第5章异步电机
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电机与拖动基础教学课件第五章异步电动机的原理和仿真
5.1 异步电动机的基本结构、分类及铭牌
4. 其他部件
（1）端盖。端盖安装在机座的两端，它的材料加工方法与机座 相同，一般为铸铁件。端盖上的轴承室里安装了轴承来支撑转子，以 使定子和转子得到较好的同心度，保证转子在定子内膛里正常运转。
（2）轴承。轴承用于连接转动部分与不动部分，目前都采用滚
（3）轴承端盖。轴承端盖用于保护轴承，使轴承内的润滑油不
5.2
交流绕组
6）槽距角 槽距角(α)是指相邻的两个槽之间的电角度，可
α
360 p Z1
7）极相组
极相组是指一个磁极下属于同一相的线圈按一定 方式串联成的线圈组。
5.2
交流绕组
2. 交流绕组的基本要求
（1）在一定的导体数下，绕组的合成电势和磁势在波形上 应尽可能为正弦波，在数值上尽可能大，而绕组的损耗要小，用
5.1 异步电动机的基本结构、分类及铭牌
3. 气隙
异步电动机的气隙是很小的，中小型电动机的气隙一般为 0.2～2 mm。气隙越大，磁阻越大，要产生同样大小的磁场，就 需要较大的励磁电流。由于气隙的存在，异步电动机的磁路磁阻 远比变压器大，因而异步电动机的励磁电流也比变压器的大得多。 变压器的励磁电流约为额定电流的3%，异步电动机的励磁电流约 为额定电流的30%。励磁电流是无功电流，因而励磁电流越大， 功率因数越低。为提高异步电动机的功率因数，必须减小它的励 磁电流，最有效的方法是尽可能缩短气隙长度。但是，气隙过小 会使装配困难，还有可能使定子、转子在运行时发生摩擦或碰撞， 因此，气隙的最小值由制造工艺及运行安全可靠等因素来决定。
图5-1 三相笼型异步电动机的组成部件
5.1 异步电动机的基本结构、分类及铭牌
1. 定子
定子由定子三相绕组、定子铁心和
第5章 异步电动机电压-频率协调控制
对图5-2所示电压型逆变器A相电压uan进行傅立叶分 析，得
u an = 2U d 1 1 1 1 sin ω1t + sin 5ω1t + sin 7ω1t + sin 11ω1t + sin 13ω1t + ... π 5 7 11 13
它的相电压有效值Ua=0.471Ud， U 相电压基波有效值Ua1=0.45Ud（√2Ud /π ）。 对图5-2所示逆变器线电压uab进行傅立叶分析，得
图5-6 给定积分器原理电路
2.函数发生器（GF）
函数发生器的功能是实现调速时V/f协调所需要的函 数关系，它的工作原理示于图5-7 中。 对运算放大器A的虚地点列电流平衡方程式，可推导 出函数发生器输出Uo和输入Ui之间的关系式为
R2 + R p 2 R2 + R p 2 U o = −U i +Uk R1 R5
5.4 谐波的影响 电动机期望有正弦电压和正弦电流，但是 前述方波或者准方波逆变器所产生的却不是正 弦波，这对电动机的运行有什么影响呢？应用 傅立叶分析的方法对方波或准方波进行分解， 可以得到有用的基波和不期望的谐波。一般说 来，谐波有四个有害的影响，它们是： 转矩脉动 谐波发热 参数变化 噪音
1.转矩脉动(torque pulsation)
图5-7 函数发生器原理电路
3.电压频率转换器（GVF）
电压频率转换器的功能是将与速度给定对应的电压 Ui输入信号转换成相应频率f0的输出脉冲信号。对它的基 本要求是：有比较好的稳定性；有满足要求的线性控制 范围。
图5-8 电压频率转换器原理电路
4.环形分配器（DRC）
图5-9 环形分配器原理电路
D端输入状态 Qn Qn+1 ----------------------------------------1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 ------------------------------------------
u an = 2U d 1 1 1 1 sin ω1t + sin 5ω1t + sin 7ω1t + sin 11ω1t + sin 13ω1t + ... π 5 7 11 13
它的相电压有效值Ua=0.471Ud， U 相电压基波有效值Ua1=0.45Ud（√2Ud /π ）。 对图5-2所示逆变器线电压uab进行傅立叶分析，得
图5-6 给定积分器原理电路
2.函数发生器（GF）
函数发生器的功能是实现调速时V/f协调所需要的函 数关系，它的工作原理示于图5-7 中。 对运算放大器A的虚地点列电流平衡方程式，可推导 出函数发生器输出Uo和输入Ui之间的关系式为
R2 + R p 2 R2 + R p 2 U o = −U i +Uk R1 R5
5.4 谐波的影响 电动机期望有正弦电压和正弦电流，但是 前述方波或者准方波逆变器所产生的却不是正 弦波，这对电动机的运行有什么影响呢？应用 傅立叶分析的方法对方波或准方波进行分解， 可以得到有用的基波和不期望的谐波。一般说 来，谐波有四个有害的影响，它们是： 转矩脉动 谐波发热 参数变化 噪音
1.转矩脉动(torque pulsation)
图5-7 函数发生器原理电路
3.电压频率转换器（GVF）
电压频率转换器的功能是将与速度给定对应的电压 Ui输入信号转换成相应频率f0的输出脉冲信号。对它的基 本要求是：有比较好的稳定性；有满足要求的线性控制 范围。
图5-8 电压频率转换器原理电路
4.环形分配器（DRC）
图5-9 环形分配器原理电路
D端输入状态 Qn Qn+1 ----------------------------------------1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 ------------------------------------------
第五章异步电机
原因：起动时 n=0 ，转子导条切割磁力线速度很大。
转子感应电势
转子电流
定子电流
影响： 频繁起动时造成热量积累 大电流使电网电压降低
电机过热
影响其他负载工作
二、三相异步机的起动方法：
（1） 直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般 采用直接起动。
（2） 降压起动。 Y－ 起动
自耦降压起动 （3）转子串电阻起动。
T U2
单位 （N .m）
5.3.2 机械特性
T
K
sR2 U12 R22 (sX 2s )2
在U1 及R 2 一定时， T 仅随 S 变化
将 s n1 n 代入上式 n1
得特性曲线：
得特性曲线：
T T f (S)
n n f (T )
n
s1
0
1
T
最大转速n=n1时
启动时n=0
三个重要转矩
启动前的漏磁感抗
5 转子功率因数
cos2
R2
R22 X 22
R2 R22 (sX 2s )2
6 定子电流和定子功率因数
空载时，转子电流约为零，定子电流很小主要用来励磁。 当带上负载后，转子电流增加，定子电流随之增加，这 一点与变压器类似。
电动机的功率因数即为定子功率因数，功率因数角即为 U1 与 I1 的夹角。
Tst
K
R2U
2 1
R22
X
2 20
R2 Tst
第五章 异步电机
5.1 三相异步电动机的结构与工作原理 5.2 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性 5.3 三相异步电动机的启动、调速和制动
5.1 三相异步电动机的结构及工作原理
电动机的分类 交流电动机
第五章 异步电机
1． 异步电动机的转子有哪两种类型，各有何特点? 答：一种为绕线型转子，转子绕组像定子绕组一样为三相对称绕组， 可以联结成星形或三角形。绕组的三根引出线接到装在转子一端轴上的 三个集电环上，用一套三相电刷引出来，可以自行短路，也可以接三相 电阻。串电阻是为了改善起动特性或为了调节转速． 另一种为鼠笼型转于。转子绕组与定子绕组大不相同，在转子铁心 上也有槽，各槽里都有一根导条，在铁心两端有两个端环，分别把所有 导条伸出槽外的部分都联结起来，形成了短路回路，所以又称短路绕 组。
1. ★绕线型异步电机转子绕组的相数、极对数总是设计得与定子 相同，鼠笼型异步电机的转子相数、极对数又是如何确定的呢? 与鼠笼条的数量有关吗？
答：鼠笼型异步电机转子相数就是鼠笼转子上的导条数；转子极对 数是靠定子绕组磁动势感应而得的，因此它始终与定子绕组的极对数相 等，与鼠笼转子的导条数无关．
2. 三相异步电动机的堵转电流与外加电压、电机所带负载是否有 关?关系如何？是否堵转电流越大堵转转矩也越大?负载转矩的 大小会对起动过程产生什么影响？
额定转速时的电磁转矩 最大转矩为
起动电流为
起动线电流 起动转矩
2. 一台、八极的三相感应电动机，额定转差率sN=0.043，问该机的 同步转速是多少？当该机运行在时，转差率是多少？当该机运 行在时，转差率是多少？当该机运行在起动时， 转差率是多 少？
解 同步转速 额定转速 当时，转差率 当时，转差率 当电动机起动时，，转差率
答：堵转电流与外加电压成正比关系，与负载大小无关。 若电机参数不变，则堵转电流越大，堵转转矩也越大。
负载转矩的大小会对起动时间的长或短产生影响。
五、计算
1. 一台三相感应电动机，额定功率，额定电压，型接法，额定转 速，定、转子的参数如下： ； 。
1. ★绕线型异步电机转子绕组的相数、极对数总是设计得与定子 相同，鼠笼型异步电机的转子相数、极对数又是如何确定的呢? 与鼠笼条的数量有关吗？
答：鼠笼型异步电机转子相数就是鼠笼转子上的导条数；转子极对 数是靠定子绕组磁动势感应而得的，因此它始终与定子绕组的极对数相 等，与鼠笼转子的导条数无关．
2. 三相异步电动机的堵转电流与外加电压、电机所带负载是否有 关?关系如何？是否堵转电流越大堵转转矩也越大?负载转矩的 大小会对起动过程产生什么影响？
额定转速时的电磁转矩 最大转矩为
起动电流为
起动线电流 起动转矩
2. 一台、八极的三相感应电动机，额定转差率sN=0.043，问该机的 同步转速是多少？当该机运行在时，转差率是多少？当该机运 行在时，转差率是多少？当该机运行在起动时， 转差率是多 少？
解 同步转速 额定转速 当时，转差率 当时，转差率 当电动机起动时，，转差率
答：堵转电流与外加电压成正比关系，与负载大小无关。 若电机参数不变，则堵转电流越大，堵转转矩也越大。
负载转矩的大小会对起动时间的长或短产生影响。
五、计算
1. 一台三相感应电动机，额定功率，额定电压，型接法，额定转 速，定、转子的参数如下： ； 。
第五章 三相异步电动机
4.2 三相异步电动机的启动
所谓三相异步电动机的启动过程是指三相异步电动机从接入 电网开始转动时起，到达额定转速为止这一段过程。 根据上一节的分析知，三相异步电动机在启动时启动转矩 Tst 并 不大，但转子绕组中的电流 I很大，通常可达额定电流的 4～ 7倍， 从而使得定子绕组中的电流相应增大为额定电流的4～7倍。这么 大的启动电流将带来下述不良后果。 （1）启动电流过大使电压损失过大，启动转矩不够使电动机 根本无法启动。 （2）使电动机绕组发热，绝缘老化，从而缩短了电动机的使 用寿命。 （3）造成过流保护装置误动作、跳闸。 （4）使电网电压产生波动，进而形成影响连接在电网上的其 他设备的正常运行。 因此，电动机启动时，在保证一定大小的启动转矩的前提下， 还要求限制启动电流在允许的范围内。
（三）旋转磁场的转速
定子磁场的转速称为同步转速，大小为： f1 —电网频率； P —磁极对数
60 f1 n1 p
同步转速与极对数之间对应关系 (f1=50HZ)
极对数 p 同步转速 n1（r/min）
1 3000
2 1500
3 1000
4 750
5 600
6 500
二、三相异步电动机的转动原理
7、转速
8、绝缘等级
A
E
120
B 130
极限温度（0C） 105
9. 工作制
铭牌上的“工作制”又称“定额”，按规定分为“连续” （代号为S1）、“短时”（代号为S2）和“断续”（代 号为S3）等。连续工作制的含义为该电动机可以按铭牌上 标定的功率长时间连续运转，而温升不会超过允许值。
10. 防护等级
二、三相电动机的铭牌数据
要正确使用电动机，必须要看懂铭牌。今以 Y132M-4型电动机为例，来说明铭牌上各个数 据的意义。
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。
第5章 异步电动机变频调速系统
带定子压降补偿的恒压频比控制特性示于下图中的 b 线，无补偿的
控制特性则为a 线。
2014年5月18日星期日
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第5章
• 带压降补偿的恒压频比控制特性
Us Us
N
b —带定子压降补
偿
a —无补偿
O
f 1N
图5-1 恒压频比控制特性
f1
2014年5月18日星期日
第5章
第五章 异步电机变频调速系统
第一节 交流电动机变频调速的基本理论
第二节正弦波脉宽调制(SPWM)
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第5章
概
述
异步电机的变压变频调速系统一般简称为变频调速 系统。由于在调速时转差功率不随转速而变化，调速范 围宽，无论是高速还是低速时效率都较高，在采取一定 的技术措施后能实现高动态性能，可与直流调速系统媲 美。因此现在应用面很广，是本书的重点。
2014年5月18日星期日
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第5章
（一） 变压变频调速的基本控制方式
• 定子每相电动势
E1 4.44 f1 N1k w Φ m
f1 —定子频率，单位为Hz； N1 —定子每相绕组串联匝数； Kw —基波绕组系数；
（5-1）
式中：E1 —气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值，单位为V；
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第5章
常用的交-交变压变频器输出的每一相都是一个由正、 反两组晶闸管可控整流装置反并联的可逆线路。 也就是说，每一相都相当于一套直流可逆调速系统的 反并联可逆线路（下图a）。
《电机学》课件 第五章异步电机3
5. 今有一台8极同步电机与一台4极绕线式感应电机同轴联接， 两台电机定子都接在50Hz的电源上。绕线式感应电机的转子引出 三相接线作为电源输出。求输出的电流频率是多少？
6. 在直流电机中铁耗是什么供给？感应电动机中铁耗又由什么 供给？为什么？
7.一台三相感应电动机，P=17kW, V=380V，定子绕组三角形接法， 4极，I=19A，f=50Hz，额定运行时有 定子铜耗=700W，转子铜耗 =500W，铁耗=450W,机械损耗=15W, 附加损耗=200W, 计算该机 在额定状态下的电磁转矩。
2、1 定子绕组串电抗起动
UX 1 U N a
2 k
I st UX 1 I stN U N a
2
Tst UX 2 1 ( ) 2 TstN U N a
2 k 2
R ( Xk X ) a R Xk
2、2 用Y-Δ起动器起动
UX 1 U N 3
I st 1 I stN 3
5.10 电磁转矩的三种表达式
1、物理表达式
pm1 N 1 k N1 ) ' ' Tem ( ) m I 2 cos 2 C M m I 2 cos 2 2
2、参数表达式
Tem
' R2 2 m1 pU 1 s ' R2 2 2 f 1 [( R1 ) ( X 1 X '2 ) 2 ] s
Tem
Pmec
2 n 2 (1 s )n1 ( 1 s ) 1 60 60
P2 T2
Tem T2 T0
pmec pad T0
Pmec Pmec Pem Tem ( 1 s ) 1 1
第5章异步电动机二
第五章 异步电动机（二）—— 三相异步电动机的运行原理及单相异步电动机
以变压器的运行理论为基础，分析异步电动 机运行时的电磁物理过程，导出电动势和磁动势 的平衡方程式，画出相量图，求出真等效电路。 最后分析它的电磁转矩和运行性能。
§5-1 三相异步电动机运行时的电磁过程
一、异步电动机空载运行时的物理情况
N1 N2 为定子、转子绕组一相串联的匝数
f1
是定子通电频率。
Kw 是绕组因数。
在这种运行状态下，转子绕组中呈有感应电动势，
但由于开路转子电流的为？不会产生电磁转矩，转子 呈禁止不动的（ ）n。 0同此转子绕组切割磁场的速 度和定子绕组相同。
由于定子电流除了产生磁通 m 之外，还产生定 子漏磁通 1 ，它必然在定子绕组中产生漏电动势和 变压器一样用漏抗压降来表示：
U1
I0 F10
I2 F2 0
1 E1 Fm0 m
E1 E 20
二、异步电动机负载运行时的物理情况
特点 转子绕组中出线电流,这一电流也要形成磁动
势和磁场。 （一） 转子磁动势的分析
转子磁动势 F2也是一个旋转磁动势，并在空间 按正弦规律分布，以绕线式异步电动机为例。
（二）绕组归算
用一个相数、每相串联的匝数以及绕组因数 和定子绕组一样的绕组代替经过频率归算后的转 子绕组。
归算后转子各量的归算值用加“ ′”表示。
1、转子电流的归算
根据转子磁动势不变，可得
0.9
m1 2
N1Kw1 p
I2
0.9
m2 2
N2Kw2 p
I2
I I I m2N2Kw2
F1 F2 Fm Bm (m )
或
F1 Fm (F2 )
以变压器的运行理论为基础，分析异步电动 机运行时的电磁物理过程，导出电动势和磁动势 的平衡方程式，画出相量图，求出真等效电路。 最后分析它的电磁转矩和运行性能。
§5-1 三相异步电动机运行时的电磁过程
一、异步电动机空载运行时的物理情况
N1 N2 为定子、转子绕组一相串联的匝数
f1
是定子通电频率。
Kw 是绕组因数。
在这种运行状态下，转子绕组中呈有感应电动势，
但由于开路转子电流的为？不会产生电磁转矩，转子 呈禁止不动的（ ）n。 0同此转子绕组切割磁场的速 度和定子绕组相同。
由于定子电流除了产生磁通 m 之外，还产生定 子漏磁通 1 ，它必然在定子绕组中产生漏电动势和 变压器一样用漏抗压降来表示：
U1
I0 F10
I2 F2 0
1 E1 Fm0 m
E1 E 20
二、异步电动机负载运行时的物理情况
特点 转子绕组中出线电流,这一电流也要形成磁动
势和磁场。 （一） 转子磁动势的分析
转子磁动势 F2也是一个旋转磁动势，并在空间 按正弦规律分布，以绕线式异步电动机为例。
（二）绕组归算
用一个相数、每相串联的匝数以及绕组因数 和定子绕组一样的绕组代替经过频率归算后的转 子绕组。
归算后转子各量的归算值用加“ ′”表示。
1、转子电流的归算
根据转子磁动势不变，可得
0.9
m1 2
N1Kw1 p
I2
0.9
m2 2
N2Kw2 p
I2
I I I m2N2Kw2
F1 F2 Fm Bm (m )
或
F1 Fm (F2 )
电机学第5章 异步电机基本理论
仅
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
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
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。
第5章：三相异步电动机 拖动与控制
Tm mTN
s m s N m 2 1 m
xk
2 3U p r1 r12 4f T 1 m N
2
（5）转子电阻折算值。 绕线转子
r2 s NU 2 N 3I 2 N
r2 s m r12 x 2
ke ki
电机拖动与控制
第5章
三相异步电动机 拖动与控制
5.1三相异步电动机的机械特性
机械特性是指转速与电磁转矩n=f(T)之间的关系。 对于异步电动机，由于转速与转差率之间存在着
一定的关系，机械特性亦可表示为T=f(s)。
5.1.1固有机械特性的分析 固有机械特性是指电动机在额定电压和额定频率 下，按规定的接线方式接线，定、转子回路外接
4）额定运行点C:，一般额定转差率（0.02～0.06 ）
5.1.2人为机械特性的分析
三相异步电动机的人为机械特性是指人为地改变电源参数 或电动机参数而得到的机械特性。 1．降低定子电压时的人为 机械特性
n1
s m 不变， Tm 变小
线性工作段斜率变大，即特 性变软。电动机起动转矩倍 数和过载能力均显著下降。
3.点动控制电路
图a为既可实现电动机
连续运转又可实现电动
机点动控制的电路，由 手动开关SA来选择。 当SA闭合时为连续控 制，SA断开时为点动 控制 。 图b为用连续运转按钮SB2、点动按钮SB3来选择连续与点 动,点动控制是用SB3按钮的常闭触头断开自保电路实现。
4.可逆运行控制电路
倒顺转换开关控制电动机 正反转电路。图a为倒顺开 关手动操作控制电动机正 反转，由于倒顺开关无灭 弧装置，适用于5.5kW以 下的小容量电动机 。 对于5.5kW以上的电动机，则用图b来控制，引入倒顺开关 预选电动机旋转方向，而由接触器来接通与断开电源，实 现电动机的起动与停止。
第五章 自编异步电机习题与答案
答 转子串适当的电阻， 转子串频敏变阻器
9.感应电动机最大转矩公式 。
答
10.一台三相异步电动机的额定功率 是指额定运行时的功率，如果撤换其定子绕组，将每相匝数减小了，在电源电压不变的条件下，气隙中的每极磁通将。
答 输出的机械功率，增加
11.★若感应电动机的漏抗增大，则其起动转矩，其最大转矩。
答减小，减小
12.绕线型感应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
二、选择
1.绕线式三相感应电动机，转子串电阻起动时（）。
A起动转矩增大，起动电流增大；B起动转矩增大，起动电流减小；
C起动转矩增大，起动电流不变；D起动转矩减小，起动电流增大。
答B
2.一台50 三相感应电动机的转速为 ，该电机的级数和同步转速为（）。
A 减少, 增加, 不变, 增加；
B 增加, 增加, 不变, 增加；
C 减少, 增加, 增大, 增加；
D 增加, 减少, 不变, 增加。
答A
9.★三相绕线式感应电动机拖动恒转矩负载运行时，采用转子回路串入电阻调速，运行时在不同转速上时，其转子回路电流的大小（）。
A与转差率反比；B与转差率无关；
C与转差率正比；D与转差率成某种函数关系。
答错
4.三相感应电动机的功率因数 总是滞后的。（）
答对
5.★感应电动机运行时，总要从电源吸收一个滞后的无功电流。（）
答对
6.★只要电源电压不变，感应电动机的定子铁耗和转子铁耗基本不变。（）
答错
7.感应电动机的负载转矩在任何时候都绝不可能大于额定转矩。（）
答错
8.绕线型感应电动机转子串电阻可以增大起动转矩；笼型感应电动机定子串电阻亦可以增大起动转矩。（）
9.感应电动机最大转矩公式 。
答
10.一台三相异步电动机的额定功率 是指额定运行时的功率，如果撤换其定子绕组，将每相匝数减小了，在电源电压不变的条件下，气隙中的每极磁通将。
答 输出的机械功率，增加
11.★若感应电动机的漏抗增大，则其起动转矩，其最大转矩。
答减小，减小
12.绕线型感应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
二、选择
1.绕线式三相感应电动机，转子串电阻起动时（）。
A起动转矩增大，起动电流增大；B起动转矩增大，起动电流减小；
C起动转矩增大，起动电流不变；D起动转矩减小，起动电流增大。
答B
2.一台50 三相感应电动机的转速为 ，该电机的级数和同步转速为（）。
A 减少, 增加, 不变, 增加；
B 增加, 增加, 不变, 增加；
C 减少, 增加, 增大, 增加；
D 增加, 减少, 不变, 增加。
答A
9.★三相绕线式感应电动机拖动恒转矩负载运行时，采用转子回路串入电阻调速，运行时在不同转速上时，其转子回路电流的大小（）。
A与转差率反比；B与转差率无关；
C与转差率正比；D与转差率成某种函数关系。
答错
4.三相感应电动机的功率因数 总是滞后的。（）
答对
5.★感应电动机运行时，总要从电源吸收一个滞后的无功电流。（）
答对
6.★只要电源电压不变，感应电动机的定子铁耗和转子铁耗基本不变。（）
答错
7.感应电动机的负载转矩在任何时候都绝不可能大于额定转矩。（）
答错
8.绕线型感应电动机转子串电阻可以增大起动转矩；笼型感应电动机定子串电阻亦可以增大起动转矩。（）
电工电子技术(第5版)dg5mm
转轴
一般用45号钢制成， 用来传递电磁转矩。
第5章 异步电动机及其控制
绕线式异步电动机的转子结构中，转子铁芯与鼠笼式相
类似，但转子绕组与定子绕组相同，也是采用漆包线绕制 成对称三相绕组，嵌放到转子铁芯中。绕线式转子三相绕 组必须连接成星形，三个向外的引出端子与固定在转轴上 的三个相互绝缘的铜环相接，如下图所示：
第5章 异步电动机及其控制
异步电动机的定子指其固定不动部分，主要包括有：
机座是电动机 的支架，通常 用铸铁或铸钢 制成。
机座 定子绕组
定子绕组是由 漆包线绕制而
成，嵌入到定 子铁芯槽中。 构成电机电路 的一部分。
定子铁芯 铁芯硅钢片
异步电动机的定子铁芯 是由0.5mm厚的硅钢片叠 压制成的。定子铁芯内圆 冲有分布的槽。定子铁芯 构成异步电动机磁路的一 部分。
异步机的转子不会自行起动，也就是说单相异步电动机的起动转
矩为零。
第5章 异步电动机及其控制
如何使单相异 步电动机旋转 起来呢？
电容分相法可让单相异步机转动
电容分相式异步电动机的定子有两个
绕组：一个是工作绕组；另一个是起动绕组，两个绕
组在空间对称嵌放。起动绕组与电容C串联，使起动
绕组电流i2和工作绕组电流i1产生90°的相位差，即：
你会做吗？
三相异步电动机起动前 有一根电源线断开，接 通电源后该三相异步电 动机能否转动起来 ？
第5章 异步电动机及其控制
2. 三相异步电动机的工作原理
设三相异步电动机模型的
三相异步
电动机是
如何转动 起来的？
定子磁极是顺时针转动的。
固定不动的转子绕组和旋转的 定子磁场相切割而感应电动势。
转子绕组是闭合的，因此感应电动势在绕组中产生感应电流。 感应电流的方向与感应电动势的方向相同。
第5章 异步电动机恒压频比(VF)控制
5.1.2交-直-交电压型方波逆变器的工作原理
180º导电型方波逆变器中晶闸管的导通顺序是 VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6→VT1 各触发信号相隔60º的电角度，在任意瞬间有三 只晶闸管同时导通，每只晶闸管导通时间为180º电 角度所对应的时间，两只晶闸管的换流是在同一支 路内进行。从波形图可以求出相电压的有效值Uan和 线电压的有效值Uab分别为
图5-6 给定积分器原理电路
2.函数发生器（GF）
功能--是实现调速时V/f协调所需要的函数关系，它的工 作原理示于图5-7 中。 对运算放大器A的虚地点列电流平衡方程式，可推导出函 数发生器输出Uo和输入Ui之间的关系式为
R R R R 2 p 2 2 p 2 U U U o k i R R 1 5
在实际应用中,由于负载大小不同,需要的 补偿量也不一样,应该给用户留有选择的余地。 在通用变频器中,作为一个参数,用户可以设定 一个合适的补偿量。 在基频以上调速时,受电源能力和电机耐压 的限制,电压不再能继续随频率上升,通常的作 法是保持Us=UsN，这将迫使磁通随频率上升成 反比地下降,相当于直流电动机弱磁升速。 如果电动机在不同转速时所带的负载都能 使电流达到额定值,则转矩基本上随磁通变化。 所以概括地总结为：基频以下,恒磁通意味着恒 转矩；基频以上,弱磁升速意味着恒功率,类似 直流电动机。
5.1.4 逆变器的电压控制方式
1.晶闸管移相调压
2.斩波调压
5.1.4 逆变器的电压控制方式
图5-4 方波逆变器的电压调节 a) 可控整流 b) 斩波调压
5.2 速度开环交-直-交电压型变频调速系统
它的特点是结构简单，用于调速性能要求不高或功率较大的 场合，例如风机、水泵、输送带传动等。
电机学第五章课后答案
n1 n n1
（ 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 n1 、转子转速 n 、定子频率 f 1 、转子频率 f 2 、 转差率 s 及转子磁动势 F2 相对于转子的转速 n 2 之间的相互关系如何？试填写下表 中的空格。
Tm a 不变 x
5．14 绕线式三相异步电动机转子回路串人适当的电阻可以增大起动转矩， 串入适当的电抗时，是否也有相似的效果？ 转子侧串入电抗， 不能增大起动转矩∵串如电抗后 I 2 虽然 m 增大了， 但 cos 2 下降∴总起来起动转矩 Tst Cm m I 2 cos 2 仍然不能增大。 5．15 普通笼型异步电动机在额定电压下起动时，为什么起动电流很大而起动转矩不大？ 但深槽式或双笼电动机在额定电压下起动时， 起动电流较小而起动转矩较大， 为什 么？
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 n1 之差对同步转速 n1 之比值 s 为发电机状态。
n1 n n1
s0
0 s 1 为电动机状态， s 1 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 f 1 ，旋转磁场相对于转子以 n1 60 f1 / p （ 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。 s
第5章 异步电动机恒压频比(VF)控制
f1
这就是恒压频比控制方式。
低频时，Us和Eg都比较小,定子电阻和漏抗压降所占的 份额就比较显著，不能忽略。这时，可以人为的把定子电压 升高一些，以便近似补偿定子阻抗上的压降。带定子压降补 偿的恒压频比控制特性示于图5-1(a)中的1线，而2线为不带 定子压降补偿的恒压频比控制特性。
图5-1 U/f关系 a) 恒压频比控制特性 b) 变压变频控制特性
2 U an Ud 3
U ab
2 3
Ud
图5-2 电压型准方波逆变器主电路及波形
图5-3 电流型准方波逆变器主电路及波形
R
ห้องสมุดไป่ตู้
图5-3示出了一个120º导电型交-直-交电流型逆变 器的主电路及其波形。 这种主电路拓扑称为串联二极管式，六个电容起 强迫换流的作用。电动机正转时，逆变器中晶闸管的 触发顺序是 VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6→VT1…，
5.3.2 系统的基本单元
系统的单元很多，但是大部分与电压型的相同，仅就几个不同的给 以介绍。
1.绝对值运算器（GAB）
绝对值运算器的功能是：将正负极性的输入信号转换为单一极性， 但大小保持不变，工作原理如图5-13所示。
图5-13 绝对值运算器
本系统是可逆系统,可逆运行需要逻辑开 关的配合。 逻辑开关的功能是：根据给定积分器输出 信号的极性和大小决定触发脉冲是正相序(正 转)运行、逆相序(反转)运行或者完全封锁(自 由滑行)。正极性时正相序,反极性时逆相序, 零速附近(死区)完全封锁。 用逻辑电路、模拟电路不难实现这个功能。
5.1.2交-直-交电压型方波逆变器的工作原理
180º导电型方波逆变器中晶闸管的导通顺序是 VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6→VT1 各触发信号相隔60º的电角度，在任意瞬间有三 只晶闸管同时导通，每只晶闸管导通时间为180º电 角度所对应的时间，两只晶闸管的换流是在同一支 路内进行。从波形图可以求出相电压的有效值Uan和 线电压的有效值Uab分别为
这就是恒压频比控制方式。
低频时，Us和Eg都比较小,定子电阻和漏抗压降所占的 份额就比较显著，不能忽略。这时，可以人为的把定子电压 升高一些，以便近似补偿定子阻抗上的压降。带定子压降补 偿的恒压频比控制特性示于图5-1(a)中的1线，而2线为不带 定子压降补偿的恒压频比控制特性。
图5-1 U/f关系 a) 恒压频比控制特性 b) 变压变频控制特性
2 U an Ud 3
U ab
2 3
Ud
图5-2 电压型准方波逆变器主电路及波形
图5-3 电流型准方波逆变器主电路及波形
R
ห้องสมุดไป่ตู้
图5-3示出了一个120º导电型交-直-交电流型逆变 器的主电路及其波形。 这种主电路拓扑称为串联二极管式，六个电容起 强迫换流的作用。电动机正转时，逆变器中晶闸管的 触发顺序是 VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6→VT1…，
5.3.2 系统的基本单元
系统的单元很多，但是大部分与电压型的相同，仅就几个不同的给 以介绍。
1.绝对值运算器（GAB）
绝对值运算器的功能是：将正负极性的输入信号转换为单一极性， 但大小保持不变，工作原理如图5-13所示。
图5-13 绝对值运算器
本系统是可逆系统,可逆运行需要逻辑开 关的配合。 逻辑开关的功能是：根据给定积分器输出 信号的极性和大小决定触发脉冲是正相序(正 转)运行、逆相序(反转)运行或者完全封锁(自 由滑行)。正极性时正相序,反极性时逆相序, 零速附近(死区)完全封锁。 用逻辑电路、模拟电路不难实现这个功能。
5.1.2交-直-交电压型方波逆变器的工作原理
180º导电型方波逆变器中晶闸管的导通顺序是 VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6→VT1 各触发信号相隔60º的电角度，在任意瞬间有三 只晶闸管同时导通，每只晶闸管导通时间为180º电 角度所对应的时间，两只晶闸管的换流是在同一支 路内进行。从波形图可以求出相电压的有效值Uan和 线电压的有效值Uab分别为
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1. 转子旋转对转子各物理量的影响
（1）转子电动势
pn pnS f2 s sf 1 60 60
（2）转子漏电抗和转子电阻
转子电阻R2与转子转速的大小无关，即为常数
（3）转子电流
（4）转子电路的功率因数
2. 转子旋转时的转子磁动势
定子磁场相对于定子的转速 n1 转子磁场相对于转子的转速 n2 转子磁场相对于定子的转速
大型的异步电机 书P175图5-25有错
5.3 笼型转子的极数和相数
笼型转子由两个端环并联了许多导条 极数：总是与感生它的气隙磁场的极数相同 相数：笼型转子的相数，取决于一对极下有多少根 不同相位的导条。
Q2 若 ≠整数各个导条中的感应电动势 p
相位均不相同，有多少根导条就有多少相
m2 Q2 p
转子不动时，主磁通以同步转速切割定子和转子绕组，感 应电动势，可表示为：
同样，漏磁通也在绕组中感应漏电动势，与变压器类似， 漏电动势用漏抗压降来表示，有：
jI x =0 E 2 2 20
3. 励磁电流
在定子、转子铁心中产生磁滞和涡流损耗， 即铁耗。 和变压器类似，励磁电流也由铁耗电流和 磁化电流两个分量组成。 铁耗电流提供铁耗，是有功分量；磁化电 流建立磁动势产生磁通，是无功分量；
P (1 s ) Pe
pC u 2 sPe
将电磁功率按比例分配
异步电机总的功率方程
异步电动机功率流程图
异步电动机功率计算实例
见书P179例5-4
5.4.2 异步电动机的转矩方程
T2 Te T0
p0 p p T0 =
P Te
60 f1 60 50 ns ＝1500 r/min ＝ 2 p
电机的实际转速应略小于ns
5.1.3 异步电机的运行状态
定义转差率
n ns n s ns ns
ns n s 100% ns
通常用百分数表示转差率
n (1 s ) ns
转差率是异步电动机的重要参数之一，在 分析异步电动机的运行状态时非常有用。 当三相异步电动机在额定负载下运行时， 转差率约为2%～5%。
m2 Q2
5.4 异步电动机的功率方程和转矩方程
5.4.1 异步电动机的功率方程
pcu1
R1
pcu2
' R2
X1
' X2
Pe
P
P 1
U 1
I1
I 0
Rm
I 2
p Fe
Xm
1 s ' R2 s
异步电动机各种功率计算公式
1)输入功率
P 1 m1U1 I1 cos1
2 p m I 2)定子绕组的铜耗 Cu1 1 1 R1
电流平衡方程式
N1k w1 m2 N 2 k w2 N1k w1 m1 m1 0.9 I1 0.9 I2 0.9 Im 2 p 2 p 2 p
m2 N 2 k w2 I I I 1 2 m m1 N1k w1
电压平衡方程式
为了得到一个统一的等效电路，也可以类比变压器，将 定转子回路进行绕组归算
异步电机的T型等效电路
E ＋I ( R jX ) U 1 1 1 1 1 R2 I2 jX 2 E2 s E1＝E 2 ＝I ( R ＋jX ) －E 1 m m m Im I1 I2
计算实例见P159例5-1
5.1.3 异步电机的运行状态
ns n s 100% ns
5.1.4 异步电动机的型号和额定值
型号实例：
Y132S1-2
三相异步电动机 机座中心高 机座号长短代号 极数 铁心长短代号
异步电机的额定值
额定功率PN（W，kW）输出的机械功率 定子额定电压U1N（V，kV）线电压值 定子额定电流I1N（A，kA）线电流值 额定频率fN（Hz）我国50Hz 额定转速nN（r/min) 额定功率因数cosφN 额定效率ηN
定子铁芯
由0.5mm厚硅钢片叠压而成
定子铁心为定子的导磁部分
定子绕组
放在定子铁心内圆槽内 为定子的导电部分（感应电动势、流过电流）
2．转子：铁芯、绕组和转轴
1、转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。
在转子铁芯每个槽中放置导体或绕组
转子绕组
1）鼠笼式转子：转子铁心 的每个槽内插入一根裸导 条，形成一个多相对称短 路绕组。 2）绕线式转子：对称三相绕组， 一般接成星型。将三个出线端分 别接到转轴上三个滑环上，再通 过电刷引出电流。
N1 k w1 ke N 2 k w2
（5）转子漏阻抗和漏阻抗角的归算
归算前后转子侧的功率因数没有改变
绕组归算后的基本方程式
等效电路
5.2.3 转子旋转时的异步电动机
当转子以转速 旋转后，电机主磁通仍以同步转速切割 定子绕组，产生感应电动势，所以定子回路电动势平衡方程不 变。而转子绕组以相对速度 n ns n sn s切割主磁通，所以 转子中感应电动势的频率、大小及漏抗都将发生变化。
1、按相数分：单相、三相 2、按转子结构分：鼠笼式、绕线式
1．定子 ：机座、定子铁心、定子绕组
机座： 中小型异步电动机的机座 一般都采用铸铁铸成，小 机座也有用铝合金铸成的。 大型异步电动机的机座大 多采用钢板焊接而成。机 座上设有接线盒，用以连 接绕组引线和接入电源。 为了便于搬运，在机座上 面还装有吊环。
T型等效电路的计算实例见 书P177例5-3
近似的等效电路
将励磁支路移动到输入端
为修正系数
＝ 1 R jX 1 Z1 ＝ 1＋ 1 Zm Rm jX m
近似的等效电路
实际的异步电机
R1 jX 1 Z1 ＝ 1 ＝ 1＋ Zm Rm jX m
简化的等效电路
转子绕组的归算
归算原则：归算前后异步电动机的电磁关
系、功率关系保持不变。 将转子侧折算到定子侧： 把实际相数为m2，每相串联匝数为N2，绕 组系数为kw2的转子抽出来，换上一个相数 为m1，每相串联匝数为N1，绕组系数为kw1的 新转子。
（1）转子电流的归算
根据归算前后转子磁动势保持不变
m2 N1k w1 I 2 N 2 k w2 I 2 m1 0.9 0.9 2 p 2 p
P2 P p0
P2 T2
电动机：PN 3U N I N cos N N
三相异步电动机的接法
首端 U1 V1 W1 U1 V1 W1
尾端
U2 V2 W2
U2 V2 W2
W2 U1
U2 V1
V2 W1
(a) 星形接法 ( b)三角形接法
5.2 三相异步电动机的基本方程、 等效电路和相量图
5.2.1 转子绕组开路时的绕线式异步电动机 转子绕组开路，没有电流通过，因此转 子是静止不动的，此时的异步电动机和变压 器空载运行是相似的。异步电动机的定子绕 组相当于变压器的一次绕组，而异步电动机 的转子绕组相当于变压器的二次绕组。
转子转轴
气隙
异步电动机的气隙是均匀的。 在中、小型电机中，气隙一般为0.2-1.5毫米。 气隙大小对电机性能有很大的影响。
气隙大：磁阻大，励磁电流大， 功率因数低气隙小：按加工可能 及机械安全所限制。
5.1.2 三相异步电机的工作原理
1、电生磁：三相对称绕组通
往三相对称电流产生圆形旋转 磁场。
1. 主磁通与定子漏磁通
主磁通同时交链定、转子绕组，其路 径为：定子铁心→气隙→转子铁心→气隙 →定子铁心。主磁通起传递能量的作用。
漏磁通包括：槽漏磁通、端部漏 磁通和谐波漏磁通
除了主磁通以外的磁通称为漏磁通，它包 括槽漏磁通、端漏磁通和高次谐波磁通。 漏磁通只起电抗压降作用。
2. 感应电动势(拿单相分析)
2、磁生电：旋转磁场切割
转子导体感应电动势和电流。
n1
V2
W1
3、电磁力：转子载流（有功
分量电流）体在磁场作用下受 电磁力作用，形成电磁转矩， 驱动电动机旋转，将电能转化 为机械能。
U1
n
W2 V1
U2
异步电动机的转速
旋转磁场的转速为
60 f1 ns p
一台三相异步电动机的电源频率＝50Hz, 若该电动机是四极电机，即电动机的极 对数=2，电动机的同步转速
漏磁通，它也是由前述三种漏磁通 （转子槽漏磁通、转子端部漏磁通和 谐波漏磁通）所组成。
磁动势平衡分析：
F1＋F2＝Fm F1＝Fm ＋（-F2） 物理意义： 转子磁动势F2与定子磁动势F1作用在同一条磁路 上，它倾向于改变主磁通，破坏定子侧的电压平 衡关Байду номын сангаас。此时，定子侧会自动增加一个电流分量， 用以产生磁动势来抵消转子磁动势的作用。
60 f1 ns p
60 f 2 60 sf1 sn1 n1 n p p
两磁场的转速都是ns，总相对静止
几个速度的计算实例见 书P172例5-2
转子频率的归算
R2 1 s R2 R2 s s
转子回路电压方程的绕组归算
绕组折算前： 绕组折算后：
频率和绕组都折算好的电路
4. 电压方程式和相量图
向量图见书 P166图5-13
5. 等效电路
与三相变压器空载运行时类似，空载电流 即为励磁电流
同样定义：
5.2.2 转子堵转时的异步电动机
把绕线转子三相异步电动机的三相转子绕 组短路起来，并且将转子堵住不转 。