《电机及拖动基础》第四章 异步电动机的基本原理
电机及拖动基础教学大纲一、课程基本情况
电机及拖动基础教学大纲一、课程基本情况二、本课程的性质和任务《电机及拖动基础》是自动化专业必修的专业基础课。
它既是研究电机及电力拖动系统基础理论的学科，又可以作为一门独立的基础应用课，直接为工农业生产服务。
本课程的理论性与实践性都很强，通过本课程学习，使学生获得电机及拖动基础方面的基本理论和基本技能。
掌握变压器、交流感应电动机、直流电机的工作原理和运行性能；分析交﹑直流电动机的机械特性，启动、制动和调速过程；培养学生分析问题和解决实际应用问题的能力，能独立分析电力拖动系统各种运行状态，掌握有关计算方法；同时对电动机的选择、控制电机的原理和应用有一定的了解。
既为自动控制原理、电力电子技术、运动控制系统、供电技术等多门后续课程奠定专业理论基础，又为学生以后从事电气工程及其它相关领域的工作打下技术基础。
三、课程内容简介本课程是高等学校自动化专业一门十分重要的专业基础课。
它由电机学和电力拖动基础两门课结合而成，以电力拖动系统中应用最广泛的电机为重点，从使用的角度介绍直流电机、变压器、交流感应电机等的基本结构、工作原理、机械特性、主要工作特性以及在电力拖动系统的启动、调速、制动的方法和特性，了解控制电机的原理和电动机的选择。
本课程具有专业性质，讲授的内容是电机与拖动方面非常具体、实际的问题。
因此，课程的特点是理论性强，实践性也强。
四、课程教学大纲课程教学大纲参考所选教材(1)。
各章节基本教学内容如下：第一章绪论和磁路（2学时）了解本课程的性质、任务和内容；了解本课程的特点及学习方法；了解电机及电力拖动系统的作用；掌握本课程用的基本电磁定律；掌握常用铁磁材料及其特性。
第二章直流电机（6学时）了解直流电机的用途及主要结构；掌握直流发电机和直流电动机基本工作原理；掌握直流电机的额定值；了解直流电机空载磁场分布与空载磁化曲线；掌握直流电机的电枢磁场与电枢反应；了解直流电机电枢绕组特点；理解感应电动势和电磁转矩这两个机电能量转换要素的物理意义，掌握求解它们的计算方法；掌握直流电机电动势、转矩平衡和功率平衡方程式；了解他励直流电机的工作特性；掌握他励直流电动机的固有和人为的机械特性；了解根据电机的铭牌数据。
异步电动机的工作原理
异步电动机的工作原理1. 异步电动机的概述异步电动机是一种常见的交流机电，也被称为感应电动机。
它是利用电磁感应原理工作的，广泛应用于工业和家庭领域。
本文将详细介绍异步电动机的工作原理。
2. 异步电动机的结构异步电动机由定子和转子两部份组成。
定子是固定不动的部份，通常由三相绕组和铁芯构成。
转子是旋转的部份，通常由导体材料制成。
3. 异步电动机的工作原理异步电动机的工作原理基于电磁感应现象。
当三相交流电源接通时，定子中的三相绕组会产生旋转磁场。
这个旋转磁场会感应到转子中的导体，从而在转子中产生感应电动势。
根据洛伦兹力的作用，感应电动势会产生转矩，使得转子开始旋转。
4. 异步电动机的运行过程当异步电动机启动时，定子中的旋转磁场会感应到转子中的感应电动势，从而产生转矩。
转子开始转动后，转子的旋转速度逐渐接近旋转磁场的速度。
当转子的旋转速度接近旋转磁场速度时，称为“滑差”减小到一个较小的值，此时机电进入稳定工作状态。
5. 异步电动机的滑差和同步速度滑差是指转子旋转速度与旋转磁场速度之间的差值。
滑差越小，机电的效率越高。
当滑差为零时，转子的旋转速度与旋转磁场速度彻底一致，称为同步速度。
异步电动机的滑差范围通常在0.01到0.05之间。
6. 异步电动机的启动方式异步电动机的启动方式有直接启动、星角启动和自耦变压器启动等。
直接启动是最简单的方式，将电源直接接到机电上。
星角启动通过切换绕组的接线方式来降低起动电流。
自耦变压器启动通过自耦变压器来降低起动电流。
7. 异步电动机的应用异步电动机广泛应用于各个领域，如工业生产线、风力发电、水泵、压缩机、电动车等。
由于其结构简单、可靠性高、成本低等优点，异步电动机成为最常见的机电类型之一。
8. 异步电动机的效率和能耗异步电动机的效率通常在80%到95%之间，具体取决于负载情况和设计参数。
为了提高机电的效率，可以采用高效机电设计、优化负载匹配以及改善机电的绝缘和冷却系统等措施。
异步电动机基本工作原理
异步电动机基本工作原理异步电动机是一种常用的交流电动机，具有结构简单、可靠性高、使用寿命长等优点，在工业生产和日常生活中得到广泛应用。
异步电动机的基本工作原理是通过电磁感应的作用，将电能转化为机械能。
异步电动机由定子和转子两部分组成。
定子是外部固定的部分，由一组线圈和磁场产生器组成；转子是内部转动的部分，由一组线圈和传动机构组成。
整个电机的工作过程可以分为定子电路和转子电路两个方面来理解。
在就地剧烈电机工作过程中，首先将三相交流电输入到定子线圈中。
当交流电通过定子线圈时，会在定子中形成旋转磁场。
这是因为三相交流电的频率和幅值存在差异，在线圈中产生的磁场会随着三相电流的变化而不断旋转。
这个旋转磁场会对转子产生感应，使得转子也产生电流。
在异步电动机的工作中，转子上的线圈被感应电磁场作用后，会导致电流在转子的线圈中流动。
这个电流受到转子电阻和感应电压的作用，形成一个由电流和磁力共同作用的力，称为转矩。
通过转矩的作用，转子开始旋转。
在转子旋转的过程中，由于两个磁场的旋转速度不同，因此产生了转子转动的速度差，这个速度差称为转速差。
转速差越大，异步电动机的效率越高。
在实际的应用中，转速差通常为0.5%至5%。
需要注意的是，异步电动机的转子是通过电磁感应来转动的，而不是通过直接连接到电源的方式。
因此，转子的转速是由转子电流和电磁感应共同决定的。
通常情况下，转子的转速是稍低于旋转磁场的速度。
由于转子的转速低于旋转磁场的速度，因此异步电动机的名称中带有"异步"这个词。
这种不同的转速使得电机在实际应用中可以完成各种工作任务，例如：驱动风机、泵、压缩机等。
此外，异步电动机还可以通过改变电源电压和频率来调整转速。
综上所述，异步电动机基本工作原理是通过电磁感应的作用将电能转化为机械能。
其中，定子通过三相交流电产生一个旋转磁场，转子通过电磁感应产生电流，然后通过转矩的作用，将电能转化为机械能。
这种不同的转速使得异步电动机能够用于各种工业和生活场景中。
电机及拖动基础
B1
B2
/ 2 A
0.613 10 3 4 10 4
/2T
0.766T
由图1-10中DR530的磁化曲线查得，H1 H2 215 A/ m 则左右两边铁
心段的磁压降
H1l1 H 2l2 215 15 10 2 A 32.25 A
(4)总的磁动势和励磁电流为
Ni H1L1 H 3L3 2H (4818 87.75 32.25) A 4938 A
，
铁心l 的0导.3m磁率
（注Fe意 它500仅o仅是一点，就是导
磁率使得磁路不是线性的），套在铁心上的励磁绕组
500匝。求铁心产生1（T）的磁通密度，需要多少磁动
势和励磁电流
解：
用安培环路定律 磁场强度： H
B / Fe
1
5000
107
A / m 159A / m
磁动势： F Ni Hl 159 0.3 47.7A
励磁电流：
i F / N Hl / N 47.7 9.54 102 A 500
3。磁路的基尔霍夫定律
A
（1）磁路的基尔霍夫第一 定律
当铁心带有分支而不是 2 简单回路，如图在铁心
N
3
柱上加有磁势时，磁通
的路径图中虚线所示。 在闭合面中A中，串入和 流出的总磁通等于零。
1
图1—4 磁路的基尔霍夫 第一定律
i Ni 4938 A 2.469 A N 2000
第四节 交流磁路的特点
铁心线圈中通以直流电流来励磁:分析简单.励磁电流恒定. 线圈中无感应电动势,电流大小取决于线圈电阻本身.功 率损耗只有 I 2 R
铁心线圈中通以交流电流来励磁:分析复杂.励磁电流交变. 线圈中有感应电动势,电流,电压及功率损耗分析和直流 有所不同.但瞬时和直流磁路是一样的,可以遵循基本磁 化曲线.磁通量和磁密用交流的瞬时值表示,磁动势和磁 场强度用有效值表示.
简述异步电动机的工作原理_异步电动机的工作原理图解
简述异步电动机的工作原理_异步电动机的工作原理图解异步电动机的工作原理如图1所示。
当定子接三相电源后，电动机内便形成圆形旋转磁场，设其方向为逆时针旋转，假设速度为n0。
若转子不转，转子笼型导条与旋转磁场有相对运动，导条中有感应电动势e，方向由右手定则确定。
由于转子导条彼此在端部短路，于是导条中有电流，不考虑电动势与电流的相位差时。
电流方向同电动势方向。
这样，导条就在磁场中受力f，用左手定则确定受力方向，如图2所示。
转子受力，产生转矩T，即为电磁转矩，方向与旋转磁场同方向，转子便在该方向上旋转起来。
图 1 绕线式异步电动机定转子绕组及外加电阻的接线方式图 2 异步电动机的工作原理转子旋转后，假设转速为n0，只要n＜n0，转子导条与磁场之间仍有相对运动，产生与转子不转时相同方向的电动势、电流及受力，电磁转矩T照旧为逆时针方向，转子连续旋转，最终稳定运行在负载转矩与电磁转矩T相等的状况下。
异步电动机内部磁场的旋转速度n0被称作同步转速。
在电动机运行时，电动机轴输出机械功率，异步电动机的实际转速n总是低于旋转磁场转速n0，也就是说转子的旋转速度n总是与同步转速n0不等，故异步电动机的名称由此而来。
另外，由于转子电流的产生和电能的传递是基子电磁感应现象，故异步电动机又称为感应电动机。
异步电动机的同步转速n0与定子绕组磁极对数P(极数等于磁极对数两倍)成反比，与定子侧电源频率f1成正比(对于沟通电动机对其定子侧的物理量习惯用下标l或者下标s表示，对其转子侧的物理量习惯用下标2或者下标r表里不一示)。
故有：n=60f/P带有电动负载的电动机转子实际转速n要比电动机的同步转速n0低一些，常用转差率来描述异步电动机的各种不同运行状态。
转差率s 定义为：s=（n0-n）/ n0图2 Y系列三相感应电动机铭牌当电动机为空载(输出机械转矩力零，忽视摩擦转矩)时，转差率s为零。
而当电动机为满负载(产生额定转矩)时，则转差率s一般在1%～10%范围内。
04第四章三相异步电动机的基本原理PPT课件
此外，铭牌上还标明绕组的相数与接法（星形还是三角形）、绝缘 等级及允许温升等。对绕线转子异步电动机，还标明转子的额定电 动势及额定电流。
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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
1、电角度与机械角度 电机圆周在几何上分成360°，这个角度称为机械角度。 若磁场在空间按正弦波分布，则经过N、S 一对磁极恰好相当于正
三相异步电动机圆柱形的转子铁心上，嵌 有均匀分布的导条，导条两端分别用铜环 将它们连接成一个整体。
转子导条被这种旋转磁场切割，在导条内 产生感生电流，磁场又对导条产生电磁力。 于是转子就跟着旋转磁场旋转。
可以看出在这个过程中，要实现三相异步 电动机的机电能量转换的前提是要有旋转 磁场。
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考虑本题的额定转速 ns 750r/min 极对数 p 4
空载转速 n s n s ( 1 s 0 ) 7 5 0 ( 1 0 . 2 6 7 % ) r / m i n 7 4 8 r / m i n 额定转差率 sN n sn N n N 1 0 0 % 7 5 0 7 5 0 7 3 0 1 0 0 % 2 .6 7 %
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3、节距—— 一个线圈的两个边所跨定子圆周上的距离称为节距，
用y1表示，一般用槽数计算。节距应该接近极距τ。
y1 ——整距绕组， y1 ——短距绕组， y1 ——长距绕组
s ns n100% ns
n s ——同步转速 n ——转子异步转速
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[例4-1] 有一台50Hz的三相异步电动机运行，空载转差率为 0.267%，额定转速为nN73r0/min 求该电动机的极对数、同步 转速、空载转速以及额定负载时的转差率。
电机与拖动基础4
三相异步电动机的工作原理
三相异步电动机的工作原理
• 多极绕组的情况 • 分析过程说明—— 三相电流随时间变化 一个周期T，则旋转磁 场在空间仅仅转过半 周，180度 • 关系——旋转磁场的 转速与电流变化频率/ 极对数有关。 n0 f1 / p
具体旋转速度表示为转/分钟
n0 60 f1 / p
极距 相邻两个磁极的中心线在定子铁心内圆所隔开的圆弧长 度，称为极距 通常用 代表。极距 除用圆弧长度表示外， 也可用定子槽数或电角度表示。即： D 圆弧长度 2n p 360 p Q 180 （电角度） 或 1 = 2p 2p , 式中 D 为定子铁心内径；Q1 为定子槽数。 槽数
三相异步电动机的工作原理
2 . 三相异步电动机的工作原理
• • • • • 第一步了解旋转磁场的产生 第二步可以讨论三相异步电动机的工作原理 三相异步电动机有一个转子 转子结构——对称三相绕组，三相对称绕组是短路的 工作过程－电源提供励磁电流（定子）－电流建立运动 磁场（旋转磁场）－转子中产生感应电势－转子回路产 生感应电流－定子的磁场和转子的电流相互作用产生机 械运动
三相异步电动机的工作原理
• 图示，磁场处于上N，下S极 时，旋转磁场n0反时针旋转 （相当于转子向顺时针方向 运动）。 由法拉第电磁感应定律可得， 转子电动势方向和转子电流 方向；转子回路闭合，则有 电流将从上部纸面进，下部 纸面出。 根据洛伦兹电磁力定律，可 得转子受力方向；使转子反 时针旋转
•
三相异步电动机的定子绕组
多极绕组与电角度
a)
两极电机
b)
四极电机
两极电机与四极电机的磁极与绕组
极对数、机械角度、电角度 机械角度（机械角速度）:1周为360度，在地面上看到的转子实际旋转的 角度和速度； 电角度（电角频率）: 1周为360度，是以电、或磁信号的角度表示的。
异步电动机的运行原理
异步电动机的运行原理
异步电动机的运行原理是基于磁场的相互作用和电磁感应现象。
它由一个固定的定子和一个转动的转子组成。
当三相电源接通时，定子绕组中流过电流，产生一组旋转磁场，称为早期旋转磁场。
这个磁场的旋转速度等于定子绕组电流的频率。
在转子上，由于磁场的作用，感应出电流。
由于转子是导电材料，电流在转子中形成环形，这个电流产生的磁场被称为阻碍磁场。
阻碍磁场与早期旋转磁场之间存在相对运动，导致转子受到转矩的作用。
这个转矩使得转子开始转动。
当电机转速接近早期旋转磁场的速度时，阻碍磁场的相对运动减小，转矩也减小。
最终，极限状态下，阻碍磁场与早期旋转磁场保持同步，电机达到额定转速。
需要注意的是，因为早期旋转磁场由三相电源提供，所以异步电动机只能用于接入三相交流电源的情况。
同时，这个原理适用于感应电动机和异步传动器。
总之，异步电动机的运行原理是通过电磁感应现象和磁场的相互作用，实现电能转化为机械能的过程。
异步电动机基本原理
异步电动机基本原理
异步电动机是一种感应电动机，在电动机转子和定子之间通过交变磁场的感应作用产生转矩，实现电动机运转。
其基本原理为：
1.定子上电流流过绕组产生旋转磁场。
当三相交流电源通电，定子的三个绕组分别产生一个旋转磁场，磁场之间相互作用，形成一个旋转磁场，使得定子中的磁通量随着时间变化而改变。
2.由于电流在导体内存在感应电动势，在给定电压下，定子中的磁通量变化引起了感应电动势的产生，从而产生了感应电流。
这种感应电流在定子中形成旋转电场，旋转电场作用于旋转磁场，产生了一个旋转的转矩。
3.转子受到定子旋转磁场的作用而开始旋转。
由于转子的旋转速度不同于旋转磁场的速度，因此在转子上产生了感应电动势，产生了感应电流，从而在转子中形成旋转磁场。
定子旋转磁场与转子旋转磁场作用，形成了感应电动机的转矩。
通过上述基本原理，感应电动机实现了能电能机的互相转换。
它具有结构简单、可靠性高、制造成本低等优点，在许多应用中被广泛使用。
异步电动机《电机与拖动基础》第三版林瑞光主编
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2、一组双层短距分布绕组的基波磁动势 双层短距分布绕组的基波磁动势为两个等效绕组基波磁动 势的相量和，用短距系数计及绕组短距的影响： F1(p1) 2 Fq1k y1 0.9(2 qN y ) k y1I
k y1 sin
y1
90。
第4章 三相异步电动机
4.2.2
三相单层绕组
单层绕组的每个槽内只放一个线圈边，电机的线圈总数等于 定子槽数的一半。单层绕组分为链式、交叉式和同心式绕组。 一、单层链式绕组 单层链式绕组由形状、几何尺寸和节距相同的线圈连接而 成，整个外形如长链。 链式绕组的每个线 圈节距相等并且制造方 便；线圈端部连线较短 并且省铜。主要用于 q=2的4、6、8极小型三 相异步电动机。
双层绕组分双层叠绕组（如图2a=1）和双层波绕组（略）。
第4章 三相异步电动机
双层绕组的特点：
1）线圈数等于槽数； 2）线圈数组数等于极数，也等于最大并联支路数；
3）每相绕组的电动势等于每条支路的电动势。 可组成较 多的并联 支路 可以选择最有利的节 距，使电动势和磁动 势波形更接近正弦波 端部排列整齐 机械强度高 嵌线 困难
E y1(y ) Nc Et1 4.44 fNc 1
第4章 三相异步电动机
三、短距线圈的电动势 每个短距线圈的电动势:
Ey1( y ) 4.44 fNcΦ1k y1
k y1
E y 1(y τ) E y 1(y τ)
y 0 sin( 90 ) τ
称为短距系数： 线圈短距时电动 势比整距时打的 一个折扣．
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 起动性 能较差
异步电动机的工作原理
异步电动机的工作原理异步电动机是一种常见的电动机类型，其工作原理基于电磁感应和电动力学原理。
本文将详细介绍异步电动机的工作原理，包括电磁感应原理、转子运动原理、转子电流原理、转矩产生原理以及启动和运行过程。
一、电磁感应原理1.1 磁场的产生：异步电动机中，通过三相交流电源提供的电流在定子绕组中产生磁场。
根据电磁感应定律，当电流通过绕组时，会在绕组周围产生磁场。
1.2 磁场的转动：由于三相交流电源的相位差，定子绕组中的磁场也会随之旋转。
这种旋转磁场是异步电动机正常运行的基础。
1.3 磁场的作用：旋转磁场会感应转子中的导体产生电动势，从而产生转矩，推动转子运动。
二、转子运动原理2.1 转子结构：异步电动机的转子由导体和磁性材料组成。
导体通常采用铜或铝，而磁性材料则用于增强磁场。
2.2 转子运动：当转子置于旋转磁场中时，由于电磁感应原理，转子中的导体会感受到旋转磁场的作用力，从而产生转矩，使转子开始旋转。
2.3 转子的惯性：转子旋转时具有一定的惯性，需要一定的时间才能达到稳定运行状态。
转子的惯性也会影响电机的启动和运行特性。
三、转子电流原理3.1 感应电流：当转子旋转时，转子中的导体会感受到旋转磁场的变化，从而产生感应电动势。
根据电动势的方向，感应电流会在导体中产生。
3.2 感应电流的作用：感应电流会产生自身的磁场，与旋转磁场相互作用，从而产生转矩。
这种转矩使得转子能够继续旋转。
3.3 转子电流的影响：转子电流的大小和方向会影响电机的转矩、效率和功率因数。
合理控制转子电流可以优化电机的性能。
四、转矩产生原理4.1 感应转矩：由于转子中的感应电流与旋转磁场相互作用，产生的转矩称为感应转矩。
感应转矩是使得转子旋转的主要力量。
4.2 转子运动的稳定性：感应转矩与机械摩擦力和负载力平衡，使得转子能够稳定运行。
转子的稳定运行与转矩的大小和负载特性有关。
4.3 转矩的调节：通过调节电机的电流、电压和频率等参数，可以实现对转矩的调节，满足不同负载条件下的工作要求。
简述异步电动机基本原理
异步电动机是一种常见的交流电动机，它由定子和转子两部分组成。
定子是固定不动的部分，通常由三相绕组和铁芯构成；转子则可以旋转，通常由导体和铁芯构成。
异步电动机的工作原理基于磁场的相互作用，当定子上的三相绕组通电时，会产生旋转磁场，这个旋转磁场会感应到转子上的导体中，并引起导体中的感应电流。
这个感应电流会在转子上产生自己的磁场，与定子产生的旋转磁场相互作用，从而使得转子开始旋转。
具体来说，在异步电动机中有两个重要的概念：同步速度和滑差。
同步速度是指当定子绕组通电时产生的旋转磁场的速度，它与输入频率和极对数有关。
滑差则是指实际转速与同步速度之间的差值。
当异步电动机启动时，定子绕组通电并产生旋转磁场。
此时，由于滑差存在，导致转子上感应出来的电流也具有一定频率，并且产生了自己的磁场。
这个自身磁场与定子旋转磁场相互作用，产生了一个力矩，使得转子开始运动。
当转子开始运动后，滑差逐渐减小，直到达到稳定状态时滑差为零，此时转速等于同步速度。
在异步电动机的运行过程中，由于转子上的感应电流产生了自身的磁场，并与定子旋转磁场相互作用，所以会有一些能量损耗。
这主要包括铜损、铁损和机械损耗。
铜损是指由于导体电阻而产生的发热损耗；铁损是指由于铁芯中存在涡流和剩余磁化导致的能量损耗；机械损耗则是指由于摩擦和风阻等原因造成的能量损耗。
异步电动机可以通过改变输入频率或者改变定子绕组的极对数来调整其转速。
当输入频率增加时，同步速度也会增加，从而使得滑差减小，最终导致转速增加。
而当改变极对数时，同样会影响到同步速度和滑差的大小。
总结起来，异步电动机的基本原理就是通过定子上的三相绕组产生旋转磁场，并感应到转子上的导体中产生感应电流，从而使得转子开始旋转。
在运行过程中，由于滑差的存在，转子上的感应电流会产生自身磁场与定子旋转磁场相互作用，从而产生力矩使得转子运动。
异步电动机可以通过改变输入频率或者改变极对数来调整其转速。
电机与拖动第4章异步电机的电力拖动
异步电机具有结构简单、价格便宜、运行可靠等优点，广 泛应用于工业、农业、交通运输等领域。
异步电机的基本结构
异步电机主要由定子和转子两部分组 成。定子包括机座、绕组和铁芯等部 分，而转子则由转子铁芯、转子绕组 和转轴等部分组成。
异步电机的机座和铁芯通常采用导磁 性能良好的材料制成，如硅钢片。
θ=∫(T-Tload)/Ke，其中θ为转 角，T为电机转矩，Tload为负载 转矩，Ke为电机转矩常数。
根据牛顿第二定律和欧拉公式推 导得出，描述了电机和负载的运 动关系。
电力拖动系统的负载特性
1 2
恒转矩负载
负载转矩与转速无关，如传送带、压机等。
恒功率负载
负载功率与转速成正比，如机床主轴、电动汽车 等。
变频调速
通过改变电源的频率，实现电动机的调速。
异步电动机的调速性能指标
调速范围
异步电动机的最高和最低转速之比， 反映了电动机的调速范围。
静差率
异步电动机在带负载运行时，转速降 与转速之比，反映了电动机的稳态调 速性能。
动态响应时间
异步电动机在受到负载变化时，转速 恢复到稳定值所需的时间，反映了电 动机的动态调速性能。
稳定。
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异步电动机的电气制动
能耗制动
在切断电源后，将电动机的定子绕组短接，利用转子惯性使转子绕组在直流励磁下产生 感应电流，通过电阻消耗能量实现制动。这种方式简单、可靠，适用于对制动精度要求
不高的场合。
反接制动
通过在电动机的电源上施加反向电压或改变电源相序，使转子产生反向力矩实现制动。 这种方式制动速度快，但需要精确控制，以防止反向力矩过大导致电动机损坏或系统不
电机及拖动基础知识要点复习
电机及拖动基础知识要点复习电机复提纲第一章：概念：主磁通、漏磁通、磁滞损耗、涡流损耗。
磁路的基本定律：安培环路定律：XXX。
磁路的欧姆定律：作用在磁路上的磁动势F等于磁路内的磁通量Φ乘以磁阻Rm。
磁路与电路的类比：与电路中的欧姆定律在形式上十分相似。
E=IR。
磁路的基尔霍夫定律：1）磁路的基尔霍夫电流定律：穿出或进入任何一闭合面的总磁通恒等于零。
2）磁路的基尔霍夫电压定律：沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁位差的代数和。
第二节常用铁磁材料及其特性铁磁材料：1、软磁材料：磁滞回线较窄。
剩磁和矫顽力都小的材料。
软磁材料磁导率较高，可用来制造电机、变压器的铁心。
2、硬磁材料：磁滞回线较宽。
剩磁和矫顽力都大的铁磁材料称为硬磁材料，可用来制成永久磁铁。
铁心损耗：1、磁滞损耗——材料被交流磁场反复磁化，磁畴相互摩擦而消耗的能量。
2、涡流损耗——铁心内部由于涡流在铁心电阻上产生的热能损耗。
3、铁心损耗——磁滞损耗和涡流损耗之和。
第二章：一、换向：尽管电枢在转动，但处于同一磁极下的线圈边中电流方向应始终不变，即进行所谓的“换向”。
二、直流电机的应用：作为电动机运行——在直流电机的两电刷端上加上直流电压，电枢旋转，拖动生产机械旋转，输出机械能；作为发动机运行——用原动机拖动直流电机的电枢，电刷端引出直流电动势，作为直流电源，输出电能。
三、直流电机的主要结构：定子的主要作用是产生磁场，转子又称为“电枢”，作用是产生电磁转矩和感应电动势。
要实现机电能量转换，电路和磁路之间必须在相对运动，所以旋转电机必须具备静止的和转动的两大部分，且静止和转动部分之间要有一定的间隙（称为：气隙）。
四、直流电机的铭牌数据：直流电机的额定值有：1、额定功率PN(kW)；2、额定电压UN(V)；3、额定电流IN(A)；4、额定转速nN(r/min)；5、额定励磁电压UfN(V)。
五、直流电机电枢绕组的基本形式：直流电机电枢绕组的基本形式有两种：一种叫单叠绕组，另一种叫单波绕组。
异步电动机的工作原理
异步电动机的工作原理异步电动机是一种常见的交流电动机，广泛应用于工业生产和家庭用电中。
它的工作原理基于电磁感应和旋转磁场的相互作用。
下面将详细介绍异步电动机的工作原理。
1. 电磁感应原理异步电动机的工作原理基于法拉第电磁感应定律。
当电流通过绕组时，会在绕组周围产生磁场。
而当绕组周围的磁场发生变化时，会在绕组中产生感应电动势。
这个感应电动势会导致绕组中的电流发生变化，从而产生电磁力。
2. 旋转磁场原理异步电动机中的旋转磁场是通过三相电源提供的交流电产生的。
三相电源的电压波形呈正弦曲线，每个相位的电压波形相位差120度。
当三相电源接通时，三个绕组中的电流开始流动，形成一个旋转磁场。
3. 感应电动势和电磁力的作用当异步电动机的定子绕组中的旋转磁场与转子绕组中的磁场相互作用时，会在转子绕组中产生感应电动势。
这个感应电动势会导致转子绕组中的电流发生变化，从而产生电磁力。
这个电磁力会使转子开始旋转。
4. 转子的滑差由于转子绕组中的电流是由感应电动势产生的，所以转子的转速会稍慢于旋转磁场的速度。
这个差异称为滑差。
滑差越大，转子的转速越慢。
5. 转子的运动由于电磁力的作用，转子开始旋转。
转子的旋转会导致转子绕组中的磁场与定子绕组中的磁场相互作用，进而产生感应电动势。
这个感应电动势会导致转子绕组中的电流发生变化，产生反向的电磁力。
这个反向的电磁力会减慢转子的旋转速度，使其逐渐接近旋转磁场的速度。
6. 异步电动机的稳定运行当转子的转速接近旋转磁场的速度时，电磁力和反向的电磁力相互平衡，转子的转速保持稳定。
异步电动机在稳定运行时，转子的滑差非常小。
总结：异步电动机的工作原理是基于电磁感应和旋转磁场的相互作用。
通过三相电源提供的交流电，产生旋转磁场。
当旋转磁场与转子绕组中的磁场相互作用时，产生感应电动势和电磁力，使转子开始旋转。
转子的旋转速度逐渐接近旋转磁场的速度，使异步电动机保持稳定运行。
这种工作原理使得异步电动机成为广泛应用的交流电动机。
异步电动机的工作原理
异步电动机的工作原理异步电动机是一种常见的交流电动机，它通过电磁感应的原理将电能转换为机械能，广泛应用于工业生产和家用电器中。
下面将详细介绍异步电动机的工作原理。
1. 电磁感应原理异步电动机的工作原理基于电磁感应现象。
当三相交流电源接通后，通过电源供给的电流在定子绕组中产生旋转磁场。
这个旋转磁场的频率与电源频率相同，通常为50Hz或者60Hz。
定子绕组中的旋转磁场将感应到转子上的导体，从而在转子上产生感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势会引起转子上的电流流动，进而产生磁场。
2. 转子的运动由于转子上的导体是闭合的，感应电动势引起的电流会形成一个磁场，与定子磁场相互作用。
根据洛伦兹力定律，这种相互作用会使得转子上的导体受到一个力的作用，导致转子开始旋转。
由于定子磁场是旋转的，所以转子会以稍低于定子磁场的速度旋转。
这就是异步电动机的命名原因，转子的转速略低于旋转磁场的速度。
3. 转子和定子的磁场定子绕组产生的旋转磁场称为主磁场，而转子上感应电流产生的磁场称为次级磁场。
主磁场和次级磁场之间的相互作用产生了转矩，驱动转子旋转。
转子的旋转速度取决于主磁场的旋转速度和转子与主磁场之间的滑差。
滑差是指转子的实际转速与主磁场转速之间的差值。
4. 同步转速和滑差当转子的滑差为零时，转子的转速与主磁场的旋转速度彻底同步，这个转速称为同步转速。
在理想情况下，异步电动机的转子始终无法达到同步转速，因为转子上的感应电动势需要一定的滑差才干产生。
滑差的大小取决于负载的大小和电动机的设计。
5. 转子的启动在异步电动机启动时，由于转子的滑差较大，转子上的感应电动势较大，形成为了一个较大的转矩，从而使得转子能够启动。
随着转速的逐渐增加，滑差减小，感应电动势和转矩也逐渐减小，最终转子达到稳定转速。
6. 转子的稳定运行当异步电动机达到稳定转速后，滑差几乎为零，此时感应电动势和转矩也非常小。
电动机的输出功率主要由定子绕组中的电流决定，而转子上的电流非常小。
异步电动机的工作原理
异步电动机的工作原理异步电动机是一种常见的电动机类型，广泛应用于工业和家庭领域。
它的工作原理基于电磁感应和旋转磁场的相互作用。
1. 电磁感应原理：异步电动机利用电磁感应现象将电能转化为机械能。
当电流通过电动机的定子线圈时，形成一个旋转磁场。
这个旋转磁场会感应到转子上的导体，使得转子内的导体感受到电磁力。
2. 旋转磁场原理：异步电动机的定子线圈中通以交流电，产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场的频率由电源的频率决定，通常为50Hz或60Hz。
旋转磁场的作用是在转子上产生感应电动势，从而引起转子上的电流。
3. 转子运动原理：当转子上的电流与旋转磁场相互作用时，会产生电磁力。
这个电磁力会使得转子开始旋转，并以同步速度与旋转磁场同步运动。
由于转子的惯性和负载的存在，转子的实际转速会略低于同步速度，因此称为"异步"电动机。
4. 工作过程：当电动机通电后，定子线圈中的电流会产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场会感应到转子上的导体，产生电流。
转子上的电流与旋转磁场相互作用，产生电磁力，使得转子开始旋转。
转子的旋转会带动负载的运动，实现电能到机械能的转换。
5. 额定转矩与滑差：异步电动机的额定转矩是指在额定电压和额定频率下，电动机能够提供的最大转矩。
滑差是指转子实际转速与同步速度之间的差异。
滑差越大，电动机输出的转矩越大。
6. 启动方式：异步电动机有多种启动方式，常见的有直接启动、星三角启动和自耦启动等。
这些启动方式在电动机启动时，通过改变定子线圈的接线方式，来降低启动时的电流冲击和起动时的转矩。
总结：异步电动机的工作原理是基于电磁感应和旋转磁场的相互作用。
电流通过定子线圈产生旋转磁场，旋转磁场感应到转子上的导体，产生电流，进而产生电磁力，使得转子开始旋转。
异步电动机广泛应用于各个领域，具有可靠性高、维护成本低、效率高的特点。
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一、三相异步电动机的基本工作原理
如图所示，如在某种因 素的作用下，使磁极以 n1的速度逆时针方向旋 转，形成一个旋转磁场， 转子导体就会切割磁力 线而感应电动势e。 感 应电动机的旋转磁场是
由装在定子铁心上的三
相绕组，通入对称的三
相电流而产生的。
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电机及拖动基础
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异步电动机的转子速度不可能等于磁场旋转
的速度，这种电动机一般也称之为异步电动机。
旋转磁场的旋转速度n1称为同步转速。由于转子 转动的方向与磁场的旋转方向是一致的，所以如
果n=n1，则磁场与转子之间就没有相对运动，它 们之间就不存在电磁感应关系，也就不能在转子
x
cost
fB1
F1
cos
π
x
120
cos
t
120
fC1
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F1
cos
π
x 240 cos 电机及拖动基础
t
240
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利用三角公式
cos cos 1 cos( ) cos( )
2
f A1
F1
cos π
x
cost
1 2
F1
cos(t
额定频率—— 我国的电网标准频率为 50Hz
额定转速—— 电动机在额定电压、额定频率及额定功率下的
转速，单位 r/min
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第二节 三相异步电动机的定子磁场和感应电动势
交流绕组产生的磁场既是时间的函数，又是空间的函数
异步电动机从定子绕组上输入电功率后，产生旋转磁 场，它切割定子绕组，在定子绕组中产生感应电动势， 旋转磁场切割转子绕组，在转子绕组中产生相应的感应 电动势，通过电磁感应使转子绕组中产生电磁转矩，将 能量传递给转子，使转子输出机械能，实现能量转换。
基波磁动势为
势的基波
Fq1
q
4 π
2 2
N y Ikq1
sin q
kq1
2
q sin
为基波磁动势 的分布系数
2
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基波磁动势 矢量相加
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2、短距线圈的线圈组磁动势
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q=2,τ=6,y1=5的 双层短距叠绕组
电机及拖动基础
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电机及拖动基础
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从而可得出
f1 ( x, t )
f A1
f B1
fC1
F1
c
os(t
π
x)
n1
60 f1 p
f A1
F1
cos π
x
cost
1 2
F1
cos(t
π
x)
1 2
F1
cos(t
π
x)
结论：一个正弦分布的幅值为FΦ1,的脉振磁势波可以分解 为两个幅值相等、转速相同、转向相反的旋转磁动势波， 其幅值均为FΦ1/2，转速均为同步转速。
y1 ——整距绕组， y1 ——短距绕组， y1 ——长距绕组
4、槽距角α —— 相邻槽之间的电角度称为槽距角 若Q1为定子槽数，p为极对数，则槽距角 p360
Q1
5、每极每相槽数q —— 每一极每相绕组所占槽数，用符号q表示
q Q1 2 pm
（m——相数）
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二、单相绕组的磁动势– 脉振磁动势
（一）整距线圈的磁动势 1、单个线圈的磁动势
整距线圈所建 立的磁场分布
整距线圈磁动 势分布曲线
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ωt=0,i=Im
f
y
( x, t )
1 2
N
yi
2 2
NyI
cost
整距线圈所形成的 磁动势在任何瞬时，空 间的分布总是一个矩形 波。
当n=nN时，s为额定转差率，sN一般为2%-6%。
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二、三相异步电机的结构
绕线转子异 电机剖面图
1—转子绕组 2—段盖 3—轴承 4—定子绕组 5—转子 6—定子 7—集电环 8—出线盒
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三、 三相异步电动机的铭牌数据
额定功率—— 电动机在额定运行时输出的机械功率,单位 kW
额定电压—— 在额定运行状态下，电网加在定子绕组的线电压， 单位 V
额定电流—— 电动机在额定电压下使用，输出额定功率时， 定子绕组中的线电流，单位 A
π
x)
1 2
F1
cos(t
π
x)
f B1
F1
cos(π
x
120
)
cos(t
120
)
1 2
F1
cos(t
π
x)
1 2
F1
cos(t
π
x
240
)
fC1
F1
cos(π
x
240 )
cos(t
240
)
1 2
F1
cos(t
π
x)
1 2
F1
cos(t
π
x
120 )
将三相基波磁势相加，得出三相绕组的基波合成磁动势
f1 ( x, t )
f y (x,t) Fym(x) cost
0.9N
yI
cosπ
x
1 3
cos3 π
x
1 5Βιβλιοθήκη cos5πx
cost
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把以2τ 为周期的
矩形磁动势波用 傅氏级数分解
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各线圈磁 动势波
（二）线圈组的磁动势
1、整距线圈的 线圈组磁动势
线圈组的合成 合成磁动
对于v 次谐波
kwv=kqvkyv
对于单相绕组磁动势性质： 1）单相绕组的磁动势是一种空间位置上固定、幅值 随时间变化的脉振磁动势。 2）单相绕组的基波磁动势幅值的位置与绕组的轴线相重 合。
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3）单相绕组脉振磁动势中的基波磁动势幅值为 F1
0.9
式中
k yv
sin
v y1
90
cos v
2
称为谐波磁动势的短距系数
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（三）相绕组的磁动势
绕组由集中的改为分布的，基波合成磁动势幅值应该打一个折 扣kq1； 线圈由整距改为短距的基波合成磁动势幅值应该打一个折 扣ky1；因此，由短距线圈组成的分布绕组的基波合成磁动势幅值 等于具有相同匝数的整距集中绕组的基波合成磁动势幅值乘以系 数kw1=kq1ky1，称为基波绕组系数。
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用右手定则可以判定，在转子上半部分的导体 中，感应电动势的方向为 ，下半部分导体的感 应电动势的方向为 ，在感应电动势的作用下， 导体中就有电流i，若不计电动势与电流的相位 差，则电流i与电动势e同方向。载流导体在磁声 中将受到一电磁力的作用，由左手定则可以判定 电磁力F的方向。由电磁力F所形成的电磁转矩T 使转子以n的速度旋转，旋转方向与磁场的旋转 方向相同。即异步电动机的基本工作原理
铜条笼 型转子
铸铝笼 型转子
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2)绕线转子照片
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3）绕线型绕组接线示意图
3、气隙 气隙大：产生同样大小 磁通所需的励磁电流就 答，从而电机的功率因 数小； 气隙小：制造困难或运 行时定转子间易发生摩 擦。
4）推论： m相对称绕组中通以m相对称电流时，所形成的m相合 成磁动势也是圆形旋转磁动势，其幅值为各相脉振磁动势幅值的 m/2，其转速仍为同步转速。
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三次谐波表达式为：
f A3
F 3
cos3 π
x
cost
fB3
F 3
cos3( π
x
120 ) cos(t
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三相基波合成磁动势（旋转磁动势）特性：
1）是一个旋转磁动势，转速均为同步转速 n1
60 f1 p
，旋转方向决
定于电流的相序。
2）幅值F1不变，为各相脉振磁动势幅值的1.5倍，旋转幅值轨迹是 一个圆。
3）三相电流中任意一相电流瞬时值达到最大值时，三相基波合成 磁动势的幅值，恰好在这一组绕组的轴线上。
t 0
t 0
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如果电流是正序的，则磁动势波旋转方向是从A相 转向B相，再转向C相。如果电流是负序的，则磁动 势波旋转方向是从A相转向C相，再转向B相。因此， 如果要改变三相异步电动机磁场的旋转方向，只要改 变定子电流的相序，把定子绕组三个出线端的任意两 个（例如B端和C端）对调即可。