触点断开，电动机经电阻接入电源，电动机在低压状态下开始启动。
当电动机的转速接近额定值时，使KM1断开、KM2接通，切除了电阻，电源电压直接加在电动机上，启动过程结束2、Y — 启动（1）启动方法：启动时定子绕组接成Y ，运行时定子绕组接成（2）启动原理：启动电流正常运行时： 接法，相电压 相电流为电源输入线电流 Y 启动时：相电压为 ， 电流 所以 因此星—三角启动的启动电流是直接启动的 1/3∆∆N U U =1∆I ∆=I I S 33'1N U U =Y S I I ='31313133/3'=⨯===∆N N Y S S U U I I I I启动转矩：直接启动时为 ，Y — 为 ,因为启动转矩与电压 的平方成正比，所以因此星—三角启动的启动转矩是直接启动的 1/3 .（3）特点：<1>启动电流是直接启动的1/3;<2>启动转矩也是直接启动的 1/3 只适用于轻载或空载启动<3>受绕组接线方式的限制，只能用于正常运行定子绕组为三角形接法的电动机。
三相异步电动机
1.1 三相异步电动机的构造 第1章三相异步电动机异步电机是交流电机的一种。
异步电动机是工业、农业、国防，乃至日常生活和医疗器械中应用最广泛的一种电动机，它的主要作用是驱动生产机械和生活用具。
其单机容量可从几十瓦到几千千瓦。
随着电气化和自动化程度的不断提高，异步电动机将占有越来越重要的地位。
据统计，在供电系统的动力负载中，约有70％是异步电动机，可见它在工农业生产乃至我们日常生活中的重要性。
异步电机是一种交流电机，其电机的转子转速总落后于电机的同步转速，故称异步电动机。
异步电动机有许多突出的优点，和其它各种电动机相比，它的结构简单，制造、使用和维护方便，效率较高，价格低廉。
因此，从应用的角度来讲，了解异步电机的工作原理，掌握它的运行性能，是十分必要的。
本章将着重讨论三相异步电动机，并对单相异步电动机的工作原理作简要的介绍。
1.1 三相异步电动机的基本构造一个三相异步电动机主要由两部分组成，固定不动的部分称为电动机定子；旋转并拖动机械负载的部分称为电动机转子。
转子和定子之间有一个非常小的空气气隙将转子和定子隔离开来，根据电动机的容量的大小不同，气隙一般在0.4mm～4mm的范围内。
电动机转子和定子之间没有任何电气上的联系，能量的传递全靠电磁感应作用，所以这样的电动机也称感应式电动机。
一个三相异步电动机的基本构造如图1—1所示。
电动机定子由支撑空心定子铁心的钢制机座、定子铁心和定子绕组线圈组成。
定子铁心由0.5mm厚的硅钢片叠至而成。
定子铁心上的插槽是用来嵌放对称三相定子绕组线圈的。
一个三相异步电动机的定子构造见图1—2。
电动机转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。
转子铁心由表面冲槽的硅钢片叠至成一圆柱形。
转子铁心装在转轴上，转轴拖动机械负载。
转子、气隙和定子铁心构成了一个电动机的完整磁路。
异步电动机的转子有两种形式：鼠笼式转子和绕线式转子。
第１章 三相异步电动机图1—1 三相异步电动机的基本构造定子铁心图1—2 三相异步电动机的定子构造鼠笼式转子是在转子铁心槽里插入铜条，再将全部铜条两端焊在两个铜端环上，以构成闭合回路。
第10章 三相异步电动机的电力拖动
电机及拖动基础
① 最大转矩
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第10章 3相异步电机的电力拖动
电机及拖动基础
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第10章 3相异步电机的电力拖动
. 结论：
. . . 章 3相异步电机的电力拖动
② 过载倍数λm——重要参数 最大转矩与额定转矩之比，称为电动机的过载
物理表达式 异 步 电 动 机 的 转 矩 表 达 式
参数表达式
实用表达式
电机及拖动基础
二、三相异步电动机 的固有机械特性、人 为机械特性
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第10章 3相异步电机的电力拖动
1、固有特性
详见P198
电机及拖动基础
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第10章 3相异步电机的电力拖动
2、人为特性
⒈ 降低定子电压——不能升高电压 同步转速与定子电压无关，临界转差率也与定子电压无关。 随着定子电压的降低，最大转矩和起动转矩大幅度减少。 ⒉ 定子电路串电阻或电抗 定子电路串电阻或电抗后，最大转矩、起动转矩以及临界 转差率均减少。 ⒊ 转子电路串电阻——对于绕线式的转子 转子电路串电阻后，最大转矩保持不变，而临界转差率 增加，起动转矩视具体情况而定。 4. 转子电路串入（电阻和电抗的并联）——对于绕线式的转子
r2 s
r2 2 r2 1 r s m 2 2 r r r r 1 2 2 2 s 2 2 2 s s s m
r 1 2 1 r sm 2 s s r m 2 1 sm sm s r2
降压起动
1.定子串电阻或电抗——分压起到降压作用 2.自耦变压器降压起动 3.星形-三角形起动，用于可以有2种接法的电 机，正常运行时用三角形接法，起动时用 星形接法，相电压降为正常运行时的 4.延边三角形起动 对不同的起动要求，需专门设计电机。
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图10.6 异步电动机的简化等效电路
• 10.2 三相异步 电动机的功率与 转矩 • 10.2.1 功率平衡 方程式 • 三相异步电动 机各部分的功率 关 系 如 图 10.7 所示。
图10.7 异步电动机的功率对应关系
• 式中p0=pmec+pad称为空载损耗。 • 10.2.2 转矩方程式 • 即 • 式中 Tem——电磁转矩，为驱动转矩。
图10.8 异步电动机的机械特性
• 异步电动机的最大电磁转矩Tmax与额定电磁 转矩TemN之比称为过载倍数km，即
• 异步电动机的起动转矩Tst 与额定电磁转矩 TemN之比称为起动转矩倍数kst，即
• 由式(10.18)、(10.19• ①电磁转矩Tem与U21成正比,但临界转差率sm 与电源电压U1无关,故改变电源电压时,sm保持 不变。不同U1时的机械特性如图10.9所示。
• (5)效率特性η=f(P2)
• 式中 ——异步电动机总损耗。效率特 性曲线，在额定负载附近有一极值点。异 步电动机也是在可变损耗与不变损耗相等 时η最高。考虑到异步电动机工作情况，通 常中小型异步电动机负载在(0.75~1)PN 时有 最高效率ηmax。
• T2——输出转矩，它是转子所拖动的负载反 作用于转子的制动转矩。 • T0——空载转矩，它是由机械损耗pmec和附 加损耗pad所引起的制动转矩。 • ——机械角速度， • 10.3 三相异步电动机的机械特性 • 10.3.1 电磁转矩的物理表达式 • 10.3.2 电磁转矩的参数表达式
• 10.3.3 机械特性的 特点
• 10.4 三相异步电动机的 工作特性 • 异步电动机的工作特性 曲线如图10.11所示。 • 10.4.1 工作特性分析 • (1)转速特性n=f(P2) • (2)定子电流特性I1=f(P2) • (3)转矩特性T2=f(P2) • (4)功率因数特性cos =f(P2)
图10.11 三相异步电动机的工作 特性曲线
第10章 三相异步电动机的运行原理 章
• 10.1 三相异步电动机运行时的电磁关系 • 10.1.1 主磁通和漏磁通 • 由定、转子合成磁动势产生的，同时交链 定、转子绕组的磁通称为主磁通，用 表 示。电机中的能量传递依靠主磁通来实现。 除去主磁通以外的磁通统称为漏磁通，漏 磁通主要有槽漏磁通、端部漏磁通两种。
• (2)绕组折算 • 10.1.5 T形等效电路 • 经频率折算和绕组折算后， 与变压器 T形等效电路的演变图2.6类似，可得到异步 电动机的T型等效电路。如图10.5所示。
图10.5 异步电动机的T型等效电路
• 10.1.6 简化等效电路 • 由于异步电动机的T形等效电路为一串、并 联电路，计算比较麻烦，因此，在实际应 用时，常将T形等效电路的励磁支路前移， 使电路简化为单纯的并联电路，如图10.6所 示，此电路称为简化等效电路。
图10.2 转子转动时定、转子绕组各物理量
• 10.1.4 折算
• 异步电动机的定、转子之间只有磁路联系， 没有电路联系。 • 异步电动机的折算分成两步：首先进行频率 折算，然后进行绕组折算。 • (1)频率折算
图10.3频率折算后定、转子绕组各物理量
图10.4频率折算和绕组折算后定、转子绕组各物理量
• 10.1.2 异步电动机转子静止时的物理状况 • 转子静止时，定、转子绕组的各物理量如 图10.1所示。
图10.1 转子静止时定、转子绕组各物理量
• 10.1.3 异步电动机转子转动时的物理状况
• 式中 E2，x2σ——转子静止时的转子电动势 和漏抗。 • 转子转动时定、转子绕组的各物理量如图 10.2所示。
图10.9 改变电源电压时的机械特性
图10.10 转子回路串电阻时的机械特性
• 由图10.9可知，端电压U1下降后，使转速降 低，定、转子的铜耗都增加，绕组温度升高， 如果长期处于低电压下运行可能要烧坏电机。 若电源电压下降太多，甚至有可能出现最大 转矩小于负载转矩,而使电动机停转。 • ②转子回路中串入对称的三相电阻时，临界 转差率sm随着串入电阻的增加而增加,但是最 大电磁转矩Tmax 不变，为此，转子回路中串 入不同电阻时的机械特性如图10.10所示。转 子回路中串入适当的电阻可以使起动转矩Tst 增大。