电机学之异步电机1
单相异步电机 原理
单相异步电机原理
单相异步电机是一种常见的电动机，其工作原理主要基于磁场的旋转。
首先，在单相异步电机中，有一对定子绕组，称为主绕组。
这对定子绕组中的一条绕组与电源相连接，另一条绕组与一组电容器并联连接。
在电源供电的情况下，电容器会产生一个相位差，从而在定子绕组中形成一个旋转磁场。
其次，单相异步电机中还有一个旋转子，它位于定子绕组内部，并与定子绕组之间存在一定的间隙。
当旋转子静止时，由于旋转子的形状不对称，定子绕组中的旋转磁场将产生一个磁力，使得旋转子开始转动。
然而，单相异步电机由于缺乏旋转磁场的自激励，无法自动启动运行。
因此，在启动过程中，通常需要一种辅助装置来帮助启动电机。
例如，可以通过加装一个起动绕组或者一个辅助磁极来产生旋转磁场，并通过电容器来实现相位差。
综上所述，单相异步电机的工作原理主要基于磁场的旋转，通过定子绕组中的旋转磁场产生磁力，使得旋转子开始转动。
单相异步电机工作原理
单相异步电机工作原理
单相异步电机是一种常用的交流电动机，其工作原理基于感应电动机的原理。
该电机的结构简单，由转子和定子组成。
定子是由两个互相垂直的绕组构成，一个是主绕组，通过外部交流电源供电；另一个是辅助绕组，通过电容器与主绕组串联连接。
转子由导磁性较好的材料制成，铝制转子是常用的材料。
当外部交流电源接通后，定子主绕组中产生的磁场会引起铝制转子中异步电动势的感应。
由于电动势的存在，转子中也会形成一个反向的磁场。
这两个磁场之间的相互作用会导致转子受到一个旋转力矩的作用。
由于对称性的缺失，单相异步电机无法实现自启动，因此需要通过其他方式实现转子的旋转。
常见的方式是通过附加的起动绕组或者通过外部的帮助装置（如起动电容器）来产生起动转矩。
一旦转子运动起来，它就能够以同步速度旋转。
在单相异步电机的工作过程中，仍然会有滑差存在。
滑差是指转子的转速与同步转速之间的差值。
滑差越大，电机的转矩也越大。
通常情况下，滑差会影响电机的效率和性能。
总结起来，单相异步电机的工作原理是利用定子主绕组产生的磁场与转子中的异步电动势相互作用，从而产生一个旋转力矩。
通过适当的起动装置和滑差的存在，单相异步电机能够实现稳定的运行。
永磁三相异步电机
永磁三相异步电机
永磁三相异步电机是一种常用的电动机，具有高效、节能、环保等特点。
其工作原理是利用永磁体产生磁场，通过改变输入的电流相位来控制电机的旋转。
与传统的电励磁电机相比，永磁电机具有更高的效率和可靠性，因此被广泛应用于各种领域，如工业自动化、电动汽车、风力发电等。
永磁三相异步电机由定子和转子两部分组成。
定子是电机的固定部分，由铁芯和绕组组成，绕组通电后会产生磁场。
转子是电机的旋转部分，由永磁体和导磁体组成，永磁体产生磁场，导磁体引导磁场。
当电流通过定子绕组时，会产生旋转磁场，该磁场与转子永磁体的磁场相互作用，从而驱动电机旋转。
永磁三相异步电机具有许多优点。
首先，由于采用了永磁体，电机的结构简单、体积小、重量轻，且具有较高的功率密度。
其次，永磁电机的效率高、节能效果好，能够显著降低能源消耗和运行成本。
此外，永磁电机的可靠性高、寿命长，能够减少维护成本和使用寿命。
最后，永磁电机的动态响应速度快、控制精度高，能够实现高精度的控制和快速的调节。
综上所述，永磁三相异步电机具有高效、节能、环保等优点，因此在工业自动化、电动汽车、风力发电等领域得到了广泛应用。
未来随着技术的不断发展，永磁三相异步电机将会有更广阔的应用前景和更大的发展潜力。
异步电机的工作原理
异步电机的工作原理
异步电机是一种常见的交流电动机，它广泛应用于工业生产、家用电器以及各种机械设备中。
异步电机的工作原理是基于电磁感应和磁场作用的相互作用，下面将详细介绍异步电机的工作原理。
首先，异步电机由定子和转子两部分组成。
定子是由绕组和铁芯构成的，绕组上通有交流电流，产生旋转磁场；而转子则是由绕组和铁芯构成，绕组通有感应电流，感应电流与定子的旋转磁场相互作用，从而产生转矩，使电机转动。
其次，当三相交流电源加在定子上时，定子中会产生旋转磁场。
这个旋转磁场的产生原理是基于三相交流电的相位差，使得定子绕组中的电流产生正弦分布，从而产生旋转磁场。
而转子中的绕组则感应出感应电流，感应电流与旋转磁场相互作用，产生转矩，从而使得转子跟随旋转磁场一起旋转。
再者，根据法拉第电磁感应定律，当磁通量发生变化时，会产生感应电动势。
在异步电机中，由于转子绕组感应出的感应电流是由定子旋转磁场产生的，所以转子绕组中会产生感应电动势。
这个感应电动势会产生感应电流，感应电流与旋转磁场相互作用，从而产生转矩，使得转子跟随旋转磁场一起旋转。
最后，异步电机的工作原理是基于电磁感应和磁场作用的相互作用。
当定子上通有交流电流时，产生旋转磁场；而转子中感应出感应电流，感应电流与旋转磁场相互作用，产生转矩，使得转子跟随旋转磁场一起旋转。
这样，异步电机就能够实现动力传递和机械运动。
总之，异步电机是一种广泛应用的电动机，其工作原理是基于电磁感应和磁场作用的相互作用。
通过定子和转子之间的相互作用，异步电机能够实现动力传递和机械运动，为各种机械设备的正常运行提供了重要的动力支持。
电机学第5章 异步电机基本理论
32
二、转子堵转时的电磁关系
– 异步电机正常运转时总是要旋转的，但是在转子不动
用 时，各种电磁关系也存在。先分析转子不动时的情况
，有助于理解其电磁物理过程
使 – 从电路分析角度来看，转子静止时的异步机的电路与 习 变压器副边短路时的变压器的电路相似
学 供 仅
33
– 定转子基波磁动势空间相对静止
8
定子铁心
用
转子铁心
使
习
学
供
仅
9
用 使 习 学 供 仅
10
用 定子冲片 使 习 学 供 仅
11
定子
使用 线圈 习 学 供 仅
12
用 使铭牌 习 学 机壳 供 仅
13
用 – 转子 • 转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分 使 • 转子绕组： –笼型转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导 习 条，形成一个多相对称短路绕组。 –绕线转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在 学 转子铁心槽内。 • 其他部件：轴，轴承，风扇等 供 仅
用 通大小的主要因素
– 比如，槽口宽在槽口漏磁通小；端部长，则端部
习使 漏磁通大 学
供 仅
26
用 – 励磁电流与励磁磁动势 • 异步电动机转子绕组开路时的定子电流与变压器一 使 样，由两部分组成 » 用来产生主磁通 0 的无功分量 I0r 习 » 用来供给铁心损耗的有功分量 I0a I0 I0r I0a 学 由于I0r I0a，所以I0基本为一无功性质电流，即I0 I0r 供 仅
学习 子导体感应电动势和电流。 供 3.电磁力：转子载流（有功分
量电流）体在磁场作用下受电
仅 磁力作用，形成电磁转矩，驱
动电动机旋转。
3
异步电动机矢量控制
19
3、定子绕组轴系的变换 (A B C )
下图表示三相异步电动机定子三相绕组A、C、C和与之等效的二相
异步电动机定子绕组 、 中各相磁势矢量的空间位置。三相的A轴
与二相的 轴重合。
B
假设当二者的磁势波形按正弦分 布，当二者的旋三相绕组和二相绕
12
矢量变换控制的基本思想和控制过程可用框图来表示：
旋转坐标系
静止坐标系
控制通道
ω* ψ*
控制器
iT* iM*
旋转变换 A-21
iα*
iβ*
2/3相变换
iA*
i
*
B
iC*
A
-1 1
变频器
iT iM 旋转变换
iα iβ 3/2相变换 iA iB i C
M
A2
A1
反馈通道
以下任务是，从交流电机三相绕组中分离产生磁通势的直流分量和产生 电磁转矩的直流分量，以实现电磁解耦。解耦的有效方法是坐标变换。
组的瞬时磁势沿 、 轴的投影
β
N3iB
N2iα N2iβ
α N3iA A
应该相等。（N2、N3为匝数）
C N3iC
3/2变换
N 2ia
N3iA
N3iB
cos
2
3
N 3iC
cos
4
3
2
4
N 2i 0 N3iB sin 3 N3iC sin 3
20
经计算整理，得：
i
N3 N2
i
A
1 2
iB
1 2
第八章 异步电动机矢量控制
主要内容：
矢量控制的基本思想 坐标变换 异步电动机在不同坐标系下的数学模型 异步电动机矢量控制系统举例
电机学 异步电机
5.2异步电机的基本工作原理
当异步电机定干绕组接到三相电源上时， 定子绕组中将流过三相对称电流，隙中将 建立基波旋转磁动势，从而产生基波旋转 磁场，其同步转速决定于电网频率和绕组 的极对数
这个基波旋转磁场在短路的转子绕组（若是 笼型绕组则其本身就是短路的，若绕线式转子则 通过电刷短路）中感应电动势并在转子绕组中产 生相应的电流，该电流与气隙中的旋转磁场相互 作用而产生电磁转矩。由于这种电磁转矩的性质 与转速大小相关，下面将分三个不同的转速范围 来进行讨论。
电机学
异步电机
第五章 异步电机
异步电机是一种交流电机，也叫感应电
机，主要作电动机使用。异步电动机广泛 用于工农业生产中，例如机床、水泵、冶 金、矿山设备与轻工机械等都用它作为原 动机，其容量从几千瓦到几千千瓦。日益 普及的家用电器，例如在洗衣机、风扇、 电冰箱、空调器中采用单相异步电动机， 其容量从几瓦到几千瓦。在航天、计算机 等高科技领域，控制电机得到广泛应用。 异步电机也可以作为发电机使用，例如小 水电站、风力发电机也可采用异步电机。
将式（5．13）、式（5．14）代人式 （5．1）中，得到
式（517）表明，在al。一0时，转子磁动势人的 大小、性质与a1。＝0时相同，即转子自动势矢 量民与al。无关，只是转于绕组相电动势、相电 流相对于a。。一0的工况均滞后了a1。电角度 （见式（5．15》。；这对研究转子的电气性能
无任何影响。庐于转子是通过转子磁动势而影响 走子，因此可以认定a；。等于任何值时定子方各
放置两个瑞环，分别把所有的导体伸出粮
外部分与端环联接起来。如果去掉铁心， 则剩下来的绕组的形状就像一个松鼠笼子。 这种笼型绕组可以用钢条焊接而成，见图4， 也可以用铝浇铸而成，见图5。
电机学知识点总结
电机学知识点总结电机，作为现代工业和日常生活中不可或缺的设备，其背后的电机学知识体系庞大而复杂。
下面我们来对电机学的重要知识点进行一番梳理。
首先，电机的分类是我们需要了解的基础。
电机主要分为直流电机和交流电机两大类。
直流电机结构相对简单，调速性能好，常用于对调速要求较高的场合，比如早期的电车和一些工业生产中的调速系统。
交流电机则又包括异步电机和同步电机。
异步电机结构简单、价格低廉、运行可靠，在工农业生产中应用广泛，像常见的风机、水泵大多采用异步电机驱动。
同步电机的转速与电源频率严格同步，具有功率因数可调等优点，常用于大型发电厂以及需要高精度转速控制的场合。
电机的工作原理是电机学的核心内容之一。
直流电机是依靠通电导体在磁场中受到电磁力的作用而转动。
其电磁转矩的大小与电枢电流和磁通成正比。
对于交流电机，异步电机是基于电磁感应原理工作的，定子绕组中通以三相交流电产生旋转磁场，转子绕组中的导体在旋转磁场的作用下产生感应电流，从而受到电磁力使转子转动。
同步电机则是通过转子磁场与定子旋转磁场的相互作用实现同步运行。
在电机的结构方面，无论是直流电机还是交流电机，都由定子和转子两大部分组成。
定子是电机的固定部分，主要包括定子铁芯、定子绕组等。
转子是电机的旋转部分，其结构形式则因电机类型的不同而有所差异。
例如，直流电机的转子有电枢铁芯、电枢绕组和换向器等；异步电机的转子有鼠笼式和绕线式两种，鼠笼式转子结构简单，绕线式转子则可以通过外接电阻来调节转速。
电机的参数也是非常重要的知识点。
比如，直流电机的主要参数有电枢电阻、电枢电感、励磁电阻和励磁电感等。
这些参数对于分析电机的性能和设计控制系统都有着至关重要的作用。
交流电机的参数则包括定子电阻、定子电感、转子电阻、转子电感以及互感等。
电机的运行特性是我们关注的重点之一。
直流电机的运行特性包括转速特性、转矩特性和效率特性等。
通过对这些特性的分析，可以了解电机在不同负载下的性能表现。
三相异步电动机知识全集(精)
第8章三相异步电动机的工作特性和参数测定原理简述一、基本方程式和等效电路异步电机定子绕组所产生的旋转磁场，以转差速度切割转子导体，在转子导体中感应电势，产生电流，转子导体中的电流与定子旋转磁场相互作用而产生电磁转矩，使转子旋转。
当转子的转速与定子旋转磁场的转速相等时，定、转子之间没有相对切割，转子中就没有电流，也就不能产生转矩。
因此转子的转速一定要异于磁场的转速，故称异步电机。
由于异步而产生的转矩称为异步转矩。
当时，为电动机运行；时为发电机运行；当即转子逆着磁场方向旋转时，它是制动运行。
异步电机绝大多数都是作为电动机运行。
其转矩和转速（转差率）曲线，如图8-1所示。
由《电机学》中可知，将转子边的量经过频率折算和绕组折算，可得到异步电机的基本方程式为：式中转差率是异步电机的重要运行参数，为折算到定子一边的转子参数，也就是从定子上测得转子方面的数值。
由方程式可以画出相应的等效电路，如图8-2所示。
当异步电动机空载时，，。
附加电阻。
图8-2中转子回路相当开路；当异步电动机堵转时，，，附加电阻，图8-2转子回路相当短路，这就和变压器完全相同。
因此异步电机也可以通过空载实验和堵转（短路）实验来求出异步电机的等效电路中的各参数。
二、空载实验由空载实验可以求得励磁参数，以及铁耗和机械损耗。
实验是在转子轴上不带任何机械负载，转速，电源频率的情况下进行的。
用调压器改变试验电压大小，使定子端电压从逐步下降到左右，每次记录电动机的端电压、空载电流和空载功率，即可得到异步电动机的空载特性，如图8-3所示。
图 8-3 空载特性图 8-4 铁耗和机械耗分离空载时，电动机的输入功率全部消耗在定子铜耗、铁耗和转子的机械损耗上。
所以从空载功率中减去定子铜耗，即得铁耗和机械耗之和，即式中为定子绕组每相电阻值，可直接用双臂电桥测得。
机械损耗仅与转速有关而与端电压无关，因此在转速变化不大时，可以认为是常数。
铁耗在低电压时可近似认为与磁通密度的平方成正比。
电机学第6章 三相异步电机的功率、转矩和运行性能
习 TN为额定负载转矩
TN=PN/ΩN
供学 ③ 起动点：s=1 ，n=0，转子 仅 静止，Tem= Tst 。
sm
R2
R12 X1σ X 2σ 2
Tmax
4f1 R1
m1 pU12
R12
X1σ
X
2 σ
2
2014/11/11
10
起动转矩的几个重要结论
用 Tst
2πf1[(R1
pm1U 12 R2' R2' )2 ( X1σ
很低；
用
使 • 随着负载电流增大，输入电流中的有功分量也增大，功率因数逐渐升
高；
习 • 在额定功率附近，功率因数达到
最大值。
学
供 • 如果负载继续增大，则导致转子
漏电抗增大（漏电抗与频率成正比
仅 ），从而引起功率因数下降。
2014/11/11
16
五、效率特性
P2
用 P2 pcu1 pcu 2 pFe p pad
供学习使 Tem
Pem 1
m1 pU12
R2 s
2f1
R1
R2 s
2
X1σ
X
2 σ
2
仅 1. Tem与U12成正比。
2. f1↑→ Tem ↓。
3. 漏电抗Xk↑→ Tem↓。
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。
电机学 第九章异步电机的理论分析与运行特性
转子静止时的异步电机
1、电压平衡式
以下标l和2区别定子和转子电路的各物理量，各种 数量均取每相值。 从电路分析角度来看，转子不动时的异步电机的电 路方程与次级侧短路时的变压器的电路方程相似
U1 E1 I1 r1 jx1 0 E I r jx
可嵌放成型线圈 大型低压电动机
绝缘放置可靠、 绕组下线方便 高压电动机
3．定子绕组
定子绕组通常应用双层短距绕组，小型电机可应 用单层绕组。
3、机座
作用：主要起固定和支撑定子铁心，要求有足够的 机械强度和刚度
二、转子
转子铁心——磁路，一般由硅钢片叠成。在转子铁心 上开有槽，以供放置或浇注转子绕组。 转子绕组——感应电势、流过电流和产生电磁转矩 转轴
一、异步电动机的定子
定子铁心——磁路部分，放置定子绕组。
一般采用导磁性能良好和比损耗小的电工硅钢片叠 成。
为了嵌放定子绕组，在定子铁心内圆冲出许多形状相 同的槽——定子槽。
定子绕组——电路部分——感应电势。
机座——固定和支撑定子铁心。
1. 定子铁心
散嵌绕组
2．定子槽形
成型绕组
效率和功率因数较高 绕组嵌线工艺复杂 小容量及中型低压电机
转子绕组有m2相，磁势振幅
N2kN 2 m2 F2 * 0.9 * I2 2 p N1k N 1 m1 励磁磁势 Fm * 0.9 * Im 2 p
静止时：f1=f2（磁势速度为同步速一致），磁 势平衡式
N1kN 1 N1k N 1 N2kN 2 m1 m1 m2 * 0.9 * I m * 0.9 * I1 * 0.9 * I2 2 p 2 p 2 p
电机学习题与解答 2 异步电机1
第五章 三相异步电动机基本工作原理和结构5-2 为什么异步电动机的转速一定小于同步转速？答： 由上题知，异步电动机的转向n 与定子旋转磁场的转向n 1相同，只有n<n 1（异步电动机），即转子绕组与定子旋转磁场之间有相对运动，转子绕组才能感应电动势和电流，从而产生电磁转矩。
若转速上升到n=n 1，则转子绕组与定子旋转磁场同速、同向旋转，两者相对静止，转子绕组就不感应电动势和电流，也就不产生电磁转矩，电动机就不转了。
5-3 试述“同步”和“异步”的含义？答： “同步”和”异步”是个相对概念，是指交流旋转电动机的转速n 对旋转磁场的转速n 1而言，若n= n 1为同步电机，n ≠n 1为异步电机。
5-4 何谓异步电动机的转差率？在什么情况下转差率为正，什么情况为负，什么情况下转差率小于1或大于1？如何根据转差率的不同来区别各种不同运行状态？答：异步电机转差率s 是指旋转磁场转速n 1与转子转速 n 之间的转速差（n 1-n ）与旋转磁场转速n 1的比率，即11n n n s -=。
当n< n 1时，转差率为正（s>0），n> n 1时转差率为负（s<0）； 当n 1>n>0时，转差率s<1；当0>n>∞时，转差率s>1;当+∞>s>1 时为电磁制动运行状态，当1>s>0时为电动机运行状态，当0>s>-∞时为发电机运行状态。
5-6 三相异步电动机在正常运行时，它的定子绕组往往可以接成星形或角形。
试问在什么情况下采用这种或那种接法？采用这两种连接方法时，电动机的额定值（功率、相电压、线电压、相电流、线电流、效率、功率因数、转速等）有无改变？答：380/220V ，Y/△接线的三相异步电动机，每相绕组所受的电压均为220V ，故当电源线电压为380V 时定子绕组接成Y 接线，当电源电压为220V 时，定子绕组接成△形接线。
三相异步电动机的工作特性和参数测定
三相异步电动机的工作特性和参数测定原理简述一、基本方程式和等效电路异步电机定子绕组所产生的旋转磁场，以转差速度切割转子导体，在转子导体中感应电势，产生电流，转子导体中的电流与定子旋转磁场相互作用而产生电磁转矩，使转子旋转。
当转子的转速"与定子旋转磁场的转速®相等时，定、转子之间没有相对切割，转子中就没有电流，也就不能产生转矩。
因此转子的转速一定要异于磁场的转速，故称异步电机。
由于异步而产生的转矩称为异步转矩。
当时，为电动机运行；心叫时为发电机运行；当"0即转子逆着磁场方向旋转时，它是制动运行。
异步电机绝大多数都是作为电动机运行。
其转矩和转速（转差率）曲线，如图8-1所示。
由《电机学》中可知，将转子边的量经过频率折算和绕组折算，可得到异步电机的基本方程式为：s=tttt式中转差率&是异步电机的重要运行参数际*二为折算到定子一边的转子参数，也就是从定子上测得转子方面的数值。
由方程式可以画出相应的等效电路，如图8-2所示。
当异步电动机空载时，"対®,。
附加电阻。
图8-2中转子回路相当开路；当异步电动机堵转时附加电阻，图8-2转子回路相当短路，这就和变压器完全相同。
因此异步电机也可以通过空载实验和堵转（短路）实验来求出异步电机的等效电路中的各参数。
X —*(S-4)、空载实验由空载实验可以求得励磁参数丘护汎以及铁耗0珂和机械损耗戸门。
实验是 在转子轴上不带任何机械负载，转速，电源频率V"的情况下进行的。
用调压器改变试验电压大小，使定子端电压从（U3）S 逐步下降到°'3^左右，每次记录电动机的端电压久、空载电流珀和空载功率喘，即可得到异步电动机的空载特性珀'%=讯如所示。
图8-3空载特性图8-4铁耗和机械耗分离空载时，电动机的输入功率全部消耗在定子铜耗、铁耗和转子的机械损耗上。
所以从空载功率中减去定子铜耗，即得铁耗和机械耗之和用，即式中尽为定子绕组每相电阻值，可直接用双臂电桥测得。
电机学上册复习重点第3篇异步电机
8．简述异步电动机的工作原理。
9．试说明异步电动机的调速方法及主要特点。
三、选择
1.绕线式三相异步电动机，转子串电阻起动时（）。
A起动转矩增大，起动电流增大；B起动转流电机的三相绕组串联起来，通交流电，则合成磁势为。
答：脉振磁势。
5.三相合成磁动势中的五次空间磁势谐波，在气隙空间以基波旋转磁动势的转速旋转，转向与基波转向，在定子绕组中，感应电势的频率为，要消除它定子绕组节距 =。
答：1/5,相反，f1,
6．如果异步电动机运行时转差率为 ，则电磁功率、机械功率和转子铜耗之间的比例是
答 输出的机械功率，减小
13.若异步电动机的漏抗增大，则其起动转矩，其最大转矩。
答减小，减小
14.铁心饱和程度增加，则异步电机的激磁电抗 。
答减小
15.绕线型异步电动机转子串入适当的电阻，会使起动电流，起动转矩。
答减小，增大
16、异步电动机的空载激磁电流比变压器大的原因是________________。（异步电动机存在气隙）
答定子电流的频率为 ，转子电流的频率为 ，定子磁动势以 速度切割定子，以（ ）速度即 速度切割转子；转子磁动势也以 速度切割定子，以 速度切割转子。定、转子基波磁动势同步旋转，相对静止。
7.绕线式异步电动机在转子回路串电阻起动时，为什么既能降低起动电流，又能增大起动转矩？所串电阻是否越大越好？
答从等效电路可以看出，增加转子电阻使总的阻抗增加了，所以起动电流减小。转子电阻增加，使得 提高；起动电流减小使得定子漏抗电压降低；电势 增加，使气隙磁通增加。起动转矩与气隙磁通、起动电流、 成正比，虽然起动电流减小了，但气隙磁通和 增加，使起动转矩增加了。
异步电机的效率一般是多少_异步电机的等效电路有哪几种
异步电机的效率一般是多少
异步电动机的输出功率与输入功率之比。
通常用百分数表示。
异步电动机的效率一般为75%-92%，影响电动机效率的因素有很多，根本原因是其内部损耗：效率=（输入功率-损耗功率）/输入功率。
异步电动机的效率也随负载的大小而变化。
空载运行时效率为零，负载增加，效率随之增大，当负载为0.7～1倍额定负载时，效率最高，运行最经济。
异步电机的等效电路有哪几种
假定
1、疏忽空间和时刻的谐波
2、疏忽磁丰满
3、疏忽铁损
电机学中把转子侧的量折算到定子侧，折算的准则：坚持电机气隙磁通不变，可是这种办法不是仅有的，例如按定子总磁链安稳的准则进行折算，按转子总磁链安稳的准则进行折算。
其间按转子总磁链安稳的准则进行折算，有首要意义。
下图为通用稳态等效电路
时异步电机稳态等值电路
时励磁回路代表电机的气隙磁链其电路是电机学中的等值电路
时的杰出转子磁链的”T-1”型等值电路励磁回路代表转子总磁链，用于剖析转子磁链守恒的状况，电路和向量图如下
“T-1”型等值电路的相量图如下。
异步电机等效电路的简化(精)
2 Xm 2 Rk R1 R2 (Xm X2 ) 2 R2
X k X 1
X m R X X 2 X m 2 2 2 (Xm X2 ) 2 R2
2 2
（ 1 ）对于一般电机， X1＝X 2
利用空载 X 0 X m X 1 试验 X m X 0 X 1
P 1 P 2 pcu1 pFe pcu 2 pmec pad 0 P2 p
cu1
p p
pFe pcu2 pmec pad 0
第五章 异步电机 23
《电机学》
※ 功率流程图
P1
Pem pCu2 pad pmec
P2
pCu1
pFe1
※异步电动机的功率平衡方程：
2 P0 pCu1 P0 m1I 0 R1 pFe
《电机学》
第五章 异步电机
12
4、参数计算
Z0
U 0 I 0
空载时的额定相 电压及相电流
p0 R0 m1 I 02
X 0 Z 02 R02
电动机空载，转子支路近似开路
X 0 X m X 1 X m X 0 X 1
pm1 N1k N 1 cos 2 CM m I 2 cos 2 Tem m I2 2
异步电机
转矩系数：
(电机结构参数所决定的常数)
《电机学》
第五章 异步电机
33
pm1 N1k N 1 cos 2 CM m I 2 cos 2 Tem m I2 2
pCu 2 sPem
or
Pmec Pem
1 s R2 s 1 s R2 s
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例 13－2 一台 50Hz下运行的4极异步电动机，额定转速nN=1425r/min，转子电路参数R2=0.02W， X2=0.08W，定转子每相有效匝数比ke=10，当E1=200V时，求： （1）起动时，转子绕组每相的 E2、I2、cosj2 及转子频率 f2;
& I &+ 2 = I & I 1 m ki
mNk ki = 1 1 w1 m2 N 2 k w 2
& I 2 I& = 1L ki
N
n
n1
N
n
n1
F1L
n
n1
F2
n
F0
F1
n1
Fm
S
S
13－4 异步电动机电势平衡 一、定子电势平衡方程
I2 U 1 I1 F m F 1 F 1
+I ¢= I I 1 2 m
I& 1 & U 1
R1
X1s
& E 1
& ¢ E 2
¢ X2 s
R2¢
¢ I& 2
1- s ¢ R2 s
m1 , N1 , kw1 , f1
m1 , N1 , kw1 , f1
四、 T形等效电路
将感应电势用阻抗压降形式表示。 将定转子电路合并起来，合成一个完整的T形等效电路。
= E = (R + jX ) I = Z I E 1 2 m m m m m
变压器相比较，异步机的Zm要小， Z1要大。
I& 1 & U 1
R1
X1s
¢ X2 s
R2¢
¢ I& 2
Rm I& m Xm
& ¢ & E 2 = E1
1- s ¢ R2 s
五、近似等效电路
I& 1
R1 R1
磁转矩与转子转向相反，起阻碍作用。
N
n
n1
n < 0, s > 1
n
n1
S
发电运行状态：原动机拖动转子致其转速 n 高于定子磁场
的转速 n1, 电磁转矩与转子转向相反，起阻碍作用。
N
n
n1
n > n1, s < 0
n
n1
S
13－2
异步电动机的基本结构
一、异步电机的大致结构
定子与同步电机定子结构类似：圆筒形叠片结构，内圆有
电机中的实际旋转磁场(合成磁场)为定转子磁场的矢量和。 合成磁场对应的合成磁通量(主磁通F)、合成磁动势(激磁
磁势Fm)大小由电源电压U1决定，保持不变。
理想空转时，转子转速与定子磁场同步，不切割磁力线， 转子电流为0， Fm全部为空载时的定子磁势F0 。 加载后，转子减速并且切割定子磁场，感应出转子电流I2 并产生转子磁势F2 ，瞬间改变了电机内的合成磁势Fm 。
型号举例：Y 132 S－4 ， 中心高为132mm；短机座；4极。
例13-1 一台异步电动机，铭牌丢失，已知其容量为11kW，额
定电压为380V，测得负载时转速为1460r/min， 试： (1)判断其极数；(2)求转差率；(3)估算工作电流 解： (1) 从转速判断，同步转速为1500r/min,其极数为：
Y
Z
定子绕组接三相对称交流电时产生圆
形旋转磁场。 转子导体切割旋转磁场，能感应出电 势和电流。 载流的转子绕组在磁场受到电磁力的
C
B
X
作用，产生电磁转矩拖动转子旋转。异
步电机又称感应电机。
二、异步电机的转差率
异步电机转子转速 n 与定子旋转磁场转速 n1 之间存在着 转速差 n = n1 － n , n与n1的比值称为转差率 s 。 转子不动时 s = 1; 理想空载时 s = 0; 电动运行时 0 < s < 1 。
I& 1 & U 1
R1
X1s
& E 1
& E 2s
X 2s s
R2
I& 2
m1 , N1 , kw1 , f1
m2 , N 2 , kw2 , f 2
二、频率折算
转子不动时时s =1，f2 = f1 。 用一个不动的转子等效代替一个转差率为s的实际旋转转子， 就可以统一频率。
I& 2 = & & & E sE E 2s 2 2 = = 1- s ÷ R2 + jX 2s s R2 + jsX 2s s 骣 ç R + R2 ÷ + jX 2s ç 2 ÷ ç 桫 s
不如绕线式。 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。
三、异步电动机铭牌数据
额定电压:UN
额定电流:IN 额定功率:PN 额定转速: nN 额定频率: fN
额定效率: hN
额定功率因数: cosjN
PN 3U NP I NPhN cos j 3U N I NhN cos j
s=
R2 s 骣 R2 ÷ 2 ç + X ÷ ç 2 s ç 桫 s÷
2
2
= 0.2425
f 2 = sf1 = 50Hz E2 s = sE2 = 1V
E2 骣 R2 ÷ 2 ç + X ÷ ç 2 s ç 桫 s÷
2
（2）额定运行时
n1 - nN = 0.0500 n1
I2 =
cos j 2 =
但Fm在U1不变时最终还要回到原值。结果是定子磁势发生
了改变，由空载时的F0 变为F1 ，变化量称为负载分量F1L 。 F1L应该刚好抵消F2 ，以维持合成磁势不变。 F2对应于转子电流I2 ，F1L对应于定子电流的负载分量I1L 。 即I1L随着I2的改变而改变。
二、异步电动机的磁势平衡
60 f1 转速为 p pn psn1 sf1 转子磁场：转子中交流电的频率为 f 2 60 60 60 f 2 60sf1 n2 sn1 转速为 p p n1
转子本身转速为 n 转子磁场的绝对转速为
n n2 n sn1 n1
结论：异步电机定转子产生的电气旋转磁场同步。
E1 4.44 N1 f1kw1F1 E1 4.44 N1 f1kw1F1 X 1 I1
R1I 1
&= - E &+ (R + jX ) I&= - E &+ Z I& U 1 1 1 1s 1 1 1 1
二、转子电势平衡方程
I1 F 1
E2 s 4.44 N 2 f 2 kw2F1 E2 s 4.44 N 2 f 2 kw2F1 X 2 s I 2
电机学 Electric Machinery
（异步电机基本理论）
西安交通大学电气工程学院 苏少平
2011.8
概
述
就数量而言，异步电机是产量最大、应用领域最广泛的机种。 异步电机结构简单、成本低、操作方便、坚固耐用，是电动 机家族中最为实用的类型。 近年来，随着风电等可再生能源的大力发展，异步电机作为
13-6 功率平衡和转矩平衡
一、功率流程
pCu1
pFe
¢ X2 s
pCu 2
R2¢
pD + pm
R1
X1 Rm
P1
& U 1
PM
Xm
1- s ¢ R2 s
PW
P2
二、功率平衡方程
P 1 = m1U1 I1 cos j
1
PCu1 = m1 R1 I12
2
2 PFe = m1 Rm I m
¢ R2 ¢ PM = P 1 - pCu1 - pFe = m1 I 2 s 2 1- s ⅱ P R2 W = m1 I 2 s
= 0.9806
= 49.0290A
f 2 = sf1 = 2.5Hz
13－5
异步电动机等效电路和相量图
一、绘制异步电动机等效电路时遇到的问题
(1)定转子电路的频率不相同； (2)定转子边的相数、匝数、绕组系数均不相等，与变压器类 似，定转子等效电路无法连接在一起。 频率折算和绕组折算是解决以上问题的途径。
发电机运行又有了用武之地。
电力电子技术的发展更使得异步电机脱掉了“调速性能不好” 的帽子，应用将更加广泛。 本章主要介绍：异步电机的工作原理、结构、方程式、相量 图、等效电路、电磁转矩、工作特性等基本理论知识。
13-1 异步电机的工作原理及运行状态 一、异步电动机的工作原理
A
模型图：定子有三相对称交流绕组， 转子有对称多相短路绕组。
槽，槽内嵌放三相对称交流绕组，用来产生旋转磁场。
转子是圆柱体叠片结构，表面有槽，槽内嵌放短路的多相 绕组，产生电流和电磁转矩。 还有一些结构部件：机座、端盖、风扇、轴、轴承等。 定转子之间的气隙很小，但对电机的性能影响很大。
气隙
定子
转子
二、异步电机的按结构分类
鼠笼式异步电动机：结构简单，坚固，成本低，运行性能
（2）额定转速下转子绕组每相的 E2s、I2、cosj2及转子频率 f2。
解： （1）起动时 s =1
E2 =
R2 s
E1 = 20V ke
I2 =
E2 骣 R2 ÷ 2 ç + X ÷ ç 2 s ç 桫 s÷
2
= 242.5356A
cos j 2 =