第四章 三相异步电动机-必修课
合集下载
三相异步电动机课件讲解资料
4.1.2 三相异步电动机的基本工作原理
一、转动原理
1、电生磁：三相对称绕组通
往三相对称电流产生圆形旋转 磁场。
2、磁生电：旋转磁场切割
转子导体感应电动势和电流。
3、电磁力：转子载流（有功
分量电流）体在磁场作用下受 电磁力作用，形成电磁转矩， 驱动电动机旋转，将电能转化 为机械能。
• V2
W1
•
n1 •
Eq1( q1 ) 4.44 fqNck y1kq1 1 4.44 fqNckw1 1
kq1
=
Eq1(q>1) Eq1(q=1)
=
sin qa 2
qsin a
2
称为基波分布系数:
线圈组电动势等于集 中线圈组电动势打的 一个折扣.
kw1 = k y1kq1
称为基波绕组 系数。
第4章 三相异步电动机
二、转子部分
1、转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。 2、转子绕组： 1）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一 根裸导条，形成一个多相对称短路绕组。2）绕线式转子：转 子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。
三、气隙
异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件所能允许达到 的最小值。
第4章 三相异步电动机
状态
实现
转速 转差率 电磁转矩 能量关系
电动机
定子绕组接对 称电源
0 < n < n1
0 s 1
驱动 电能转变为机
械能
电磁制动
外力使电机沿磁 场反方向旋转
n<0
s 1
制动 电能和机械能变
成内能
发电机
外力使电机快速 旋转
n > n1
s0
三相异步电动机启动制动和调速
软启动器的工作原理简单，它通过软硬件方法，实时检测定子电流、 电压、功率因数或电动机的转矩值，经过计算得到一个准确的晶闸管 的移相角，使加在电动机上的电压或启动电流按某一规律变化（如斜 坡电压软启动、恒流软启动等），优化异步电动机的启动性能。软启
动器也可用PWM方式实现。
21
4.2 三相异步电动机的制动
复杂度 最简单
一般 简单 较复杂
适用性 电机小于7.5kW
任意容量，轻载 正常 ，频繁启动 大容量，大负载
15
Y
自耦变压器
3 1 k
改善结构
通过改变鼠笼式异步电动机的结构，既减小启动电流，又能获得较大 的启动转矩，即通过改变结构来改善电动机的启动性能。
1、增大转子电阻 这种电动机又称为高转差率鼠笼型异步电动机，其转子导条不用普通 的铝条，而是采用电阻率较高的铝合金（ZL-14），通过适当加大转 子导条的电阻来改善启动性能。
如同直流电动机一样，异步电动机制动的目的有两个： • 使传动系统迅速减速或停车； • 限制位能性负载的下放速度。
如果三相异步电动机的电磁转矩Te和转速n的方向相反，电动机便 处于制动状态。在制动状态下，电动机的电磁转矩起反抗旋转的作 用，为制动性转矩。
异步电动机的制动方法有：回馈制动、反接制动和能耗制动 。
n0 n s n0
n n0 (1 s)
1、直流电动机使用静差率，利用理想空载转速和转速（转速降）来
描述，它们都是转子的转速，是机械运动；
2、异步电动机使用转差率，利用旋转磁场的转速和转子的转速来描述， 同步转速非机械转速，也不是理想空载转速；
3、转差率与空载转速无关，更不能等同于转速降。
U L 3U P UL UP
第4章 三相异步电动机及控制讲解
4.4.1 三相异步电动机起动 1. 三相鼠笼式异步电动机的起动
（1）直接起动
直接起动是利用刀开关或接触器将电动机直接接到额定电压上 的起动方式，又叫全压起动。 优点：起动简单。 缺点：起动电流较大，而起动转矩不大，还会引起网压波动。 适用范围：电动机容量在10kW以下，并且小于供电变压器 容量的20％；还可以用下面的经验公式来判断，若电动机的 起动电流倍数 ( Ist I N ) 满足 I st 电网容量（kV A） 3＋ I N 电动机容量（kW） 则电动机便可直接起动，否则应采用降压起动
Ist 7.0I N 7.0 30.7A 214.9A
Tst 2.0TN 2.0 147.68N m 295.36N m
Tmax 2.1TN 2.1147.68N m 310.03N m
15
第4章 汽车中的电机 2. 人为机械特性
(1)降低定子电压时的人为机械特性
图4-2 定子铁心
转子铁心是也是由 0.5mm厚的硅钢片叠 压制成，在其外圆冲 有分布的槽。 转子铁心可嵌放转子 绕组，构成电机磁路 的另一部分。
定子绕组是由铜导线绕制而成。构成 电动机电路的一部分。 机座是电动机的支架，一般用铸铁 或铸钢制成。
转子铁心冲片
铸铝笼形转子 铜条笼形转子
转子绕组大部分由浇铸铝构成，大功率 也有由由铜条制成的笼型转子导体，构 成电机电路的一部分。由转轴输出机械 能。
4.2 三相异步电动机的工作原理
4.2.1 三相异步电动机的转动原理
(1)旋转磁场的产生
i
i1
i2
i3
i1 ωt
电流流入 S N
合成磁场的轴线与U相 绕组的轴线重合 0
（1）直接起动
直接起动是利用刀开关或接触器将电动机直接接到额定电压上 的起动方式，又叫全压起动。 优点：起动简单。 缺点：起动电流较大，而起动转矩不大，还会引起网压波动。 适用范围：电动机容量在10kW以下，并且小于供电变压器 容量的20％；还可以用下面的经验公式来判断，若电动机的 起动电流倍数 ( Ist I N ) 满足 I st 电网容量（kV A） 3＋ I N 电动机容量（kW） 则电动机便可直接起动，否则应采用降压起动
Ist 7.0I N 7.0 30.7A 214.9A
Tst 2.0TN 2.0 147.68N m 295.36N m
Tmax 2.1TN 2.1147.68N m 310.03N m
15
第4章 汽车中的电机 2. 人为机械特性
(1)降低定子电压时的人为机械特性
图4-2 定子铁心
转子铁心是也是由 0.5mm厚的硅钢片叠 压制成，在其外圆冲 有分布的槽。 转子铁心可嵌放转子 绕组，构成电机磁路 的另一部分。
定子绕组是由铜导线绕制而成。构成 电动机电路的一部分。 机座是电动机的支架，一般用铸铁 或铸钢制成。
转子铁心冲片
铸铝笼形转子 铜条笼形转子
转子绕组大部分由浇铸铝构成，大功率 也有由由铜条制成的笼型转子导体，构 成电机电路的一部分。由转轴输出机械 能。
4.2 三相异步电动机的工作原理
4.2.1 三相异步电动机的转动原理
(1)旋转磁场的产生
i
i1
i2
i3
i1 ωt
电流流入 S N
合成磁场的轴线与U相 绕组的轴线重合 0
三相异步电动机专题培训讲义
2. 防止电源电压恢复时， 电动机自行起动而造成 设备和人身事故
3. 避 免 多 台 电 动 机 同 时 起动造成电网电压的严 重下降。
3、既能点动又能长动控制
①钮子开关SA ✓ 断开：点动控制 ✓ 合上：长动控制
②复合按钮SB3控制:
长动： SB3不动，控制SB2
点动： SB2不动，控制SB3
星－三角形起动控制有很多优点，但不足的是起动转矩 太小，如要求兼取星形联结起动电流小，三角形联结起 动转矩大的优点，则可采用延边三角形减压起动。
电动机定子绕组特别设计，共有九个出线头。
原始状态
起动时定子绕组
一部分接成星形， 一部分接成三角形
在起动结束后， 再换成三角形 联结法，投入 全电压
电源
KMY
三相异步电动机的 正反转控制
KM1：正向接触器 KM2：反向接触器
两个接触器的辅助常闭触头互相控制的方式，叫 电气互锁，或叫电气联锁。防止短路相间。
复合按钮的常闭触头起到互锁的作用，该互锁叫机械互锁。 该线路既有接触器常闭触头的电气互锁，也有复合按钮常 闭触头的机械互锁，即具有双重互锁。
频繁操作时采用，简化正反转换的操作，提高生产效率。
保护环节：
➢ 短路保护 熔断器
➢ 电动机长期过载保护
热继电器FR
➢ 欠电压、失电压保护
通过接触器KM的自锁环 节来实现。---当电源电压 恢复正常时，接触器线圈 不会自行通电而起动电动 机，只有在操作人员重新 按下起动按钮后，电动机 才能起动。
该控制线路具有三点优点：
1. 防 止 电 源 电 压 严 重 下 降时电动机欠电压运行。
点动可执行的条件－ KM释放时间≤ SB3复位时间
（可靠性？）
3. 避 免 多 台 电 动 机 同 时 起动造成电网电压的严 重下降。
3、既能点动又能长动控制
①钮子开关SA ✓ 断开：点动控制 ✓ 合上：长动控制
②复合按钮SB3控制:
长动： SB3不动，控制SB2
点动： SB2不动，控制SB3
星－三角形起动控制有很多优点，但不足的是起动转矩 太小，如要求兼取星形联结起动电流小，三角形联结起 动转矩大的优点，则可采用延边三角形减压起动。
电动机定子绕组特别设计，共有九个出线头。
原始状态
起动时定子绕组
一部分接成星形， 一部分接成三角形
在起动结束后， 再换成三角形 联结法，投入 全电压
电源
KMY
三相异步电动机的 正反转控制
KM1：正向接触器 KM2：反向接触器
两个接触器的辅助常闭触头互相控制的方式，叫 电气互锁，或叫电气联锁。防止短路相间。
复合按钮的常闭触头起到互锁的作用，该互锁叫机械互锁。 该线路既有接触器常闭触头的电气互锁，也有复合按钮常 闭触头的机械互锁，即具有双重互锁。
频繁操作时采用，简化正反转换的操作，提高生产效率。
保护环节：
➢ 短路保护 熔断器
➢ 电动机长期过载保护
热继电器FR
➢ 欠电压、失电压保护
通过接触器KM的自锁环 节来实现。---当电源电压 恢复正常时，接触器线圈 不会自行通电而起动电动 机，只有在操作人员重新 按下起动按钮后，电动机 才能起动。
该控制线路具有三点优点：
1. 防 止 电 源 电 压 严 重 下 降时电动机欠电压运行。
点动可执行的条件－ KM释放时间≤ SB3复位时间
（可靠性？）
电工电子技术第4章三相异步电动机
37
T
临界转差率sm
讨论
Tmax
（1）Tmax与电源电压U1的平方成正比，但sm（临界转 速nm ）与U1无关 n a 过载系数
U K 2 X 20
Tmax
2 1
R2 sm X 20
TN
nm
0.8U1
U1
b
过载系数是表示电动机稳定运 行的重要数据,同时也表示了 电动机容许的短时过载运行能 0 力
U U1 U
iU
U1
V W
W1
iV iW
V1
V W
iV W1
iW
V1
相序U-V-W
相序U-W-V
改变电动机的旋转方向
12
（三）旋转磁场的转速 同步转速n1---r／min（每分钟的转数）
以上分析的是二极旋转磁场（磁极对数 p=1），交流电 变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周
交流电频率f1=50Hz，则 同步转速 n1 =50×60=3000r／min。
36
3.最大电磁转矩Tmax 最大电磁转矩Tmax 机械特性临界点所对应的电磁转矩, 又称临界转矩，所对应的转差率称为临界转差率sm Tmax是在一定的电源电压U1 下电动机能够提供的最大电 磁转矩 最大电磁转矩Tmax
n a
nm
b
Tmax
U K 2 X 20ห้องสมุดไป่ตู้
R2 sm X 20
2 1
0
c
Tm
n=n1 Sm
0
S
理想空载 ①以最大电磁转矩Tm对应的转差率Sm为界,分为具有不 同特性的两段 稳定运行区 0b段 非稳定运行区 ba段
（ 0＜S＜Sm ） （ S＞Sm ） 特性 T ∝S 特性 S↑→T↓
T
临界转差率sm
讨论
Tmax
（1）Tmax与电源电压U1的平方成正比，但sm（临界转 速nm ）与U1无关 n a 过载系数
U K 2 X 20
Tmax
2 1
R2 sm X 20
TN
nm
0.8U1
U1
b
过载系数是表示电动机稳定运 行的重要数据,同时也表示了 电动机容许的短时过载运行能 0 力
U U1 U
iU
U1
V W
W1
iV iW
V1
V W
iV W1
iW
V1
相序U-V-W
相序U-W-V
改变电动机的旋转方向
12
（三）旋转磁场的转速 同步转速n1---r／min（每分钟的转数）
以上分析的是二极旋转磁场（磁极对数 p=1），交流电 变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周
交流电频率f1=50Hz，则 同步转速 n1 =50×60=3000r／min。
36
3.最大电磁转矩Tmax 最大电磁转矩Tmax 机械特性临界点所对应的电磁转矩, 又称临界转矩，所对应的转差率称为临界转差率sm Tmax是在一定的电源电压U1 下电动机能够提供的最大电 磁转矩 最大电磁转矩Tmax
n a
nm
b
Tmax
U K 2 X 20ห้องสมุดไป่ตู้
R2 sm X 20
2 1
0
c
Tm
n=n1 Sm
0
S
理想空载 ①以最大电磁转矩Tm对应的转差率Sm为界,分为具有不 同特性的两段 稳定运行区 0b段 非稳定运行区 ba段
（ 0＜S＜Sm ） （ S＞Sm ） 特性 T ∝S 特性 S↑→T↓
三相异步电动机教案(精)
三相异步电动机教案(精)教案：三相异步电动机教学内容：本节课的教学内容主要包括教材中的第四章第二节，即三相异步电动机的基本原理、结构、特性及应用。
具体内容包括：1. 三相异步电动机的原理：电磁感应原理、旋转磁场原理。
2. 三相异步电动机的结构：定子、转子、端盖、轴承等。
3. 三相异步电动机的特性：启动特性、运行特性、调速特性等。
4. 三相异步电动机的应用：工业生产、日常生活等。
教学目标：1. 使学生了解和掌握三相异步电动机的基本原理、结构、特性及应用。
2. 培养学生分析和解决实际问题的能力，提高学生的实践操作技能。
3. 培养学生团队合作精神，提高学生的沟通与协作能力。
教学难点与重点：难点：三相异步电动机的启动原理和调速方法。
重点：三相异步电动机的结构、特性和应用。
教具与学具准备：1. 教具：三相异步电动机实物、电路图、多媒体教学设备等。
2. 学具：笔记本、课本、练习题等。
教学过程：1. 实践情景引入：观察和分析周围环境中三相异步电动机的应用实例，引导学生对三相异步电动机产生兴趣和好奇心。
2. 基础知识讲解：介绍三相异步电动机的原理、结构、特性及应用，通过示例和图示使学生理解和掌握。
3. 例题讲解：分析三相异步电动机的启动原理和调速方法，通过实际案例使学生深入理解和掌握。
4. 随堂练习：布置一些相关的练习题，让学生运用所学知识进行解答，巩固所学内容。
5. 小组讨论：让学生分组讨论三相异步电动机的应用场景和实际问题，培养学生的团队合作和沟通能力。
板书设计：板书设计要清晰、简洁，主要包括三相异步电动机的原理、结构、特性及应用等内容，以便学生随时查阅和复习。
作业设计：1. 请简述三相异步电动机的原理。
2. 请描述三相异步电动机的结构。
3. 请说明三相异步电动机的特性。
4. 请举例说明三相异步电动机的应用场景。
课后反思及拓展延伸：本节课通过讲解和练习，使学生了解了三相异步电动机的基本原理、结构、特性及应用。
电机及应用第二版第四章 三相异步电动机
U1
iW
iV
W1
W2U2 V2
Im
V1
i iU
iV
iW
o
t
总目录 返回
上一页 下一页
Im
o
i
iU
iV
iW
()电流入
V2
U1
n0
W2
t
W1
U2
V1
规定
i : “+”
i : “–”
首端流入，末端流出。
末端流入，首端流出。
(•)电流出
总目录 返回
上一页 下一页
三相电流合成磁 场 的分布情况
Im
i iU
iW
iV
C
N
W2
当三相定子绕组按 图示排列时，产生一对 磁极的旋转磁场，即：
W1
S
U2
V1
p 1
t 0
总目录 返回 上一页 下一页
若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端 之间互差60°，将形成两对磁极的旋转磁场。
iU
U1 U1/ W2 W2/ V2 V2/
V2 U1
U2/ U2 V1/ V1
总目录 返回
上一页 下一页
第一节 概述
电机是一种用来将电能与机械能相互转换的电磁装置。 其运行原理基于电磁感应定律。电机的种类与规格很多， 按其电流类型分类，可分为直流电机和交流电机两大类。 按其功能的不同交流电机可分为交流发电机和交流电动机 两大类。目前广泛采用的交流发电机是同步发电机，这是 一种由原动机拖动旋转（例如火力发电厂的汽轮机、水电 站的水轮机）产生交流电能的装置。当前世界各国的电能 几乎均由同步发电机产生。交流电动机则是指由交流电源 供电将交流电能转变为机械能的装置。根据电动机转速的 变化情况，可分为同步电动机和异步电动机两类。同步电 动机是指电动机的转速始终保持与交流电源的频率同步， 不随所拖动的负载变化而变化的电动机，它主要用于功率 较大，转速不要求调节的生产机械，如大型水泵、空气压 缩机、矿井通风机等上面。
三相异步电动机课件ppt课件 共63页
实现
转速 转差率 电磁转矩 能量关系
电动机
定子绕组接对 称电源
0 < n < n1
0s1
驱动 电能转变为机
械能
电磁制动
外力使电机沿磁 场反方向旋转
n<0
s 1
制动 电能和机械能变
成内能
发电机
外力使电机快速 旋转
n > n1
s 0
制动 机械能转变为电
能
第4章 三相异步电动机
4.1.3 型号和额定值
负载越大，转速越低，转差率越大；反之，转差率越小。
转差率的大小能够反映电机的转速大小或负载大小。电机的转
速为：
n=(1- s)n1
额定运行时，转差率一般在0.01~0.06之间，即电机转速接
近同步速。
第4章 三相异步电动机
三、异步电机的三种运行状态 根据转差率的大小和正负,异步电机有三种运行状态
状态
3、电角度
电 角 度 p 机 械 角 度
第4章 三相异步电动机
4、槽距角 a
相邻两个槽之间的电角度：
= p 3600
Z
5、每极每相槽数 q
每一个极面下每相所占的槽数为
6、相带
q= Z 2 pm
每个极面下的导体平均分给各相，则每一相绕组在每个极 面下所占的范围，用电角度表示称为相带。
第4章 三相异步电动机
广泛应用于10kW以下 的异步电动机定子绕组
电动势和磁动 势波形较差
缺点
铁损和噪 声较大
起动性 能较差
不适宜于大 中型电机
第4章 三相异步电动机
4.2.3 三相双层绕组
双层绕组每个槽内放上、下两层线圈的有效边，线圈的每 一个有效边放在某一槽的上层，另一个有效边则放置在相隔为 y 的另一槽的下层。
转速 转差率 电磁转矩 能量关系
电动机
定子绕组接对 称电源
0 < n < n1
0s1
驱动 电能转变为机
械能
电磁制动
外力使电机沿磁 场反方向旋转
n<0
s 1
制动 电能和机械能变
成内能
发电机
外力使电机快速 旋转
n > n1
s 0
制动 机械能转变为电
能
第4章 三相异步电动机
4.1.3 型号和额定值
负载越大，转速越低，转差率越大；反之，转差率越小。
转差率的大小能够反映电机的转速大小或负载大小。电机的转
速为：
n=(1- s)n1
额定运行时，转差率一般在0.01~0.06之间，即电机转速接
近同步速。
第4章 三相异步电动机
三、异步电机的三种运行状态 根据转差率的大小和正负,异步电机有三种运行状态
状态
3、电角度
电 角 度 p 机 械 角 度
第4章 三相异步电动机
4、槽距角 a
相邻两个槽之间的电角度：
= p 3600
Z
5、每极每相槽数 q
每一个极面下每相所占的槽数为
6、相带
q= Z 2 pm
每个极面下的导体平均分给各相，则每一相绕组在每个极 面下所占的范围，用电角度表示称为相带。
第4章 三相异步电动机
广泛应用于10kW以下 的异步电动机定子绕组
电动势和磁动 势波形较差
缺点
铁损和噪 声较大
起动性 能较差
不适宜于大 中型电机
第4章 三相异步电动机
4.2.3 三相双层绕组
双层绕组每个槽内放上、下两层线圈的有效边，线圈的每 一个有效边放在某一槽的上层，另一个有效边则放置在相隔为 y 的另一槽的下层。
异步电机
（二）铭牌数据 1、 PN （千瓦）：在额定工况下，轴上输出的机械 功率。 2、U N （伏）：电动机在额定运行时，加在定子绕 组上的线电压。。 3、 I N（安）：电动机在额定电压下输出额定功率 时，定子绕组中通过的线电流。 4、 f N（赫）：我国规定标准工业用电频率50赫。 5、 cos ϕ N ：电动机额定运行时，定子相电流与 相电压之间相位角的余弦。 6、额定转速 n N ：电动机在额定电压，额定频率 下，轴上输出额定功率时转子的转速。 PN = 3U N I Nη N cos ϕ N 10 −3 （KW） 从而有： η N ：额定运行时的效率
线圈组的磁动势：因为是分布绕组，所以合成磁 线圈组的磁动势： 势为各线圈磁势的矢量和，比集中绕组的代数和 小，引入分布系数 Kq ν 的概念，且 Kqν <1 ，物理 意义为采用分布绕组后比集中绕组中磁动势打的 Kq 折扣，K q 1 为基波磁势的分布系数， ν为 ν 次谐波 的分布系数。分布绕组的合成磁势中谐波含量要 比集中绕组中小的多。谐波含量减小，磁势波形 就会趋于正弦波形。
§4-2 交流电机绕组：
按相数：单相、两相、三相； 按槽内层数：单层、双层、单双层混合 1、组成异步电动机绕组的单元是线圈，习惯上不 像直流电机那样称为元件。线圈由一匝或多匝串 联而成，它有两个引出线，一个叫首端，另一个 叫末端。线圈的两个边分别放在两个槽中。 2、节距的概念：一个线圈的两个边之间的距离称 为第一节距 y1 ，一般用槽数表示，y1 = τ （极 距），整距绕组； y1 〈τ ，短距绕组； y1 〉τ ， 长距绕组。常用整距绕组和短距绕组。
§4.1 三相异步电动机的基本工作原理与结构 一、基本工作原理 在一对可以旋转的磁极 之间装有一个由硅钢片叠成 的圆柱体铁心，铁心周围的 槽中嵌放若干条两端都被端 环短接的导体，称为转子绕 组。铁心和绕组构成可以自 由转动的转子。
三相异步电动机课程精讲
交流绕组的构成原则
• 均匀原则：每个极域内的槽数（线圈数）要相等，各相绕组在 每个极域内所占的槽数应相等；
• 对称原则：三相绕组的结构完全一样，但在电机的圆周空间互 相错开120电角度。
• 如槽距角为α，则相邻两相错开的槽数为120/α。 • 电势相加原则：线圈两个圈边的感应电势应该相加；线圈与线 圈之间的连接也应符合这一原则。
4.3 三相异步电动机的定子绕组
同心式绕组
第四章 三相异步电动机的基本原理
4.3 三相异步电动机的定子绕组
链式绕组
第四章 三相异步电动机的基本原理
4.3 三相异步电动机的定子绕组
交叉链式绕组
第四章 三相异步电动机的基本原理
4.3 三相异步电动机的定子绕组
双层叠绕组
第四章 三相异步电动机的基本原理
4.2 三相异步电动机的铭牌数据 感应电机额定值
• 额定电压UN： (V)，额定运行时，规定加在定子绕组上的线电压； • 额定电流IN： (A),额定运行时，规定加在定子绕组上的线电流； • 额定功率PN： (kW),额定运行时，电动机的输出功率； • 额定转速n： (r/min),额定运行时，电动机的转子转速； • 额定频率fN： (Hz)，规定的电源频率(50Hz)； • 额定效率、额定功率因数等
按定子绕组供电电源相数 三相异步电动机
异步电机
结构简单，坚固， 成本低，运行性能
不如绕线式
按转子绕组的结构
两相异步电动机
鼠笼式异步电动机 绕线式异步电动机
通过外串电阻改善电机 的起动，调速等性能
第四章 三相异步电动机的基本原理
4.1 三相异步电动机工作原理及结构
三相异步电动机的结构
第四章 三相异步电动机的基本原理
• 均匀原则：每个极域内的槽数（线圈数）要相等，各相绕组在 每个极域内所占的槽数应相等；
• 对称原则：三相绕组的结构完全一样，但在电机的圆周空间互 相错开120电角度。
• 如槽距角为α，则相邻两相错开的槽数为120/α。 • 电势相加原则：线圈两个圈边的感应电势应该相加；线圈与线 圈之间的连接也应符合这一原则。
4.3 三相异步电动机的定子绕组
同心式绕组
第四章 三相异步电动机的基本原理
4.3 三相异步电动机的定子绕组
链式绕组
第四章 三相异步电动机的基本原理
4.3 三相异步电动机的定子绕组
交叉链式绕组
第四章 三相异步电动机的基本原理
4.3 三相异步电动机的定子绕组
双层叠绕组
第四章 三相异步电动机的基本原理
4.2 三相异步电动机的铭牌数据 感应电机额定值
• 额定电压UN： (V)，额定运行时，规定加在定子绕组上的线电压； • 额定电流IN： (A),额定运行时，规定加在定子绕组上的线电流； • 额定功率PN： (kW),额定运行时，电动机的输出功率； • 额定转速n： (r/min),额定运行时，电动机的转子转速； • 额定频率fN： (Hz)，规定的电源频率(50Hz)； • 额定效率、额定功率因数等
按定子绕组供电电源相数 三相异步电动机
异步电机
结构简单，坚固， 成本低，运行性能
不如绕线式
按转子绕组的结构
两相异步电动机
鼠笼式异步电动机 绕线式异步电动机
通过外串电阻改善电机 的起动，调速等性能
第四章 三相异步电动机的基本原理
4.1 三相异步电动机工作原理及结构
三相异步电动机的结构
第四章 三相异步电动机的基本原理
三相异步电动机基础知识培训PPT课件
系列
Y、Y2、Y3 YX3 YE2 YE3 YE4
（GB 186132006）
3
能效指标等级
（GB 186132012）
—
IEC 60034： 2008
IE1
我国 政策
淘汰
2
3
IE2
及格水平
1
2
IE3
积极推广
—
1
IE4
未来导向
18
2/25/2020
三相交流异步电动机的控制线路、控制模式相对比较简单。电 机控制电路的保护环节包括：
防护式电机的机座两端端盖开有通风孔，使电动机内外的空气可直接对流，以利
于散热。
7
2/25/2020
二 转子（旋转部分）
基本结构
1 转子铁心
作用：作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。
构造：所用材料与定子一样，由0.5mm厚的硅钢片冲制叠压而成，硅钢片外
圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组
10
2/25/2020
Service Factor-服务系数
常用名词
指电机不损害的短时过载能力，例如SF1.15表示电机可在短时间运转于 115%的额定负载。
IP防护等级：指电机防护固体和液体进入电机内部的等级标注方式
防护等级 (第1个数字)
0
含义 (防止固体物体进入内部的等级)
无防护
防护等级 (第2个数字)
定子绕组的绝缘：保证绕组的各导电部分与铁心间的可靠绝缘以及绕组本身
间的可靠绝缘。（1）对地绝缘：定子绕组整体与定子铁心间的绝缘。（2）相间
绝缘：各相定子绕组间的绝缘。（3）匝间绝缘：每相定子绕组各线匝间绝缘。
6
2/25/2020
《电工电子技术》课件——三相异步电动机
三相异步电机
1. 转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与 磁场间存在着相对运动而产生感生电动势和电流，并与磁 场相互作用产生电磁转矩，实现能量的变换。
三相异步电动机的结构
定子
转子
三相异步电机
三相异步 电动机
定子
转子
机座ห้องสมุดไป่ตู้
定子铁心
定子绕组
转轴
转子铁心
转子绕组
三相异步电动机的工作原理
演示实验： 在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一个闭合导体， 当转动手柄带 动蹄形磁铁旋转时， 将发现导体也跟着旋转；若改变磁铁的转向， 则导体 的转向也跟着改变。
三相异步电动机的选择
（一）三相异步电动机的功率 1. 对于连续运行的电动机，所选功率应等于或
略大于生产机械的功率。
三相异步电动机的选择
（一）三相异步电动机的功率
2. 对于短时工作的电动机，允许在运行中有短 暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功 率。
三相异步电动机的选择
（二）三相异步电动机种类与型式
三相异步电动机
电机的概念
实现电能与机械能相互转换的电工设备总称为电机。 电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能的相互转换。把机械能转 换成电能的设备称为发电机；把电能转换成机械能的设备叫做电动机。
三相异步电机
它是感应电动机的一种，是靠同时接入 380 V 三相交流电流供电的一 类电动机，由于三相异步电动机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不 同的转速旋转，存在转差率，所以叫做三相异步电动机。
三相异步电动机的工作原理
现象解释： 当磁铁旋转时，磁铁与闭合的导体发生相对运动，鼠笼式导体切割磁 力线而在其内部产生感应电动势和感应电流。感应电流又使导体受到一个 电磁力的作用，于是导体就沿磁铁的旋转方向转动起来。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(2)额定电压UN (3)额定电流IN
额定运行状态时，定子绕组应加 的线电压（V ） 电动机在额定电压下运行,轴上输出额定 功率，流入定子绕组的线电流（A）。
PN 3U N I N cosNN
《电机及拖动基础》三相异步电动机
2 、额定值
(4)额定频率fN
(5) 额定转速nN
电动机所接的交流电源的频率。我国 电力网的频率(工频)规定为50Hz。
《电机及拖动基础》三相异步电动机
例4-1某台三相异步电动机的额定转速nN=720r/min,试 求该机的极对数和额定转差率；另一台4极三相异步电 动机的额定转差率sN=0.05，试求该机的额定转速。 解 对nN=720r/min的电动机 因异步电动机额定转速nN略低于但很接近于对应的 同步速，因此选择750r/min的同步速
第四章
三相异步电动机
《电机及拖动基础》三相异步电动机
第四章 三相异步电动机
转子转速与磁 场转速不相等
异步发电机 用于风力发电机等特殊场合
交 流 旋 转 电 机
异步电机
与直流电机的静 止磁场不同，都 异步电动机 是旋转的磁场。
三相异步电动机
在各种电动机中应用最广、需要量 最大。工业生产、农业机械化、交 通运输、国防工业等电力拖动装置 中，有90%采用三相异步电动机。 单相异步电动机 用于家用电器 和医疗仪器中
《电机及拖动基础》三相异步电动机
三、三相异步电动机的基本结构
三相异步电动机有不同的分类方法
• 按转子绕组结构分类：有笼型异步电动 机和绕线转子异步电动机两类。笼型结
构简单、制造方便、成本低、运行可靠；
绕线转子可通过外串电阻来改善起动性 能并进行调速。 • 按机壳的防护形式分类：有防护式、 封闭式和开启式。 • 其它分类：还可按电动机容量的大小、 冷却方式等分类。
《电机及拖动基础》三相异步电动机
四、三相异步电动机的铭牌
每一台三相异步电动机，在其机座上都有一块 铭牌，铭牌上标注有型号、额定值等 三相异步电动机 型号 Y2-112M-2 编号 ×××× 4kW 8.23A 380V 2890 r/min LW 79dB (A)
接法
ZBK 2007-88
防护等级IP54
《电机及拖动基础》三相异步电动机
三、三相异步电动机的基本结构
2、转子
绕线转子
绕线转子绕组与定子绕 组一样，也是一个对称 三相绕组。它联结成Y 形后，其三根引出线分 别接到轴上的三个集电 环，再经电刷引出而与 外部电路接通。
《电机及拖动基础》三相异步电动机
三、三相异步电动机的基本结构
3、气隙
三相异步电动机气隙，比同容量直流电动 机的气隙要小得多，中小型异步电动机一般仅为 0.2～1.5mm。 气隙的大小对三相异步电动机的性能影响极 大。气隙大，则磁阻大，由电网提供的励磁电流 (滞后的无功电流)大，使电动机运行时的功率因 数降低。但是气隙过小时，将使装配困难；运行 不可靠，易发生”扫膛”。
《电机及拖动基础》三相异步电动机
第二节 三相异步电动机的定子绕组和 感应电动势
一、交流绕组的基本知识
1.交流绕组的基本术语 线圈
线圈是由单匝或多匝 串联而成，是组成交 流绕组的基本单元。 每个线圈放在铁心槽 内的直线部分称为有 效边，槽外部分称为 端部。
《电机及拖动基础》三相异步电动机
1.交流绕组的基本术语
I
Φ
v
f
I
Φ
转子导体静止，与旋转磁场之 间存在着相对运动，根据右手 定则, 转子绕组内电动势和电 流方向如图：上出下进
根据左手定则，载流转子导体 受力，形成电磁转矩T，方向 如图，驱动转子顺时针旋转。
转子转速n总是小于旋 转磁场的转速n1。 所以称为异步电动机
《电机及拖动基础》三相异步电动机
二、三相异步电动机的基本工作原理
2、转子
转子铁心也是 电动机主磁路 的一部分并要 放置转子绕组。 转轴是支撑 转子铁心和 输出转矩的 部件，它必 须具有足够 的刚度和强 度。
笼 型 转 子
转 轴 转 子 铁 心 冲 片
笼型转子绕组 是在转子铁心 的每个槽内放 入一根导体， 在伸出铁心的 两端分别用两 个导电端环把 所有的导条联 结起来，形成 一个自行闭合 的短路绕组。
场的转向，将三相电源进线中的任意两相对调即可。
•转速：
60 f n1 p
又称：同步转速
《电机及拖动基础》三相异步电动机
四极旋转磁场示意图
电流在时 间上变化 一周期， 磁场在空 间转过半 圈。 n1=60f /2
《电机及拖动基础》三相异步电动机
三相异步电动机的基本工作原理
转 动 原 理
设起动时旋转磁 场方向如图为顺 时针，磁场转速n1
《电机层绕组在每一个槽内只安放一个线圈边，所以三相 绕组的总线圈数等于槽数的一半。
现以z1=24，要求绕成2p=4，m1=3的单层绕组为例， 说明三相单层绕组的绕制规律。
同步电机 转子转速与磁场转速相等
《电机及拖动基础》三相异步电动机
初识交流电动机
Y、Y2系列三相异步电动机
《电机及拖动基础》三相异步电动机
异步电动机的应用举例
三相异 步电动 机
洗衣机电机 单相异 步电动 机
Z3050钻床
吸油烟机电机
《电机及拖动基础》三相异步电动机
交流电机的旋转磁场
规定电流为正时，电流 三相交流电机的旋转磁场是在三相对称绕组中通以三 从线圈的首端流入 相对称电流而产生的。 （ “×”表示），从线圈 线圈的首端分别为 U1、V1、 的尾端流出（ “ V ”表 W ，尾端分别为 U 、 1 2 2、 iU I m cost W2 示）；电流为负值时则 iV I m cos(t 120) 方向相反，即尾入首出。
《电机及拖动基础》三相异步电动机
2.对交流绕组的基本要求
l) 交流绕组通过电流之后，必须形成规定的磁场 极对数。 2) 三相绕组在空间布置上必须对称，以保证三相 磁通势及电动势对称。 3) 交流绕组通过电流所建立的磁场在空间的分布 应尽量为正弦分布；且旋转磁场在交流绕组中的感 应电动势必须随时间按正弦规律变化。 4) 在一定的导体数之下，建立的磁场最强而且感 应电动势最大。 5) 用铜量少；嵌线方便 ；绝缘性能好，机械强 度高，散热条件好。
定子铁心槽型和绕组分布示意图
《电机及拖动基础》三相异步电动机
三、三相异步电动机的基本结构
1、定子
三相绕组的六个出线端（U1、 V1、W1，U2、V2、W2）都引 至接线盒上。为了接线方便， 这六个出线端在接线板上的排 列如图所示，根据需要可联接 成星形或三角形联结。
三 相 定 子 绕 组 的 联 结
封闭式笼型异步电动机结构图 1－轴承 2－前端盖 3－转轴 4－接线盒 5－吊攀 6－定子铁心 7－转子 8－定子绕组 9－机座 10－后端盖 11－风罩 12－风扇
三相异步电动机的的基本结构：定子和
转子
《电机及拖动基础》三相异步电动机
三、三相异步电动机的基本结构
前端盖 机座 定子绕组 转子 导条 风扇 风罩 风罩
IN PN 3U N cos N N 15000 3 380 0.88 0.882 A 29.4 A
相电流为
I N
IN 3
29.4 3
A 17 A
从此题看，在数值上有IN ≈ 2PN，这也是额定电压为 380V的电动机的一般规律。今后在实际中，可以对额 定电流进行粗略估算，即每千瓦按2安电流估算。
接线盒盖
封闭式笼型异步电动机零部件图
《电机及拖动基础》三相异步电动机
三、三相异步电动机的基本结构
1、定子
铁心内圆开槽的形状有：半 闭口槽、半开口槽和开口槽 等，分别如图a、b、c所示。 它们分别对应放置小型、中 型和大、中型的三相异步电 动机的定子绕组。
定 子 铁 心
定子铁心是电动机主磁路的一部分， 并要放置定子绕组。为了导磁性能良 好和减少交变磁场在铁心中的铁心损 耗，故采用片间绝缘的0.5mm厚的硅 钢片迭压而成。为了放置定子绕组， 在铁心内圆开有槽。
《电机及拖动基础》三相异步电动机
1.交流绕组的基本术语
槽距角
相邻两槽之 间的电角度 称为槽距角
每极每相槽数q
每一个极下每相 所占有的槽数称 为每极每相槽数
相带
每个极距内属 于同相的槽所 占有的区域
p360 a Z1
Z1 q 2 m1 p
一个极距占有180空间电角度，由 于三相绕组均分，每等分为60空 间电角度，称为60相带
定 子 绕 组
定子绕组的线圈示意图
定子绕组是电动机的定子电路部 分，它将通过电流建立磁场，并 感应电动势以实现机电能量转换。 三相定子绕组的每相由许多线圈 按一定的规律的嵌放在铁心槽内 。
《电机及拖动基础》三相异步电动机
三、三相异步电动机的基本结构
1、定子
机座是电动机机械结构 的组成部分，主要作用 是固定和支撑定子铁心 还要固定端盖。
散 热 筋 片
机
座
《电机及拖动基础》三相异步电动机
三、三相异步电动机的基本结构
2、转子
三相异步电动机的转子由转轴、转子铁 心和转子绕组等所构成。 三相异步电动机按转子绕组结构分类： 有笼型异步电动机和绕线转子异步电动机两 类。下面以这两种转子分别介绍转子的构成。
《电机及拖动基础》三相异步电动机
三、三相异步电动机的基本结构
电动机在额定电压、额定频率和轴上 输出额定功率时的转子转速(r/min)。
《电机及拖动基础》三相异步电动机
例4-3 一台Y160M2-2三相异步电动机的额定数据如下： PN=15kW，UN=380V，cosN=0.88，N=88.2%，定子绕 组联结。试求：该机的额定电流和对应的相电流。 解 该机的额定电流为