三相感应电动机的磁动势和磁场
三相异步电动机定子绕组的感应电动势
三相异步电动机定子绕组的感应电动势三相异步电动机定子绕组的感应电动势三相异步电动机定子绕组接到三相电源后，气隙内即建立旋转磁场。
这个磁场以同步转速n1旋转，幅值不变。
其分布近乎正弦，好像一种旋转的磁极。
它同时切割定.转子绕组，在其中产生感应电动势。
虽然在定.转子绕组中感应电动势的频率有所不同，但两者定量计算的方法是一样的。
本节讨论由正弦分布.以同步转速n1旋转的旋转磁场在定子绕组中所产生的感应电动势。
一、绕组的感应电动势及短矩系数1.导体的感应电动势当磁场在空间作正弦分布，并以恒定的转速n1旋转时，导体感应的电动势为一正弦波，其最大值为导体电势的有效值为而，所以有2.整距线圈的感应电动势图1 匝电动势的计算在图1(a)中，将相隔一个极距，即相差180?空间电角度的位置上放置两根导体U1和U2，并在上端用导线将它们连成一个整距线圈。
线匝下面的两个端头分别称头和尾。
由于两根导体在空间相间一个极距，则可知，若一根导体处在N极极面下，另一根导体必定处在S极极面下对应的位置，它们切割磁场所感应出的电动势必然大小相等.方向相反。
即在时间相位上彼此相差180?时间电角度，每根导体的基波电动势相量则如图1(b)所示。
每个线匝的电动势为有效值在一个线圈内，每一匝电动势的大小和相位都是相同的，所以整距线圈的电动势为有效值3.短距绕组的感应电动势这时线圈节距,，则电动势和相位差不是180?，而是相差γ，γ是线圈节距所对应的电角度。
因此匝电势为式中——短距因数，。
则短距线圈的电动势为短距系数的物理含义是:由于绕组短距后，两绕组边中感应电动势不再相等。
求绕组电动势时不能像整矩绕组那样代数相加，而是相量相加，也就是把绕组看成是整距后所求绕组电动势再做折算。
二、线圈组的感应电动势及分布系数线圈组是由q个绕组串联组成的，若是集中绕组(q个绕组均放在同一槽中)，则每个绕组的电动势大小.相位都相同，对于分布绕组，q个绕组嵌放在相邻α槽距角的q个槽中，对每个绕组而言，它们切割旋转磁场所产生的感应电动势的大小应完全相同。
电机学-第五章感应电机2
32
2. 转子回路电压方程
I2
s2
E s2
转子一相绕组的漏电动势
j 4.44 f N k j 4 . 44 f N k E 1 2 dp 2 s 2 s2 2 2 dp 2 s 2
转子漏电动势可以用负的漏抗压将表示，即
jI X E s2 2 2
转子堵转：三相感应电动机定子加三相对称低电压，转子 绕组短路，转轴被卡住不动的情况。
U 1
I1
A1
E 1
Z 1 Y1
X1
B1
A2
B1
C1
B2
n1 Z 1 Z2
A2 0
0
I2
X1
E 2
Y2
Z2 X 2
X 2 A1 A1 A2 Y 2 C2 Y C1 1
C1
A1
Y1
3 4 2 N 2 kdp 2 •幅值： F2 I2 2π 2 p
•转向：从超前相向滞后相转动。
A2 A1
n1
F 1
0
A2 B2 C2
60 f 2 60 sf1 sn1 •转速：n2 p p
C2
B1 B2
n2
C1
F 2
17
1 0 1
式中，Z1=R1+jX1为定子一相绕组的漏阻抗。 转子一相回路的电压方程式为
0 E 2
15
电磁关系示意图
16
2. 负载运行时的磁动势和磁场
转子磁动势
E 2
I2
F 2
X1
B1
B2
Z2
n1 Z 1
第1章三相交流电机的共同问题
在我国工业用标准频率为50Hz，所以 当
P =1
P=2
时
时
ns = 3000r / min
ns = 1500r / min
28
3、导体电动势有效值
E1
2π n s ns πD Q v = ωR = R = 60 60 ns = 2Pτ = 2τ f 60 2 Bav = B1 Bav ：平均磁密
9
三、永磁材料 电机中常用的永磁材料有：铁氧体；铝镍钴；稀土钴；钕铁硼。 主要性能指标： 剩磁密度Br：磁场强度为零时的磁通密度，反映永磁体建立磁场的能 力。 矫顽力Hc：磁通密度为零时的磁场强度，反映磁体的抗去磁能力。 最大磁能积(BH)max： 在退磁曲线上B和H乘积的最
(BH ) max
Br
5 y ≈ τ 应为整数 6
20
三、三相单层绕组 1. 链式绕组q=2
图1-14 单层链式绕组
21
2. 交叉式绕组q=3
图1-15单层交叉式绕组
22
3. 同心绕组q=4
图1-16单层同心式绕组
23
1-3
正弦磁场下交流绕组的感应电动势
在交流电机气隙中有一以ns 转速旋转 的旋转磁场。本节讨论旋转磁场在空 间正弦分布时，交流绕组中感应电动 势的计算公式。 由于旋转的磁场切割定子绕组，所以在定子绕组中将产 生感应电动势。 一相绕组的电动势 = 一条支路的电动势 导体的感应电动势 线圈的感应电动势 线圈组 （极相组）的感应电动势 一相绕组感应电动势
y1
τ
× 180
0
& EC1
γ
τ
y1 × 900 = 4.44 fφ1 K P1
EC1 = 2 E1′ sin
电机学课程教学大纲
电机学课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：201404118课程中文名称：电机学课程英文名称：Electrical Machinery课程性质：专业核心课程开课专业：电气工程及其自动化开课学期：4总学时：72（其中理论64学时，实验8学时）总学分：4.5二、课程目标目标1：掌握磁路的基本定律、常用铁磁材料的特性及交、直流磁路的特点，能够对变压器和三种旋转电机（直流电机、异步电机和同步电机）的磁路问题进行分析；掌握变压器和三种旋转电机的基本工作原理、基本结构、参数，以及典型电机的磁场、电路、力矩与功率等基本理论，能够对变压器和三种旋转电机及相关领域的复杂工程问题进行正确的定义与分析。
（对应指标点1-4）目标2：掌握典型电机的基本方程、等效电路图、相量图等工程分析与计算方法；掌握及变压器及发电机的并联方法等工程原理和方法，并能够将其运用到变压器和三种旋转电机的运行分析与计算，并获得有效结论。
（对应指标点2-3）目标3：掌握典型电机的参数测试与特性实验技能和实验分析能力，能够运用其解决电机技术相关的复杂工程问题。
（对应指标点4-1）通过本门课程的学习，使学生掌握电机的基本理论知识、基本分析方法和基本实验技能；培养学生具备应用电机分析与应用的能力。
使学生掌握典型电机的工作原理和主要结构；掌握电机的基本分析理论，包括磁场、电路、功率、转矩和运行性能的分析；培养学生具备必要的分析、计算和实践技能，为后续深入学习电力系统和电力拖动系统相关知识打下理论基础。
三、教学基本要求1、通过学习电机学的基础知识和专业知识，能够对变压器和三种旋转电机及相关领域的复杂工程问题进行正确定义与分析。
掌握磁路的基本定律、常用铁磁材料的特性及交、直流磁路的特点；掌握变压器和三种旋转电机的基本结构；掌握变压器和三种旋转电机的额定值、主要性能指标和主要参数的范围等；掌握变压器中的主磁场和漏磁场、三种旋转电机中气隙磁场的性质和时空关系；掌握变压器和三种旋转电机正常稳态运行时的运行原理、以及对磁场、电路、力矩与功率等形成基本认识，并应用所学基础知识和专业知识进行变压器和三种旋转电机的复杂工程问题进行正确定义与分析。
浙江三相交流电机工作原理
浙江三相交流电机工作原理
浙江三相交流电机的工作原理是基于旋转磁场的原理。
其主要原理如下：
1. 三相供电：浙江三相交流电机通过三相电源（A相、B相、C相）供电，电压相位相差120度。
2. 旋转磁场：当三相电源供电后，通过电源引线连接到定子线圈上，形成三个互相间隔120度的交流电流激励定子线圈。
这三个电流形成的磁场旋转，称为旋转磁场。
3. 感应转子：浙江三相交流电机的转子上有导体。
当旋转磁场通过转子时，磁场的变化会引起转子上导体内感应出电流，并在导体中形成电流激励磁场。
4. 电磁力和转矩产生：由于转子导体中激励磁场与定子磁场互相作用，形成的电磁力将导致转子转动。
这个电磁力与转子上的导体数量、导体形状以及导体与磁场的相对速度有关，从而产生转矩。
5. 滑动现象：由于转子上导体的滑动现象，会导致转子速度稍低于旋转磁场的速度。
这样，转子上的感应电流将产生一个反向的磁场，与定子磁场相互作用，形成稳定的运转状态。
6. 实际运行：浙江三相交流电机在正常运行中，电源提供连续的三相交流电流，通过上述原理产生的旋转磁场将带动转子转动，从而达到工作的目的。
第五章 感应电机的稳态分析
第五章感应电机的稳态分析本章主要研究定、转子间靠电磁感应作用，在转子内感应电流以实现机电能量转换的感应电机。
感应电机一般都用作电动机，在农村及风力发电等场合，亦作为发电机用。
感应电机有三相和单相的，其中三相感应电动机在工业中应用最广。
单相感应电动机则多用于家用电器。
感应电机的结构简单，制造方便，价格便宜，运行可靠。
其主要缺点是：不能经济地在较宽的范围内实现平滑调速，以及必须从电网吸取滞后的无功电流以建立磁场，使电网的功率因数变坏。
本章先说明空载和负载时三相感应电动机内的磁动势和磁场，然后导出感应电动机的基本方程，接着分析它的转矩—转差率特性、工作特性和起动、调速问题，最后介绍单相感应电动机、感应发电机和直线感应电动机。
5.1 感应电机的结构和运行状态一、感应电机的结构感应电机的定子由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。
定子铁心是主磁路的一部分。
为了减少激磁电流和旋转磁场在铁心中产生的涡流和磁滞损耗，铁心由厚0.5mm的硅钢片叠成。
容量较大的电动机，硅钢片两面涂以绝缘漆作为片间绝缘。
小型定子铁心用硅钢片叠装、压紧成为一个整体后，固定在机座内；中型和大型的定子铁心由扇形冲片拼成。
在定子铁心内圆，均匀地冲有许多形状相同的槽，用以嵌放定子绕组。
小型感应电机通常采用半闭口槽和由高强度漆包线绕成的单层（散下式）绕组，线圈与铁心之间垫有槽绝缘。
半闭口槽可以减少主磁路的磁阻，使激磁电流减少，但嵌线较不方便。
中型感应电机通常采用半开口槽。
大型高压感应电机都用开口槽，以便于嵌线。
为了得到较好的电磁性能，中、大型感应电机都采用双层短距绕组。
转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。
转子铁心也是主磁路的一部分，一般由厚0.5mm的硅钢片叠成，铁心固定在转轴或转子支架上。
整个转子的外表呈圆柱形。
转子绕组分为笼型和绕线型两类。
笼型转子：笼型绕组为自行闭合的对称多相绕组，它由插入每个转子槽中的导条和两端的环形端环构成，一根导条代表一相。
电机学第五版课后答案
第一章磁路电机学1-1磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的导磁性能有关，计算公式为，单位：1-2铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁畴间相互摩擦引起的损耗。
经验公式。
与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关；涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡流），通过电阻产生的损耗。
经验公式。
与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。
1-3图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000，铁心厚度为（铁心由的DR320硅钢片叠成），叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为，不计漏磁，试计算：(1) 中间心柱的磁通为Wb，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流；(2) 考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。
解：磁路左右对称可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况:铁心、气隙截面(考虑边缘效应时，通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度；气隙截面可以不乘系数)气隙长度铁心长度铁心、气隙中的磁感应强度(1)不计铁心中的磁位降：气隙磁场强度磁势电流(2)考虑铁心中的磁位降：铁心中查表可知：铁心磁位降1-4图示铁心线圈，线圈A为100匝，通入电流，线圈B为50匝，通入电流1A，铁心截面积均匀，求PQ两点间的磁位降。
解：由题意可知，材料的磁阻与长度成正比，设PQ段的磁阻为，则左边支路的磁阻为：1-5图示铸钢铁心，尺寸为左边线圈通入电流产生磁动势1500A。
试求下列三种情况下右边线圈应加的磁动势值：(1) 气隙磁通为Wb时；(2) 气隙磁通为零时；(3) 右边心柱中的磁通为零时。
解：(1)查磁化曲线得气隙中的磁场强度中间磁路的磁势左边磁路的磁势查磁化曲线得查磁化曲线得右边线圈应加磁动势 (2)查磁化曲线得查磁化曲线得右边线圈应加磁动势(3) 由题意得由(1)、(2)可知取则查磁化曲线得气隙中的磁场强度中间磁路的磁势查磁化曲线得已知，假设合理右边线圈应加磁动势第二章变压器2-1 什么叫变压器的主磁通，什么叫漏磁通？空载和负载时，主磁通的大小取决于哪些因素？答：变压器工作过程中，与原、副边同时交链的磁通叫主磁通，只与原边或副边绕组交链的磁通叫漏磁通。
第六章异步电机(一)—三相异步电动机的基本原理
39
第二节 三相异步电动机的铭牌数据
铭牌上标注额定数据，包括：
额定功率PN—电动机在额定运行状态下输出的机械功率。 额定电压UN—额定运行状态下,电网加在定子绕组的线电压。 额定电流IN—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. PN 3 U N I N cos N ηN 额定频率fN—我国规定标准工业用电频率为50HZ. 额定转速nN—电机在额定电压, 额定频率及额定功率下的转速.
6
1.旋转磁场的产生
◆旋转磁场: 极性和大小不变，以一定转速旋转的磁场。 ◆产生原理 条件: 定子为三相对称绕组, 通以三相互差120°的交流电
7
◆p=1时的旋转磁场
8
电流角度变化: 120° 磁场转过角度: 120° 转动方向: UV
9
电流角度变化: 240°
电流角度变化: 360° 磁场转过角度: 360° 转动方向: UVWU
48
4)画定子槽的展开图
归纳： 一般三相绕组的排列和连接方法为： ① 计算极距τ ② 计算每极每相槽数q ③ 划分相带 ④ 组成线圈组 ⑤ 按极性对电流方向的要求分别构成一相绕组。
49
Q1=24, m=3, p=2
τ τ
τ = 6, q = 2, α=30°
τ τ
1 2 相带
3 4 5 67 8 相带
46
二、交流绕组的排列和连接
排列方法: 先确定一相的线圈在定子槽内的排列以及线圈的
连接, 其余两相按空间互差120°电角度的原则进行排列。 如: 给定2p=4, 槽数Q1=24, 先确定一相绕组
1)极距的计算 τ = Q1/2p=24/4=6, 一个极距跨6个槽。 2)线圈中电流方向 每个极距下摆放一个线圈边, 另一个线圈边相距一个极距, 相邻极距下线圈边中的电流方向相反。
电机学 第5章 感应电机
I2s
E2s
R22
X
2 2s
sE 2 R22 (sX 2 )2
E2
( R2 s
)2
X
2 2
I2
归算前后，转子电流的 大小和相位均未改变， 磁动势不变。
cos2s
R2
R22
X
2 2s
R2
s
( R2 s
)2
X
2 2
cos2
3.等效电路—频率归算
归算后转子电阻R2变为：R2
s
R2
1 s
s
R2
X m 激磁电抗，表征铁芯线圈磁化性能的一个等效电抗 Z m Rm jX m 异步电机的激磁阻抗
2.空载运行电压方程和等效电路
U1 E1 Im (R1 jX 1 )
E1 Im Z m Im (R m jX m )
I0 Im
r1 jx1
I0 U1
rm E1
jxm
感应电机电磁关系与变压器电磁关系
PN 3U1N I1N cosNN
例5-1
3.额定值
转差率计算
求四极电机转速分别等于0, 1452,1500,1548r/min时的转差率.
同步转速ns=1500r/min
ns
1500 0
0
1
课堂思考
1 笼型和绕线型异步电机结构区别 2 异步电机工作原理 3 异步电机额定值
5.2 三相感应电动机的磁动势和磁场
气隙中合成磁动势为： F1 F2 Fm
3.负载运行时转子和定子的磁动势及磁场
F1 F2 Fm 改写
F1 Fm (F2 )
➢ 负载时转子磁动势的基波对气隙主磁场的影响，称为转子反 应。为了使得气隙主磁场保持不变：
电机学感应电机
但仅仅与电流频率相关吗？是否还有其他影响
因素？
2.旋转磁场 （1）旋转磁场——同步转速nS
V4 W3
U1 W4
V1
U4
U2
V3
W1
W2
U3
V2
三相绕组空间 排列方式
U1 V1 W1 U2 V2 W2
t U3 V3 W3 re U4 V4 W4 sec每相绕组由两个
r 转速。 ec 与笼型转子相比较，绕线 s 型转子结构稍复杂，价格稍贵，
因此只在要求起动电流小，起 动转距大，或需平滑调速的场 合使用。
二、感应电机的运行原理与状态 U1
横截面
V2 W1
i>0头端流入
W2
U2
tU1 V1 W1 re V1 sec U2 V2 W2
U1
i<0头端流出
W2 U2
W1
cre nS = 1 000
=
60 f1 3
e 综合上述分析，旋转磁场的同步转速与电流频率成正比， s 与极对数成反比：
nS =
60 f1 p
定子绕组接成不同极对数时，磁场的同步转速如下：
f = 50 Hz 时：
p
1 2 34 5 6
nS/(r/min) 3 000 1 500 1 000 750 600
N S
t W2 V2
secre V1
W1
W2 V1
U2
ωt = 0O 时
i1 = 0，i2＜ 0， i3＞0
U2
ωt = 120O 时
i1＞0，i2 = 0，i3＜ 0
U1
U1
V2 W1
三相异步电动机的磁场转速和磁动势转速的关系
三相异步电动机是工业中常用的电动机类型之一，它的磁场转速和磁动势转速之间有着密切的关系。
本文将通过详细的讲解和分析，带领读者深入了解三相异步电动机的磁场转速和磁动势转速的关系，并且阐述它们之间的物理意义和数学关系。
1. 三相异步电动机的磁场转速三相异步电动机的磁场转速是指在电机定子绕组中产生的磁场的转速。
当三相异步电动机通电后，定子绕组中会产生旋转的磁场，这个磁场在空间中随着时间和空间位置的变化而旋转，其转速称为磁场转速。
磁场转速的大小取决于电机的极数和电源的频率。
根据磁场转速的定义，可以得到如下公式:\[N_s = \frac{120f}{P}\]其中，\(N_s\)为磁场转速，\(f\)为电源的频率，\(P\)为电机的极数。
从公式可以看出，磁场转速与电源的频率和电机的极数成正比，而与转子的转速无关。
2. 三相异步电动机的磁动势转速三相异步电动机的磁动势转速是指在转子上感应出的磁动势的转速。
当定子绕组中的磁场旋转时，它会感应出转子中的感应电动势和感应磁场。
这个感应磁场会产生一个旋转的磁动势，而磁动势的转速称为磁动势转速。
磁动势转速与磁场转速之间存在一定的关系。
在理想的情况下，磁动势的转速等于磁场的转速。
3. 磁场转速和磁动势转速的关系在实际的三相异步电动机中，磁动势的转速并不等于磁场的转速。
这是由于转子的滞后效应和转子电流的存在。
根据转子的滞后效应，转子的磁动势会滞后于定子的磁场，导致磁场转速和磁动势转速之间产生差异。
另外，由于转子电流的存在，磁场会感应出转子中的感应电动势和感应磁场，从而导致磁动势的转速与磁场的转速不相等。
4. 磁场转速和磁动势转速的物理意义磁场转速和磁动势转速是三相异步电动机中重要的物理量，它们直接影响着电机的运行性能和效率。
磁场转速决定了电机的同步转速，而磁动势转速决定了电机的实际转速。
在实际的电机运行中，磁动势转速通常略小于磁场转速，这是因为转子的滞后效应和转子电流的作用，它们使得电机的实际转速稍微小于理论值。
电机原理及运行习题库含答案
电机原理及运行习题库含答案一、单选题（共40题，每题1分，共40分）1、感应电动机转子静止时，转子感应电动势的频率(____)定子电流的频率。
A、大于B、等于C、小于D、不等于正确答案：B2、同步发电机对称负载时(____)对气隙磁场的影响叫做电枢反应。
A、励磁磁动势B、励磁电流C、电枢电流D、电枢磁动势正确答案：D3、感应电动机的转子不包括(____)。
A、转子铁心B、气隙C、转轴D、转子绕组正确答案：B4、感应电动机调速时，采用转子回路串电阻的方法实际上属于(____)。
A、变极调速B、变频调速C、都不是D、改变转差率调速正确答案：D5、同步发电机的转子绕组又称(____)。
A、励磁绕组B、电枢绕组C、单相绕组D、三相绕组正确答案：A6、感应电动机的额定转速是指，电动机在额定运行状态下(____)。
A、同步转速B、定子旋转磁场的转速C、电机转子的转速D、转子旋转磁场的转速正确答案：C7、设计在频率为50Hz电源上运行的三相感应电动机现改为在电压相同频率为60Hz的电网上，其电动机的(____)。
A、起动转矩增大，最大电磁转矩减小B、起动转矩减小，最大电磁转矩减小C、起动转矩减小，最大电磁转矩增大D、起动转矩增大，最大电磁转矩增大正确答案：B8、变压器的铁耗(____)铜耗时效率最大。
A、大于B、远大于C、等于D、小于正确答案：C9、下列描述正确的是(____)。
A、转子回路串电阻调速只适用于绕线式感应电动机B、定子回路串电抗器起动方法属于全压起动C、鼠笼式感应电动机的起动性能比绕线式感应电动机的起动性能好D、变极调速只适用于绕线式感应电动机正确答案：A10、若硅钢片的叠片接缝增大，则其磁阻(____)。
A、基本不变B、减小C、先变大后变小D、增加正确答案：D11、变压器如果其他条件不变，电源电压增大时，磁通将(____)。
A、先减小再增大B、减小C、不变D、增大正确答案：D12、分析变压器不对称运行的基本方法，称为(____)。
磁动势方向 磁力线
磁动势方向磁力线1.引言1.1 概述磁动势方向和磁力线是磁学领域中的两个重要概念。
磁动势方向指的是产生磁场的力线的方向，而磁力线则是描述磁场分布的曲线。
磁动势是通过电流或磁体产生的，它类似于电动势，可以看作是产生磁场的推动力。
磁动势的大小与电流的大小成正比，同时与电流流过的线圈的匝数有关。
磁动势的方向决定了磁场产生的方向和强弱。
磁力线是用来表示磁场分布的线条。
磁力线可视为连接磁场中各个点的曲线，它的方向与磁场中的磁力方向相同。
磁力线从北极流向南极，形成一个封闭的回路。
在磁场中，磁力线的密度表示磁场的强度，磁力线越密集，磁场越强。
磁动势方向对磁力线的分布和形态有着重要的影响。
磁动势方向的变化可以改变磁场的方向和强度，从而改变磁力线的密度和分布。
在实际应用中，我们可以通过调整磁动势方向来控制磁力线的走向，以实现对磁场的控制和利用。
磁动势方向和磁力线在物理学、电子工程、材料科学等领域有着广泛的应用和意义。
在电动机、发电机等电磁设备中，磁动势方向和磁力线的设计对于设备的性能和效率至关重要。
同时，在磁性材料的研究和应用中，了解磁动势方向和磁力线的分布可以帮助我们理解材料的磁性行为和性能。
综上所述，磁动势方向和磁力线是磁学中不可或缺的两个概念。
磁动势方向决定了磁场的产生和强度，而磁力线则描述了磁场的分布和形态。
它们在科学研究和工程应用中具有重要的地位和意义。
在接下来的文章中，我们将详细介绍磁动势方向和磁力线的定义、性质，以及它们之间的关系和应用。
1.2文章结构文章结构部分是为了向读者展示本文的整体框架和章节安排。
在这部分内容中，我们可以简要介绍每个章节的主题和目标，使读者能够更好地理解文章的组织结构和内容安排。
1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分，每个部分的内容安排如下：引言部分（Introduction）在引言部分，我们将概述本文的主题，并简要介绍磁动势方向和磁力线的概念。
同时，我们将解释文章结构和目标，以帮助读者更好地理解本文的内容。
三相感应电机
P p n pns f f 1 60 60 60
ns
( p P, n
ns
)
所以谐波感应的电动势和基波电动势可以相加，将影响到定子 电流。 在转子绕组中感应电动势的频率为
f 2
p n n p ns n 60 60
即无论转子的实际转速为多少，转子磁动势F2和定子磁动势F1在空间的转速 总是等于ns，它们之间没有相对运动。
由于F1与F2相对静止，就可以把F1和F2合成起来，所以感应电机负载时在气 隙内产生的旋转磁场是定、转子合成磁动势。即
F1 F2 Fm
转子反应：负载时感应电动机的转子磁动势对气隙磁场的影响称为转子反 应。
与
I1 I m I1 L
比较可见 I 1L
I 2
二、电压方程 仿照变压器中物理量正方向的规定得
U 1 E1 E1 I1 R1 E E I R
2S 2S 2S 2
和分析变压器相同，把 E , E , E 作为电压降处理， 1 1 2S
U1 E1 I1 R1 jX 1 E I R JX I
2S 2S 2 2S
2S
R
2
JSX 2
如用复数形式表示得：
三、等效电路
U1e j1t I1e j1t R1 JX 1 E1e j1t E e j2t I e j2t R jSX
2、发电机的运行状态
n>ns(即s<0)；电磁转矩为制动转矩；原动机输入机械功率，通过电磁 感应由定子输出电功率，电机处于发电机状态。
3、电磁制动的运行状态
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返回
笼型绕组
导条
端环
返回
风叶 铁心 绕组 轴承 滑环
返回
返回
Fm
B
Bm
Z
nsX
C
αFe
A
n
Y
感应电动机的空载磁动势和磁场
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感应电机中主磁通所经过的磁路
返回
槽漏磁
端部漏磁
返回
定转子磁动势之间的速度关系
返回
转子磁动势波F2 气隙磁场Bm 转子
e2 i2
n Te
转子磁动势与气隙磁场在空间的相对位置
机座
感应电机
转子铁心
绕线型 结构
转子 转子绕组
转轴
笼 型 结构
二、感应电机的运行状态
旋转磁场的转速ns与转子转速n之差称为转差．转 差Δn与同步转速ns的比值称为转差率，用s表示， 即：
ns n s ns
转差率是表征感应电机运行状态的一个基本变量。 按照转差率的正负和大小，感应电机有电动机、发 电机和电磁制动三种运行状态，如图5-5所示
定子和转子磁动势之间的速度关系，如图5-9所示。
图5-10表示三相绕线型转子的转子磁动势的空间相
位。
例题
2. 转子反应
负载时转子磁动势的基波对气隙磁场的影响，称 为转子反应。转子反应有两个作用：
使气隙磁场的大小和空间相位发生变化，从而引 起定子感应电动势和定子电流发生变化。 它与主磁场相互作用，产生所需要的电磁转矩， 以带动轴上的机械负载。
形近似等效电路
பைடு நூலகம்返回
P1
Pe
P
P2
pCu1
pFe
pCu2
pΩ pΔ
感应电动机的功率图
返回
转矩—转差率特性曲线
返回
300 250 200
4 R2
3 R2
Tmax
2 R2
1 R2
150 100
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
50 0 1.0
4 3 2 1 R2 R2 R2 R2
若主磁路的磁化曲线用一条线性化的磁化曲 线来代替，则主磁通将与激磁电流成正比；
于是可认为 与 E1 I m
之间具有下列关系：
3. 定子漏磁通和漏抗 定子漏磁通又可分为槽漏磁、端部漏磁和谐波 漏磁等三部分，槽漏磁和端部漏磁如图5-8a和b 所示。 定子漏磁通1 将在定子绕组中感应漏磁电动
5.1
感应电机 的结构和运行状 态
5.2
三相感应 电动机的磁动 势和磁场
第五章
感应电机
5.3
三相感 应电动机的电 压方程和等效 电路
5.4 5.5
感应电 动机的功率方 程和转矩方程
感应 电动机参 数的测定
5.6 感应动机
的转矩—转差率曲线
5.8 感应电动机的工作特性
本章主要研究定、转子间靠电磁感应作用，在转
电动机的运行点。
两者之间的关系如图5-27所示。
例题
返回
5.7
感应电动机的工作特性
一、工作特性
在额定电压和额定频率下，电动机的转速、电磁转矩、定子 电流、功率因数、效率与输出功率的关系曲线称为感应电动 机的工作特性。 图5-28表示一台10kW的三相感应电动机的转速特性和定子电
流特性。电磁转矩、功率因数和效率特性如图5-29所示。
（6）电磁转矩和输出转矩
[例5·4] 一台四极、 380V 、三角形联结的感应电动机，其
参数为 Ｒ 1=4.47Ω ， Ｒ ´2 = 3.18Ω ， X1σ= 6.7Ω ，
X´2σ= 9.85Ω，Xｍ= 188Ω, Ｒm忽略不计。试求该电 动机的最大转矩Ｔmax及临界转差ｓｍ，起动电流Ist 及起动转矩Ｔst。
2
0.75
0
0
0
返回
100
cos 1
Te TN
0.1
80
0.8
%
60
0.6
40
0.4
Te , cos 1 TN
20
0.2
0 2 4
0
P2 / kW
TN
6
8
10
12
感应电动机的 Te , , cos 1 f ( P2 )
返回
[例5—1]
有一台50Hz的感应电动机，其额定转速nN＝ 730r／min，试求该机的额定转差率
3.负载时的磁动势方程 转子反应的两个作用合在一起，体现了通过电磁感 应作用，实现机电能量转换的机理。由此可以进一 步导出负载时的磁动势方程：
→
图5-11示出了负载时定、转子磁动势间的关系，以 及定子电流与激磁电流和转子电流的关系。
返回
5.3 三相感应电动机的电压方程和等效电路
一、电压方程
1. 定子电压方程
势E1 。把E1 作为负漏抗压降来处理，可得
二、负载运行时的转子磁动势和磁动势方程
1. 转子磁动势
当电动机带上负载时，转子感应电动势和电流 的频率 f2 应为
转子电流产生的旋转磁动势 F2 相对于转子的 转速为n2：
转子本身又以转速n在旋转，因此从定子侧观察 时，F2在空间的转速应为
0.8
0.6
0.4
0.2
0
转子电阻变化时的Te-s曲线
返回
ns
n
A
Te
T2 T0
0
感应电动机的转矩-转速特性
Te
返回
24
12
1.00
n
20 10 0.95 16 8 0.90
I1
I1 A
12 6 8 4
s %
0.85
0.80
n ns
4
s
P2 / kW
感应电动机的 n, I f ( P 2)
例题
三、额定值
额定功率PN (kW) ：额定运行时轴端输出的机械功率；
额定电压UN (V) ：额定运行时定子绕组的线电压；
额定电流IN (A)：额定电压下运行，输出功率为额定值
时，定子绕组的线电流；
额定频率fN (Hz) ：定子的电源频率；
额定转速nN (r/min) ：额定运行时转子的转速。
电阻成正比：转子电阻增大时，临界转差率增大，但最大
转矩保持不变，此时Ｔｅ－ｓ曲线的最大值将向左偏移,如 图5-26所示； 起动转矩随转子电阻值的增加而增加，直到达到最大转矩 为止。
三、机械特性 (转矩-转速特性)
工程中将感应电动机的转速随电磁转矩的变
化曲线成为机械特性。
电动机机械特性与负载机械特性的交点称为
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5.4
感应电动机的功率方程和转矩方程
一、功率方程，电磁功率和转换功率
感应电动机从电源输入的电功率： 消耗于定子绕组的电阻而变成铜耗： 消耗于定子铁心变为铁耗：
从定子通过气隙传送到转子的电磁功率：
功率方程为：
其中
图5-18表示相应的功率图。
二、转矩方程和电磁转矩 转矩方程
电磁转矩
(2)转子磁动势相对于转子的转速
n2=60f2/p=(60×2.5)/2=75r/min
(3) 转子磁动势在空间的转速
n2 + n = n2+ns(1-s)=1500r/min
例[5—3]
已知一台三相四极的笼型感应电动机，额定功率
PN＝l0kW，额定电压UN＝380V(三角形联结)，定
子每相电阻R1=1.33Ω,漏抗X1σ＝2.43Ω，转子电阻的 归算值R´2=1.12Ω，漏抗归算值X´2σ=4.4Ω，激磁阻
抗Rm＝712Ω，Xm＝900Ω，电动机的机械损耗
pΩ=100W，额定负载时的杂散损耗 pΔ=100W。试
求额定负载时电动机的转速，电磁转矩，输出转矩，
定子和转子相电流，定子功率因数和电动机的效率。
定子功率因数为：
（2）转子电流和激磁电流
（3）定，转子损耗
（4）输出功率和效率
（5）额定负载时的转速
解：
s = (ns-nN) /ns = 750-730/750=0.02667
[例5-2]
有一台50HZ、三相、四极的感应电动机转子的转 差率s=5%，试求： （1）转子电流的频率； （2）转子磁动势相对于转子的转速；
（3）转子磁动势在空间的转速。
解 (1)转子电流的频率
f2 = sf1 =0.05×50=2.5Hz
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5.2 三相感应电动机的磁动势和磁场
一、空载运行时的磁动势和磁场
1.空载运行时的磁动势
空载运行时， 定子磁动势基本上就是产生气隙主磁 场的激磁磁动势，定子电流就近似等于激磁电流。 计及铁心损耗时，磁场在空间滞后于磁动势以铁心
损耗角，如图5-6所示。
2. 主磁通和激磁阻抗
主磁通是通过气隙并同时与定、转子绕组相交链的磁通， 它经过的磁路(称为主磁路)包括气隙、定子齿、定子轭、 转子齿、转子轭等五部分．如图5-7所示。 气隙中的主磁场以同步转速旋转时，主磁通 m 将在定子 每相绕组中感生电动势 E1
转子磁动势波F2 气隙磁场Bm 转子
e2 i2
n Te
返回
F1
Bm ( m )
F2
X
ns
B F I1 m
ns
Z
a
' I 2
Im
n
C
90 2
A
x
' I 2
Y
F2
定、转子磁动势的空间矢量图和定、转子电流相量图
返回
R1
X1
n
sX 2
R2
U1
f1
I1
sE2
f2
I 2s