电工技术(第二版)-电子教案 第六章 电动机
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解： 根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转 速的关系可知：n0=1000 r/min , 即 p=3 额定转差率为
n0 n s 100% 1000 975 100% 2.5% 1000 n0
4. 旋转磁场的大小
U1 4.44k1 f1 N1
式中中的 k1 和 N1 对某固定电动机是个定值，只要 U1 和 f1 一定，旋转磁场的每极磁通 几乎不变。因此，在 f1 U1 三相电源的频率 和每相电压 恒定不变的条件下，异 步电动机的旋转磁场是个稳定的磁场。
磁极旋转
导线切割磁力线产生感应电动势
e B l v
磁感应强度 导线长度
（右手定则）
切割速度
闭合导线产生电流 i
N
通电导线在磁场中受力
n0 f
f B l i
（左手定则）
n
e i
S
结论： 1. 线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致 2. 线圈比磁场转得慢
n n0
异步
n0 f
N
n
i e
三相异步电动机的结构和工作原理
电动机的分类
鼠笼式 交流电动机 异步机 同步机 绕线式
电动机
直流电动机 他励、并励、串励、复励
一、基本结构
1. 定子 定子是由定子铁心、定子绕 组和机座组成。 2. 转子 由转子铁心、转子绕组和转 轴三部分组成。
线绕式 鼠笼式 转子
定子绕组
（三相）
定子
A Y Z
C
B
X
S
3. 转差率
由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场 旋转的方向一致，但转子转速 n 不可能达到与旋转 磁场的转速相等，即 异步电动机 n n0 如果: n n0 转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切 割转子导条 无转子电动势和转子电流 无转矩 因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。 旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与 旋转磁场的同步转速之比称为转差率。
3000(转/分） 1500(转/分） 1000(转/分）
电动机转速和旋转磁场同步转速的关系
电动机转速（额定转速）:
n
电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但 异步电动机
n n1
提示：如果
n n1
转子与旋转磁场间没有相对运动 无转子电动势（转子导体不切割磁力线） 无转子电流 无转距
例 一台三相异步电动机，其额定转速 n=975 r/min，电源频率 f1=50 Hz。试求电动机的 极对数和额定负载下的转差率。
Y
ZN '
C S
B'
C
Z'
t 0
A'
t 60
60 f n1 (转/分） p
Im
i A i B iC
t
三相异步电动机的同步转速
60 f n1 (转/分） p
同步转速
极对数
每个电流周期 磁场转过的空间角度
( f 50Hz)
n1
p 1
p2 p3
360 180 120
鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较： 鼠笼式： 结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改 变电动机的机械特性。
绕线式： 结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子 外加电阻可人为改变电动机的机械特性。
二、工作原理
磁铁
（一） 转动原理
n0
N
f
e方向用 右手定则 确定
n
e i
S
闭合 线圈
f方向用 左手定则 确定
B X
C
C
A'
Y
iA
A
A Y'
Z'
X A' Z' X'
C' Z Y' Y B' B
iC
iB
Im
C'
X'
N
B
C
S
S
N
A'
Y
X
i A i B iC
B'
C
t
Z
极对数
t 0
p2
极对数和转速的关系
A Y'
Z
A
30
B
C'
X'
N
C S'
NZ
n0
X'
X
X
S
S
N
A'
鼠笼转子
机 座
3.气隙
异步电动机定子与转子之间的空气间隙称为气隙， 异步电动机的气隙比同容量直流电动机的气隙小得多。 在中、小型异步电动机中，气隙一般为0.2 ～1.5mm 左右。 异步电动机的励磁电流是由电网供给的，气隙的 变化通常会使励磁电流变化，从而影响电动机的功率 因数。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。
第六章 电动机
6.1 三相异步电动机的结构和工作原理
6.2 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性
6.3 三相异步电动机的使用
6.4 单相异步电动机
6.5 同步电动机简介
6.6 直流电动机简介
本章要求：
了解三相异步电动机的转动原理 掌握三相异步电动机的启动与制动方法
掌握三相异步电动机的机械特性
第一节
Y
Im
B
iC
iB
C
A Y
N
Z
t 0
合成磁场方向：
C
B
S
X
向下
iA
同理分析，可得 其它电流角度下 的磁场方向：
iB
iC
t
Im
n1
A Y CS X
60
Z
n1
Y C
A
n1
Z
Y C B
A Z B X
N
B
X
t 60
t 120
t 180
2. 旋转磁场的旋转方向 旋转方向：取决于三相电流的相序。
iA
iB
iC
t
iA
iC
iB
t
Im
Im
n1
改变电机的旋转方向：换接其中两相。
n1
3. 旋转磁场的转速 一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°。
电流频率为 f Hz，则磁场1/f秒旋转1圈，每秒旋 转f圈。每分钟旋转：
n1 60 f (转/分）
n1称为同步转速
f 50Hz, n1 3000 转/ 分
转差率s
n0 n s n 100% 0
转子转速亦可由转差率求得
n (1 s )n0 异步电动机运行中: s (1 ~ 9)%
电动机额定运行时，其转差率(称额定转差 率) sN 很小，一般中小型电动机的 sN =2%～ 6%；而在启动瞬间，n 0 ，则 s 1 。
极对数（P）的概念
iA
Z
A
A
Y
N
Z
X Y
iC
iB
C B
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
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
C'
A X A' Z' X'
iC
iB
Y'
Z B'
Y BLeabharlann Y' C' X' B'
Z
A
Z'
（二）三相异步电动机的旋转磁场 1. 旋转磁场的产生
(•)电流出
A Y
n1
Z
B
异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极
i A I m sin t
iB I m sin t 120
iC I m sin t 240
C
iA
iB
iC
t
Im
X
()电流入
iA
Z
A
iA
iB
iC
t
X
n0 n s 100% 1000 975 100% 2.5% 1000 n0
4. 旋转磁场的大小
U1 4.44k1 f1 N1
式中中的 k1 和 N1 对某固定电动机是个定值，只要 U1 和 f1 一定，旋转磁场的每极磁通 几乎不变。因此，在 f1 U1 三相电源的频率 和每相电压 恒定不变的条件下，异 步电动机的旋转磁场是个稳定的磁场。
磁极旋转
导线切割磁力线产生感应电动势
e B l v
磁感应强度 导线长度
（右手定则）
切割速度
闭合导线产生电流 i
N
通电导线在磁场中受力
n0 f
f B l i
（左手定则）
n
e i
S
结论： 1. 线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致 2. 线圈比磁场转得慢
n n0
异步
n0 f
N
n
i e
三相异步电动机的结构和工作原理
电动机的分类
鼠笼式 交流电动机 异步机 同步机 绕线式
电动机
直流电动机 他励、并励、串励、复励
一、基本结构
1. 定子 定子是由定子铁心、定子绕 组和机座组成。 2. 转子 由转子铁心、转子绕组和转 轴三部分组成。
线绕式 鼠笼式 转子
定子绕组
（三相）
定子
A Y Z
C
B
X
S
3. 转差率
由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场 旋转的方向一致，但转子转速 n 不可能达到与旋转 磁场的转速相等，即 异步电动机 n n0 如果: n n0 转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切 割转子导条 无转子电动势和转子电流 无转矩 因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。 旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与 旋转磁场的同步转速之比称为转差率。
3000(转/分） 1500(转/分） 1000(转/分）
电动机转速和旋转磁场同步转速的关系
电动机转速（额定转速）:
n
电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但 异步电动机
n n1
提示：如果
n n1
转子与旋转磁场间没有相对运动 无转子电动势（转子导体不切割磁力线） 无转子电流 无转距
例 一台三相异步电动机，其额定转速 n=975 r/min，电源频率 f1=50 Hz。试求电动机的 极对数和额定负载下的转差率。
Y
ZN '
C S
B'
C
Z'
t 0
A'
t 60
60 f n1 (转/分） p
Im
i A i B iC
t
三相异步电动机的同步转速
60 f n1 (转/分） p
同步转速
极对数
每个电流周期 磁场转过的空间角度
( f 50Hz)
n1
p 1
p2 p3
360 180 120
鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较： 鼠笼式： 结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改 变电动机的机械特性。
绕线式： 结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子 外加电阻可人为改变电动机的机械特性。
二、工作原理
磁铁
（一） 转动原理
n0
N
f
e方向用 右手定则 确定
n
e i
S
闭合 线圈
f方向用 左手定则 确定
B X
C
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A'
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A
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i A i B iC
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Z
极对数
t 0
p2
极对数和转速的关系
A Y'
Z
A
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B
C'
X'
N
C S'
NZ
n0
X'
X
X
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S
N
A'
鼠笼转子
机 座
3.气隙
异步电动机定子与转子之间的空气间隙称为气隙， 异步电动机的气隙比同容量直流电动机的气隙小得多。 在中、小型异步电动机中，气隙一般为0.2 ～1.5mm 左右。 异步电动机的励磁电流是由电网供给的，气隙的 变化通常会使励磁电流变化，从而影响电动机的功率 因数。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。
第六章 电动机
6.1 三相异步电动机的结构和工作原理
6.2 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性
6.3 三相异步电动机的使用
6.4 单相异步电动机
6.5 同步电动机简介
6.6 直流电动机简介
本章要求：
了解三相异步电动机的转动原理 掌握三相异步电动机的启动与制动方法
掌握三相异步电动机的机械特性
第一节
Y
Im
B
iC
iB
C
A Y
N
Z
t 0
合成磁场方向：
C
B
S
X
向下
iA
同理分析，可得 其它电流角度下 的磁场方向：
iB
iC
t
Im
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A Y CS X
60
Z
n1
Y C
A
n1
Z
Y C B
A Z B X
N
B
X
t 60
t 120
t 180
2. 旋转磁场的旋转方向 旋转方向：取决于三相电流的相序。
iA
iB
iC
t
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iC
iB
t
Im
Im
n1
改变电机的旋转方向：换接其中两相。
n1
3. 旋转磁场的转速 一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°。
电流频率为 f Hz，则磁场1/f秒旋转1圈，每秒旋 转f圈。每分钟旋转：
n1 60 f (转/分）
n1称为同步转速
f 50Hz, n1 3000 转/ 分
转差率s
n0 n s n 100% 0
转子转速亦可由转差率求得
n (1 s )n0 异步电动机运行中: s (1 ~ 9)%
电动机额定运行时，其转差率(称额定转差 率) sN 很小，一般中小型电动机的 sN =2%～ 6%；而在启动瞬间，n 0 ，则 s 1 。
极对数（P）的概念
iA
Z
A
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Z
X Y
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C B
C
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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
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
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A X A' Z' X'
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A
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（二）三相异步电动机的旋转磁场 1. 旋转磁场的产生
(•)电流出
A Y
n1
Z
B
异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极
i A I m sin t
iB I m sin t 120
iC I m sin t 240
C
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()电流入
iA
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