了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理

i1
u1
e1
e2
e 1
e 2
R2
E2 R2 I 2 jX 2 I 2
因为： E1
R2:转子绕组电阻 X2：转子绕组电抗 f2：转子感应电动势的频率 N2：转子线圈匝数
4.44 f1N1Φm
E2 4.44 f 2 N2Φ m
f2
取决于转子和旋转磁场的相对速度
f 2 sf1
转差率：
n0 n 1000 960 s 0.04 n0 1000
f 2 sf1 0.04 50 2Hz
LUT
Fundamental Theory of Electrical Engineering
§ 7.3 三相异步电动机的电路分析
一、三相异步电动机的“电－磁”关系 R1
LUT
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二、 三相异步电动机的工作原理
磁场旋转
磁铁
n0
f方向用 左手定则 确定 e方向用 右手定则 确定
N
f
n
e
S
i
闭合 线圈
LUT
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s 0 I 2 0 (n n0 )
s 1 I 2max
E 20 R X
2 2 2 20
s很小时 2 SX 20 R cos 2 1 s较大时 2 sX 20 R
s (n s cos 2 )
cos 2 1
( n s I 2 )
极对数 同步转速 每个电流周期 磁场转过的空间角度 ( f1 50Hz )
p 1
p2
p3
p4
360
180
3000(转/分）
1500(转/分）
120
1000(转/分）
750 (转/分 ）
90
可见: 旋转磁场转速n0与频率f1和极对数p有关。
LUT
Fundamental Theory of Electrical Engineering
LUT
Fundamental Theory of Electrical Engineering
电动机起动时 当n=0，s=1时： 由于f1=f2，E2最大。
R1
i1
u1
e1
e2
e 1
e 2
R2
E20 4.44 f1 N2Φm ,
E2 4.44 f 2 N2Φm 4.44 sf1 N2Φm sE20
三相电流合成 磁场的分布
iA
iB
iC
t
Im
异步机 中,旋转 磁场代 替了旋 转磁极
A
n0
A Y CS X
60
Z N B Y C
n0
A Z B X
n0
Y
Z
C
X
B
t 60
t 120
t 180
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电动机的分类
直流电动机 他励、异励、串励、复励
电动机
交流电动机
异步机 同步机 鼠笼式异步交流电动机授课内容：
鼠笼式
绕线式
基本结构、工作原理、 机械特性、控制方法
LUT
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§7.2 三相异步电动机的结构与工作原理
一、三相异步机的结构
转差率
( s)
的概念：
转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。
n0 n 100 s % n 0
电动机起动瞬间: 转子最大转速
n 0, s 1 （转差率最大）
n n 0， s 0 ( 转差率最小）
s范围： s 1 0
异步电机运行中:
s 1 ~ 9%
iA
C
iB
iC
t
Im
X
()电流入
LUT
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iA
A Z X Y
iA
iB
iC
t
Im
B
iC
iB
C
A Y
N
Z
t 0
合成磁场方向：向下
C
B
S
X
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LUT
Fundamental Theory of Electrical Engineering
第7章 电动机
本章要求： 1.了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理。 2.理解三相交流异步电动机的机械特性，掌握起动和 反转的基本方法,了解调速和制动的方法。 3.理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。
LUT
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例：三相异步电动机，p=2，n=1440 r/min，转子 R2=0.02，X20=0.08 ， E20=20V， f1= 50Hz。 E20 启动时I2（st） 2 2 R2 ( X 20 ) s=1 20 242A (0.02) 2 (0.08) 2 额定转速下的I2（N）
e1 、 2 ：主磁通产 e
生的感应电动势。 e 1 、e 2：漏磁通 产生的感应电动 势。
i2
e2
i1 u1
e1
e 1
定子电路
e 2
R2
转子电路
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定子边：
R1
u1 i1 R1 e1 e 1 d e1 N1 dt 设： Φ sin1t m
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，
n n0 异步电动机 提示：如果 n n0
但
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
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Fundamental Theory of Electrical Engineering
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Fundamental Theory of Electrical Engineering
例：三相异步电动机 p=3，电源f1=50Hz，电机额定
转速n=960r/min。
求：转差率s，转子电动势的频率f2
n0 n s n 0
60 f1 60 50 1000r / min 同步转速：n0 p 3
n0 60 f (转/分）
f 50Hz, n0 3000 分 转/
LUT
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极对数（P）的概念
iA
A
Y
A
N
Z
iC C
iB
即：
Z X Y
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。
p 1
LUT
2、旋转方向：取决于三相电流的相序。
iA
iB
Байду номын сангаасiC
t
n0
Im
n0
改变电机的旋转方向：换接其中两相。
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3、旋转磁场的转速大小
一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°
电流频率为 f ，则磁场1/f秒旋转1圈，每秒旋转f 圈。每分钟旋转： 同步转速
X 2 2 f 2 L2 2 sf1L2 sX 20
LUT
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E2 R2 I 2 jX 2 I 2
转子电流
I2
I2
E2 R X
2 2 2 2
X 2 sX 20
E2 sE20
t
60 f n0 (转/分） p
A Y'
Z
A

30
B

C'
X'

N
n0
NZ
C' S


S

S
N
Y
A'
X'
X
X

C S
ZN '
B' Z'
C
t 0
A'
t 60
LUT
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60 f1 旋转磁场转速n0与极对数 p 的关系 n0 (转/分) p
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
（右手定则）
切割速度
闭合导线产生电流 i
N
n0 f
n
e
S
i
通电导线在磁场中受力
f B l i
（左手定则）
LUT
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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
iA
A
A Y'
Z'
iC
iB
Im
X A' Z' X' C' Y Y' Z B' B C
C'
X'
N

B
S

S
N
A'
Y
X
i A i B iC
B'
C
t
Z
极对数
t 0
p2
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极对数和转速的关系
Im
i A i B iC
n n0
异步
N
n0 f
n
e
S
i
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1、旋转磁场的产生
(•)电流出
A
n0
Z B
i A I m sin t
iB I m sin t 120
Y
iC I m sin t 240
E1 U1
i1 u1
e1
e2
e 1
e 2
R2
则： 1 u
N1Φ 1cos1t m
4.44 f1 N1Φm
U1m N1Φm N1Φm 2 f1 U1 2
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转子边：
R1
e2 i2 R2 e 2 i2 R2 L 2 di2 dt
定子 定子绕组 （三相）
A Y
定子
Z
气隙 转子 鼠笼转子
C X
B
机
座
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§7.1 概述
电机：是实现能量转换和信号转换的电磁装置。 例如： 控制电机，实现信号的转换 动力电机，实现能量的转换 电动机作为驱动的优点： 1、简化生产机械的结构，提高生产效率和产品质量。 2、可实现自动控制和远距离操作，减轻体力劳动。 发电机
电动机
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60 f1 n0 n n0 (转/分） s 100% n p

0

n0 f1 p 60
转子感生电流的频率：
n0 n n0 n n0 f2 p p sf1 n0 60 60
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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。
sE 20
2 R2 (sX 20 ) 2
转子 功率因数
cos 2
R2 R X
2 2 2 2

R2 R ( sX 20 )
2 2 2
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I2
cos 2
0 S S=1
结论：转子转动时，转 子电路中的各量均与转 差率 s有关，即与转速 n有关。
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第7章 电动机
§7.1 概述
§ 7.2 三相异步电动机的结构与工作原理
§ 7.3 三相异步电动机的电路分析 § 7.4 三相异步电动机的机械特性 § 7.5 三相异步电动机的使用
LUT
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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 B
Y' C' X' B'
Z
A
Z'
B X C
C
A'
Y
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