电机拖动第五章--异步发电机
06电机拖动第五章异步电机二2 共26页
pCu1
m1
I
2 1
R1
sPe——转差功率
动
pFe
m1
I
2 m
R
m
基 础
Pe
m1E2 I 2
cos 2
m1I 22
R2 s
转速n越低，转差 率s越大，即转差 功率越大，则转
pCu 2
m1I 22 R2
sPe
子铜耗就越大
Pmech
Pe
拖 动
• 负载增大时：P2增加、I2增大以产生更大的电磁功率，故 s也增大、n稍有下降
基
础 • 一般转子铜耗很小，额定负载时：s≈1.5%～5%，则
n≈(0.985～0.95)ns
——异步电动机的转速特性为一条稍向下倾斜的曲线。
11
2、定子电流特性 I1f(P2)
I1 Im(I2)
电 机 • 空载时：定子电流几乎全部为励磁电流Im 学 • 负载增大时：P2增加、n下降、I2′增大，故I1随之增大 及 ——异步电动机的定子电流几乎随P2按正比例增加。 拖
空载特性曲线
16
2、励磁参数、铁耗及机械损耗的确定
（1）机械损耗和铁耗的分离 电
机 学
• 空载时，s≈0、I2≈0
及
p 10m 1I1 2R 1pF epm ech
拖
动
p 10m 1I1 2R 1pF epm ech
基
础 • 铁耗与磁密平方、即与端电压平方成正比
• 机械损耗仅与电动机转速有关，空载时可认为是恒值
17
（2）励磁参数的确定
• 空载时，s≈0
异步发电机ppt课件
1.5 鼠笼发电机
鼠笼电机实例：400kW 高压电机(10kv)结构 转子
17
1.5 鼠笼发电机
定子
18
1.5 鼠笼发电机
带绕组定子铁心
19
1.5 鼠笼发电机
电机总装配
20
目 录 Content
一、异步发电机 Asynchronous Generator 2二、、双双馈馈发发电电机机DDoouubblyly--FFeeddGGeenneerraattoorr
目前成熟的应用广泛的控制方案： DTC控制和VC控制。
2.3 宜兴公司双馈风力发电机
2.3 宜兴公司双馈风力发电机
宜兴发电机型号的含义
型号 含义
1.5MW
SKYF1500/4-2 SKYF1500/4-3 SK---双馈 Y----异步 F----发电机 1500功率ｋW 4----级数
2MW SKYF2080/4
2.2 双馈发电机的特点
2.2 双馈发电机的特点
1. 配套变频器的容量小。 由于定子直接与电网连接，转子采用变频器供电，因此，系统 中的变频器容量仅取决于发电机运行时的最大转差功率，一般 发电机的最大转差率为25%~35%，因而变频器的最大容量仅为 发电机额定容量的1/4~1/3。这样，系统的总体配置费用就比 较低。
2.1 双馈发电机的工作原理
a. 亚同步发电运行 nr ＜n1时 ， （即 0＜S＜1） f2取正号，如果忽 略各种 损耗，则发电机的能量关 系为：
P电磁=P机械+P转差
P上网=P电磁 （定子馈电，转子由变 频器
提供励磁）
定子发电
转子需要吸收有功
2.1 双馈发电机的工作原理
b. 超同步发电运行 nr ＞ n1时， （即 S＞1） f2取负号，如果忽略各种 损耗，则发电机的能量 关系为：
第5章 三相异步电动机的基本原理(电机及拖动基础)
第五章三相异步电动机的基本原理主要讲授内容：三相异步电动机的工作原理、结构、运行特性、等效电路、参数测量、转矩转差的关系等，是必须掌握的内容，使本课程的重点。
是在现代工业中正被大量应用的机电能量转换装置，是后续课程《电力拖动》课程的基础。
讨论：三相异步电动机What？三相异步电动机的用途、结构？How？三相异步电动机的工作原理？第一节三相异步电动机的结构及额定参数一、异步电动机的主要用途和分类用途：异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械。
异步电动机的优点：结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高和具有适用的工作特性。
采用现代电力电子功率器件和计算机技术可得到良好的调速性能。
已经取代直流电动机，成为应用广泛的调速系统。
异步电动机的缺点：功率体积比较小。
功率因数较差。
直接接电网运行时，必须从电网里吸收滞后的励磁电流，使它的功率因数总是小于１。
通过控制器可以使这一缺点得到改善。
异步电动机运行时，定子绕组接到交流电源上，转子绕组自身短路，由于电磁感应的关系，在转子绕组中产生电动势、电流，从而产生电磁转矩。
所以，异步电机又叫感应电机。
二、异步电动机的分类从不同角度看，有不同的分类法：（1）按定子相数分有①单相；②三相异步电动机。
（2）按转子结构分有①绕线式；②鼠笼式。
后者又包括单鼠笼、双鼠笼和深槽式异步电动机。
此外，根据电机定子绕组上所加电压的大小，又有高压、低压异步电动机之分。
从其它角度看，还有高起动转矩、高转差率、高转速异步电机等等。
异步电机也可作为异步发电机使用。
单机使用时，常用于电网尚未到达的地区，又没有同步发电机的情况，或用于风力发电等特殊场合上。
在异步电动机的电力拖动中，异步电机回馈制动时，即运行在异步发电机状态。
风叶铁心绕组轴承滑环绕线电动机转子笼型绕组导条端环1、异步电动机的定子：异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组三个部分组成的。
（1）定子铁心：是电动机磁路的一部分，装在机座里。
驱动电机内部构成ppt课件
《电机学》 第五章 异步电机
1
前言
一、异步电机（感应电机）的用途和类型
用途：异步电机主要用作电动机，是应用最广泛的一种 电动机，在动力负载中，异步电动机的使用约占85％左 右； 在工业农业方面，拖动各类机械——三相异步电机； 在家用电器方面的电扇、电冰箱、空调机等——单相 异步电机； 作异步发电机使用，多是单机使用，常用于电网尚未 到达的地区，或用于风力发电等特殊场合。
特点：可在转子回路串入附加电阻，改善起动性能、
调节转速。
了解知识：三个末端
联接在一起，三个始
端分别与装在转轴上
但与转轴绝缘的三个
滑环相联接，沿环外
缘又与三个静止的电
刷相接触，电刷再和
外电路联接。借此，
转子绕组既能自身短
路又能把附加电阻引
入转子电路以改善电
动机的运行性能
《电机学》 第五章 异步电机
14
4. 电磁力作用在转子上将产生电磁转矩，并驱动转子 旋转（n)。
根据以上电磁感应原理，异步电动机也叫感应电 动机。
《电机学》 第五章 异步电机
22
异步电动机特点
转子实际n与旋转磁场n1 不相等。 旋转磁场的转速用n1表示，称为同步转速； 转子的实际转速用n表示 定义转差Δ n=n1-n。
气隙大：磁阻大，励磁电流大，功率因数低。 气隙小：为了降低电机的空载电流（励磁电流），
提高电机的功率因数，气隙应尽可能地小。 如果把感应电机看作变压器，显然，气隙愈小则
定子和转子之间的相互感应作用就愈好。但是气 隙过小，将使装配困难和运行不可靠，因此允许 采用的最小气隙是受加工可能性及机械安全考虑 所能达到的最小值所限制。
状相同的槽。槽形：半闭合（小型机，绕组为圆导 线）、半开口（低压中型机，绕组为成型线圈） 、 开口槽（高压大、中型机，绕组为用绝缘带包扎并 浸漆处理过的成型线圈）。
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。
电机及应用第二版第五章三相异步电动机的电力拖动课件
由前面分析知：
cos2
R2
s R22 ( X 20 )2
U1 4.44K1 f1N1Φm
由此得电磁转矩公式
T
C
R22
sR2 (sX 20 )2
U12
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电磁转矩公式
T
C
R22
sR2 (sX 20 )2
U12 f1
由公式可知
1.
T
与定子每相绕组电压
U
2 1
成正比。U
改变转子附加电阻R´2 可实现调速。
过载系数(能力) Tm
TN
一般三相异步电动机的过载系数为
1.8 ~ 2.2
工作时必须使TL <Tm ，否则电机将停转。
I2 I1 电机严重过热而烧坏。
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3. 起动转矩 Tst 电动机起动时的转矩。
n0 n
T
C
R22
sR2 (sX 20 )2
1
T
2. 当电源电压 U1 一定时，T 是 s 的函数。
3. R2 的大小对 T 有影响。绕线型异步电动机可外
接电阻来改变转子电阻R2 ，从而改变转距。
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二、机械特性曲线
根据转矩公式 得特性曲线：
T
Tm
T
C
R22
sR2 (sX 20 )2
U12 f1
nn1N n
Ts t
)
硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。
软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，
起动特性好。
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(2) R2 变化对机械特性的影响
n
异步电机的电力拖动课件
异步电机可以通过变频器等控 制设备进行调速，满足不同工 业生产的需求。
异步电机在交通运输中的应用
异步电机在交通运输领域主要用于地铁、轻轨、动车等城市轨道交通车辆的牵引系 统。
异步电机具有高可靠性、高效率和长寿命等优点，能够为城市轨道交通提供稳定、 安全的动力。
通过先进的控制技术，异步电机可以实现精确的速度和位置控制，提高交通运输的 安全性和效率。
电力拖动系统的基本要求
稳定性
01
电力拖动系统应具有较好的稳定性，能够抵抗 负载变化和干扰因素的影响，保持稳定的运行
状态。
机械特性
03
电力拖动系统的机械特性应与生产机械的负载 特性相匹配，以保证电动机能够高效地驱动生
产机械运转。
调速范围与精度
02
根据生产工艺要求，电力拖动系统应具有较宽 的调速范围和较高的调速精度，以满足生产机
异步电机的电力拖动课件
$number {01}
目 录
• 异步电机的基本原理 • 电力拖动系统概述 • 异步电机在电力拖动中的应用 • 异步电机的控制技术 • 异步电机的维护与保养 • 案例分析
01
异步电机的基本原理
工作原理
异步电机是一种利用电磁感应原理工作的电机，其工作原理基于磁场和电流之间 的相互作用。当电流通过电机定子绕组时，产生旋转磁场，该磁场与转子导体相 互作用，产生转矩，使转子转动。
异步电机转子的转速与旋转磁场的转速不同步，因此被称为异步电机。异步电机 具有结构简单、运行可靠、价格便宜等优点，广泛应用于工业、农业、交通运输 等领域。
结构特点
异步电机主要由定子、转子和轴承等部分组成。定子是电机 的固定部分，主要作用是产生旋转磁场；转子是电机的旋转 部分，主要作用是传递转矩；轴承则是连接定子和转子的支 撑部件。
电机与拖动第五章自测题答案
电机与拖动第五章⾃测题答案（⼀）填空题：1. 当s在0～1范围内，三相异步电动机运⾏于电动机状态，此时电磁转矩性质为驱动转矩，电动势的性质为反电动势；在 -∞～0范围内运⾏于发电机状态，此时电磁转矩性质为制动转矩，电动势的性质为电源电动势。
2. 三相异步电动机根据转⼦结构不同可分为笼型异步电动机和绕线型异步电动机两类。
3. ⼀台六极三相异步电动机接于50H z的三相对称电源，其s=0.05，则此时转⼦转速为950r/min，定⼦旋转磁动势相对于转⼦的转速为50r/min，定⼦旋转磁动势相对于转⼦旋转磁动势的转速为0r/min。
4. ⼀个三相对称交流绕组，2p=2，通⼊f=50H z的对称交流电流，其合成磁动势为圆形旋转磁动势，该磁动势的转速为3000r/min。
5. ⼀个脉动磁动势可以分解为两个幅值和转速相同⽽转向相反的旋转磁动势。
6. 为消除交流绕组的五次谐波电动势，若⽤短距绕组，其节距y应选为4/5τ，此时基波短距系数为0.951。
7. 三相异步电动机等效电路中的附加电阻为是模拟总机械功率的等值电阻。
8. 三相异步电动机在额定负载运⾏时，其转差率s⼀般在1. 不管异步电动机转⼦是旋转还是静⽌，定⼦旋转磁动势和转⼦旋转磁动势之间都是相对静⽌的。
（√）2. 三相异步电动机转⼦不动时，经由空⽓隙传递到转⼦侧的电磁功率全部转化为转⼦铜损耗。
（√）3. 改变电流相序，可以改变三相旋转磁动势的转向。
（√）4. 通常，三相笼型异步电动机定⼦绕组和转⼦绕组的相数不相等，⽽三相绕线转⼦异步电动机的定、转⼦相数则相等。
（√）5. 三相异步电动机转⼦不动时，转⼦绕组电流的频率与定⼦电流的频率相同。
（√）（三）选择题：1. 若在三相对称绕组中通⼊i u=I m sinωt，i v=I m sin(ωt+120o)， i w=I m sin(ωt-120o)的三相电流，当ωt=210o时，其三相基波合成磁动势的幅值位于：（③）① u相绕组轴线上；② v相绕组轴线上；③ w相绕组轴线上；④在三相绕组轴线之外的某⼀位置。
电机与拖动教案
电机概述电机的定义电机是一种能实现机电能量转换的电磁装置，是电动机和发电机的统称。
将电能转换为机械能的电机称为电动机。
将机械能转换为电能的电机称为发电机；将机械能转换为电能的电机称为发电机。
工作原理电磁感应定律、电磁力定律及电流的磁效应。
构造的一般原则用适当的导磁和导电材料构成能互相进行电磁感应的电路和磁路，以产生电磁功率和电磁转矩，达到能量转换的目的。
电机分类旋转电机：动力电机：交流电机感应电机：感应发电机感应电动机同步电机：同步电动机同步发电机同步补偿机直流电机直流发电机直流电动机微特电机：伺服电动机、步进电动机、测速发电机变压器：电力变压器升压变压器、降压变压器特种变压器自耦、三绕组、互感器第一章直流电机直流电机优缺点：优点：启动性能和调速性能好，过载能力大。
缺点：存在电流换向问题，结构工艺复杂，使用有色金属多，价格昂贵，运行可靠性差直流电机发展形势随着近年来电力电子学和微电子学的迅速发展，将逐步被交流调速电动机取代，直流发电机则正在被电力电子器件整流装置取代。
但在今后一个相当长的时期内，直流电机仍将在许多场合继续发挥作用一、直流电机的工作原理直流发电机的工作原理：简单分析一台电机原则上既可以作为发电机运行，也可以作为电动机运行，只是外界的条件不同而已。
如用原动机拖动直流电机的电枢，而电刷上不加直流电压，则电刷端可以引出直流电动势作为直流电源，可输送电能，电动机将机械能变换成电能而成为发电机；如在直流电机的两电刷端上，加上直流电压，将电能输入，电机即可拖动生产机械，将电能变换成机械能而成为电动机。
一台电机，即可作为发电机运行，又可作为电动机运行，这是直流电机的可逆原理二、直流电机的结构由两个主要部分组成：静止部分（称为定子），主要用来产生磁场转动部分（称为转子）是机电能量转换的枢纽在定转子之间，有一定的气隙称为气隙三、直流电机的铭牌：额定值四、直流电机的磁场1、直流电机的空载磁场2、直流电机负载时的磁场及电枢反应3、直流电机的换向五、直流电机的感应电势和电磁转矩1、感应电势Ea=CeΦn电机的电枢电动势Ea与每级磁通Φ成正比，与电枢转速n成正比2、电磁转矩T=CTΦIa电磁转矩与每级磁通和电枢电流的乘积成正比六、直流电机的工作特性1、电压平衡方程式2、转矩平衡方程式3、功率平衡方程式第二章、直流电动机的电力拖动一、电力拖动系统的运动方程T-TL=GD2/375 dn/dt可确定系统的状态方程式中各量正负号确定的规则二、生产机械的负载转矩特性恒转矩负载特性：TL的大小不变恒功率负载特性：TL与转速n成反比风机泵类负载特性：TL与转速的平方成正比三、他励直流电动机的机械特性1、机械特性的一般表达式2、固有机械特性条件：当U=UN，Φ=ΦN, R=0时的机械特性特点：硬特性3、人为机械特性电枢串电阻的人为特性特点：1）n0不变2）β变大，稳定性能变差降低电压的人为特性特点：1）n0与电源电压成正比2）β不变弱磁的人为特性特点：1）n0变大2）β变大四、他励直流电动机的启动电动机的启动要求：启动转矩足够大启动电流不可太大他励直流电动机的启动主要是设法减小启动电流电动机的启动方式分为直接启动、降压启动、电枢回路串电阻启动直流电动机一般不能直接启动他励直流电动机的启动方法有电枢串电阻启动和降低电压启动五、他励直流电动机的调速1、调速的基本概念2、调速指标3、他励直流电动机的调速方法1）电枢串电阻调速特点：向下调速，有级调速，稳定性能变差，损耗大2）降低电枢电压调速特点：向下调速、无级调速，稳定性能不变，效率高3）弱磁调速特点：向上调速，有级调速，稳定性能变差，损耗大，受换向限制六、他励直流电动机的制动制动的特征是电磁转矩T与转速n的方向相反制动的作用：1、减速2、匀速下放重物他励直流电动机的制动方法有：能耗制动、反接制动、回馈制动第三章变压器一、变压器的构造变压器是一种利用电磁感应工作的静止的装置，其主要功能是将交变电压变为同一频率的另一种或几种交流电压。
异步发电机原理
异步发电机原理
异步发电机是一种常见的发电机类型，也被称为感应发电机。
它是一种电动机或发电机，通过电磁感应原理产生电能。
与同步发电机不同，异步发电机的转速取决于负载和电
源提供的电流和电压，因此它没有与电源同步的转速。
异步发电机的工作原理很简单，通常由一个外部电源直接供电，这个电源提供了一个
旋转磁场。
这个旋转磁场通过电机转子上的电磁感应产生一个旋转力矩，使其旋转。
当转
子旋转时，它在定子上产生一个感应电动势，这个感应电动势通过定子绕组中的电阻和电
感产生电流，这个电流创造了定子和转子之间的回转磁场，与转子的磁场相互作用，使转
子继续旋转，并维持电机的运动。
虽然异步发电机的转速不会与电源同步，但它的转速仍然受到电压和负载的影响。
当
负载增加时，电机需要更多的电流来维持运动，这会导致电机的转速下降。
同样地，当电
压降低时，电机也需要更多的电流来维持运动，这也会导致转速降低。
因此，异步发电机
通常需要调整电流和电压，以保持正常运行。
尽管异步发电机的转速不是很稳定，但它具有一些重要的优点。
首先，异步发电机比
同步发电机更简单和更便宜。
它们不需要多种控制系统和复杂的同步器，因此成本更低。
其次，异步发电机的转速可以自动适应电源变化和负载变化，不需要人为干预。
这使它们
更适合于工业应用，尤其是在经常需要变负载的情况下。
总的来说，异步发电机是一种简单而可靠的发电机类型，通过电磁感应原理产生电能。
虽然它的转速不是很稳定，但它具有一些重要的优点，包括成本低和自适应电源变化和负
载变化。
第五章三相异步电动机绕组试题及答案
6.★将一台三相交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。
7.★对称交流绕组通以正弦交流电时，υ次谐波磁势的转速为。
答：
8.三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：对
14.交流电机励磁绕组中的电流为交流量。（）
答：错
15.交流绕组采用短距与分布后，基波电势与谐波电势都减小了。（）
答：对
16.交流绕组连接时，应使它所形成的定、转子磁场极数相等。（）
答：对
17.电角度为p倍的机械角度。（）
答：对
四、简答（每题3分）
1.★★有一台交流电机，Z=36，2P=4，y=7，2a=2，试会出：
答： ，f,0, ,0
10.★某三相两极电机中，有一个表达式为δ=F COS（5ωt+ 7θS）的气隙磁势波，这表明：产生该磁势波的电流频率为基波电流频率的倍；该磁势的极对数为；在空间的转速为；在电枢绕组中所感应的电势的频率为。
答：5，5p, ，f1
二、选择填空（每题1分）
1.当采用绕组短距的方式同时削弱定子绕组中五次和七次谐波磁势时，应选绕组节距为。
五、计算
1.额定转速为每分钟3000转的同步发电机，若将转速调整到3060转/分运行，其它情况不变，问定子绕组三相电动势大小、波形、频率及各相电动势相位差有何改变？
答：本题题意为转速升高(升高 倍)
（1）频率
f∝n (p=c),故频率增加1.02倍。
(2)大小
(N、kw、Φ0=C),电动势增加1.02倍。
(3)大小：
《电机与拖动》部分作业题解答
第一章 直流电机1-3 直流发电机和直流电动机中的电磁转矩 T 有何区别？它们是怎样产生的？而直流 发电机和直流电动机中的电枢电动势， E a 又有何区别？它们又是怎样产生的？解：直流发电机的电磁转矩 T 是制动性质的，直流电动机的电磁转矩 T 是驱（拖）动 性质的， 它们都是由载流导体在磁场中受到的电磁力， 形成了电磁转矩； 直流发电机的电枢 电动势 E a 大于电枢端电压 U ，直流电动机的电枢电动势 E a 小于电枢端电压 U ，电枢电动势 E a 都是运动导体切割磁场感应产生的。
1-4 直流电机有哪些主要部件？各起什么作用？ 解：直流电机的主要部件有定子：主磁极（产生主极磁场） 、机座（机械支撑和导磁作 用）、换向极（改善换向） 、电刷（导入或导出电量） ；转子：电枢铁心（磁路的一部分，外 圆槽中安放电枢绕组） 、电枢绕组（感应电动势，流过电流，产生电磁转矩，实现机电能量 转换）、换向器（与电刷一起，整流或逆变）1-5 直流电机里的换向器在发电机和电动机中各起什么作用？ 解：换向器与电刷滑动接触，在直流发电机中起整流作用，即把线圈（元件）内的交变 电整流成为电刷间方向不变的直流电。
在直流电动机中起逆变作用， 即把电刷间的直流电逆 变成线圈（元件）内的交变电，以保证电动机能向一个方向旋转。
1-6 一台 Z2 型直流发电机， P N 145kW ,U N 230V , n N 1450r /min, 求该发电机1-7 一台 Z2 型直流发电机， P N 160kW ,U N 220V, N 90%,n N 1500r / min,求该额定电流是多少？1-10 电枢反应对气隙磁场有何影响？ 解：电枢反应使合成磁场发生畸变，磁路饱和时有去磁作用。
1-11 有一台四极直流电机，电枢绕组为单叠整距绕组， 每极磁通为 3.5× 10-2Wb ，电枢总导线数 N=152，转速 n 1200 r / min 。
电机学5
第五章 异步电机5．1 什么叫转差率？如何根据转差率来判断异步机的运行状态？ 转差率为转子转速n 与同步转速1n 之差对同步转速1n 之比值11n n n s -=0s <为发电机状态。
01s <<为电动机状态，1s >为电磁制动状态。
5．2 异步电机作发电机运行和作电磁制动运行时，电磁转矩和转子转向之间的关系是否一样？怎样区分这两种运行状态？ 发电机运行和电磁制动运行时，电磁转矩方向都与转向相反，是制动转矩；但发电机的转向与旋转磁场转向相同，转子转速大于同步速，电磁制动运行时，转子转向与旋转磁场转向相反。
5．3 有一绕线转子感应电动机，定子绕组短路，在转子绕组中通入三相交流电流，其频率为1f ，旋转磁场相对于转子以p f n /6011=（p 为定、转子绕组极对数）沿顺时针方向旋转，问此时转子转向如何？转差率如何计算？假如定子是可转动的，那么定子应为顺时针旋转（与旋转磁场方向相同）但因定子固定不动不能旋转，所以转子为逆时针旋转。
11n n n s +=（n 为转子转速）5．4 为什么三相异步电动机励磁电流的标幺值比变压器的大得多？在额定电压时异步机空在电流标么值为30﹪左右，而变压器的空载电流标么值为50﹪左右。
这是因为异步机在定子和转子之间必须有空隙，使转子能在定子内圆内自动转动，这样异步机的磁路磁阻就较大，而变压器磁路中没有气隙，磁阻小，因此，相对变压器而言，异步电动机所需励磁磁动势大，励磁电流大。
5．5 三相异步电机的极对数p 、同步转速1n 、转子转速n 、定子频率1f 、转子频率2f 、转差率s 及转子磁动势2F 相对于转子的转速2n 之间的相互关系如何？试填写下表中的空格。
1601f Pn =11n n n s -=21f sf =2F 相对于转子的转速21n n n =- 2F 相对于定子的转速1n5．6 试证明转子磁动势相对于定子的转速为同步速度1n 。
异步发电机原理
异步发电机原理
异步发电机原理是指利用电磁感应原理和异步运行原理来实现能量转换的一种电机。
它由定子和转子两部分组成，定子上有三相绕组，通以三相交流电源，而转子则通过电磁感应的力与定子的磁场互作用而转动。
在工作时，定子中的三相绕组通以三相电流，产生旋转磁场。
转子中的导体条（又称偶极体）由于转子与定子的相对运动而在磁场中感应出交变的感应电动势，从而形成感应电流。
这个感应电流产生的磁场与定子磁场异步，导致了转子产生了电磁力，在此推动下，转子开始旋转。
由于转子运动速度稍慢于旋转磁场的旋转速度（即转差），因此称之为异步发电机。
转子和定子之间的转差产生了转子上的涡流损耗和转子转矩，使发电机能够将机械能转化为电能输出。
异步发电机的运行原理是基于电磁感应和磁场之间的相互作用。
当异步发电机投入电源后，电流通过定子绕组时，产生一个空间旋转磁场。
而转子中的导体条则被此旋转磁场感应出交变的感应电动势，并在此感应电动势驱动下转动。
通过这种方式，异步发电机将机械能转换为电能输出。
同时，在输出电源的情况下，也可以将电能转换为机械能，实现异步发电机的驱动。
总的来说，异步发电机通过电磁感应和异步运行原理，实现了能量的转换。
它具有结构简单、可靠性高、成本较低等优点，被广泛应用于发电、输电、驱动等领域。
第五章 异步电动机的电力拖动
一、物理表达式
TCTm'2co2s
异步机的转矩系数 CTpm1N 21kw1
co2 s(R 2 R /s 2 )/2sX 2 2R 2 2 R 2 s2X 2 2co2s
m ——异步机每极磁通
2019/11/8
电机及拖动基础
22
博学明德 经世致用
2．电•源Ua反nn接div的Teer反sciht接yn制oolf动oSgcyience
勤奋向上 求实创新
为了L迅ia速o停ni车ng或反向，可将定子两相反接，工作点由A
转移到B此时转差率为
sn1(n) n1n1
n1
n1
在两相反接时 ，电动机的转矩为－T，与负载转矩共同作用下， 电动机转速很快下降，这相当于图中机械特性的BC段。
勤奋向上 求实创新
结论： and Technology
1当电源L频ia率on及in电g机其他参数不变时，Tm U而12 与s m 无关U 1；
2当 U 1 、 f1 及其它参数不变时，sm R2'
而
Tm
与
R
' 2
无关；
四、机械特性曲线的绘制
几个特殊点：
1）起始点A；2）额定工作点B；
3）同步转速点H；
电机及拖动基础
3
• University of Science
博学明德 经异机步械世电特致动性用机的 勤奋向上 求实创新
Τ二em 、参aL2ni数adof1表nT[ei(n达Rcg1h式npoR lsom 2'g)1y2U 12(X R1s2' X2')2]
临界转差率
sm
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率。全部转换为内部损耗。
5.4 异步电动机的基本结构
三相异步电动机的结构主要由定子和转子两部分组成，
定、转子之间有一空气间隙，称为气隙。
一、定子
定子主要包括定子铁芯、定子绕组和机 座三个部分组成。定子铁芯和电机磁路的一 部分，为减小铁芯损耗，一般由0.5mm厚的硅 钢片叠压而成。定子铁芯内圆周均匀地冲有 许多形状相同的槽，用以嵌放定子绕组。第五章 Nhomakorabea异步电动机
5.1 异步电动机的工作原理
异步电动机在结构上由定子和转子两部分组成，二者之 间留有很小的气隙。定子铁芯槽内嵌放三相对称绕组，转子 绕组则是闭合的。 右图为异步电动机的工作原理 图。当定子三相对称绕组接入交流 电流，绕组中便流过三相对称电流， 将建立定子三相合成旋转磁动势， 并产生定子旋转磁场。由于转子导体 与定子旋转磁场存在相对运动，转子
二、发电机运行状态（s＜0）
当异步电机由原动机驱动，使转子转速高于旋转磁场的 同步转速时，即n＞n1，s ＜0。由于转子导体切割旋转磁场
图：异步电机三种运行状态 (a)电磁制动状态；(b)电动机状态；(c)发电机状态
的方向与电动机状态时相反，则导体的感应电动势和电流的方
向与电动机相反。电磁转矩方向与转子转向相反，为制动转矩。
导体切割磁场产生感应电动势，并在闭合的转子绕组中产生
电流。载流的转子绕组在磁场的作用下，受到电磁力的作用，
形成电磁转矩，驱动转子以转速n沿着旋转磁场的方向旋转。 如果转轴带上机械负载，电动机便拖动机械负载做功，将输
入的电功率转换为轴上的机械功率。
异步电动机转子转速n不能等于定子旋转磁场的转速n1， 即n＜n1。因为，如果n=n1，转子与定子旋转磁场之间就不存
二、转子
转子主要包括转子铁芯、转子绕组和转轴等部件。按转 子绕组型式分为鼠笼式和绕线式两种。
1、鼠笼式转子
鼠笼式转子的绕组由嵌放在转子铁心槽内的金属导条和 两端的短路环组成。
2、绕线式转子
绕线式转子绕组的构成与定子绕组类似。转子绕组用绝 缘导线绕制而成并嵌放在转子槽内，连接成三相对称绕组， 可以接成星形和三角形。 绕线式转子的绕组连接到三个固定在转轴上的铜环，通 过电刷引出。可以在转子绕组传入阻抗，以改善电机的启动 性能或者调节转速。
•
•
•
在相对运动，转子绕组就不能产生感应电动势和电流，也就
不能产生感应电动势和电流，也就不能产生电磁力和电磁转 矩，转子不能继续转动。因此，异步电动机运行的必要条件 是转子转速与定子旋转磁场转速之间存在一定差异。“异步” 之名，由此而来。
5.2 异步电机的转差率
异步电机定子旋转磁场转速n1与转子转速n之差
接成Y形；如果电源线电压为220V时，接成△形；定子绕组
每相绕组的额定电压总为220V。
5.6 正反转控制电路
• 正转：合上开关S，接通电源，按下正转按钮 SB1，正转控制电路接通，电流流过的路径是电 源U相→停止按钮SB3→正转按钮SB1→接触器常 闭辅助触点KR→接触器线圈KF→热继电器FR常闭 触点→电源W相。接触器线圈KF带电，其主触点 KF闭合，电动机与电源接通，通入定子绕组的 电源相序为U→V→W，电动机起动正转运行。 停止：按下按钮SB3，控制电路断电，交流接触 器线圈KF失电，电动机停下来。 反转：按下反转按钮SB2，反转控制电路通电， 接触器线圈KR带电，其主触点KR闭合，此时通 入电动机定子绕组电源的相序为W→V→U，电 动机反转。 接触器KF（KR）的常开触点与按钮SB1（SB2） 并联，起自保持（自锁）作用，而KF（KR）的 常闭辅助触点串联在反转（正转）控制电路中， 起联锁（互锁）作用，以防止因误操作而使两 只接触器主触点同时闭合所造成的短路事故。
5.3 异步电机的三种工作状态
一、电动机状态（ 0＜s＜1 ） 当0＜n＜n1时，即0＜s＜1时，转子导体以与n相反的方 向切割旋转磁场，导体中将产生感应电动势和电流。由左手 定则可知，载流的转子导体与气隙磁场相互作用产生一个与 转子转向同方向的拖动转矩，拖动转子旋转，电机从电网吸 收电功率，输出机械功率。
n n1 n
称为转差。转差描述的是转子导体切割钉子旋转磁场的速度，
其大小决定着转子电动势及其频率的大小，影响异步电机的 工作状态。 转差与同步转速n1的比值称为转差率，用字母s表示， 即
n1 n s n1
转子静止时，n=0，s=1； 转子转速n=n1时，s=0； 异步电动机运行时，0＜s＜1，一般异步电动机在额定 负载运行时的转差率sN=0.01~0.06。
二、额定值 1、额定功率PN 电动机在额定状态下运行时，轴上输出的机械功率，单 位：W。 2、额定电压UN
电动机在额定运行情况下，加在三相定子绕组上的线电
压，单位：V。 3、额定电流IN
电动机在额定运行状态下，定子绕组流过的线电流，单
位：A。 4、额定频率fN
电动机在额定运行时的频率，我国规定为50Hz。
5.5 异步电动机的铭牌数据
一、铭牌 三相异步电动机的铭牌上标明了型号、额定值和主要技 术数据，如下表所示。
型号 容量 转速 频率 Y100L1-4 2.2kW 1430r/min 50Hz xxx电机厂 电压 电流 功率因数 绝缘等级 标准编号xxx 380V 5A 0.83 B 接法 工作制 温升 重量 xxxx年xx月 Y S1 80℃ 34kg
5、额定转速nN 电动机在额定状态运行时的转速，单位：r/min。 6、额定功率因数
cos N 电动机额定运行时，定子侧的功率因数。
电动机额定运行时输出功率与输入功率之比。
N
7、额定效率
上述几个额定值的关系为： 8、接法
PN 3U N I N cos N N
“380/220V，Y/△连接”指如果电源线电压为380V时，
此时异步电机从原动机输入机械功率，克服电磁转矩，通过电
磁感应由定子向电网输出电功率，电机处于发电机状态。 三、电磁制动运行状态（s ＞ 1） 如果在外力作用下，使异步电机转子逆着旋转磁场的方 向旋转，即n ＜0，s ＞ 1。此时转子导体中的感应电动势
和电流的方向与电动机状态相同。但由于转子转向与旋转磁