电动机基本结构及工作原理
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二、三相异步电动机的工作原理（定性分析）
当三相异步电动机的定子三相对称绕组中通以三相对称电流时，将在电机气隙中产生一个旋转磁场（这个旋转磁场是如何建立的将在后面叙述）。这个旋转磁场的转向由绕组通电相序决定（由电流超前相绕组转向电流滞后相绕组）；旋转磁场的转速为n1，亦称同步转速，它由电源频率f和定子绕组的极对数p决定，即n1=60f/p。单位为：转/分或r/min
可见，磁场已向右发生了转移，如此继续下去，旋转磁场就建立起来了。
图1-9
四、三相异步电动机缺相运行时的简要分析
首先让我们分析当三相异步电动机在发生缺相时，定子绕组能否建立起旋转磁场。
1、对于星形接法的三相异步电动机缺相时的分析：
当星形三相异步电动机缺相时（即电机一相电源发生开路），电机的另两相绕组就自然形成串联结构，如下图所示。
（2）、定子绕组：三相异步电动机定子绕组的作用是产生旋转磁场和吸收电功率。它是由三相完全相同的绕组，在定子表面对称分布，同时根据需要连接成星形或三角形而构成的三相对称绕组组成。其连接方式如图1-3所示。
（3）、基座：基座主要起固定和支撑定子铁芯的作用，一般不作为工作磁路的组成部分。大多采用铸铁铸造而成，也可用铸铝和塑料制成。
2）、绕线式转子绕组。绕线式转子绕组是一个与定子绕组相似的三相对称绕组，一般接成星形，三个出线端分别接到转轴上的三个与转轴绝缘的集电环上，再通过安装在定子端盖上的电刷装置与外电路相连（与外接电阻串联后短接或直接短接），如图1-5所示。
3、其他部分
包括端盖和风扇等。端盖用来起保护和支撑转子轴的作用；风扇用来通风冷却。
同样的原理当三角形三相异步电动机在运行中发生缺相时由于转子还在继续转动惯性转子的导条还会继续切割磁场从而感生电动势感生电动势在闭合的转子导条中产生电流电流在磁场中会受力的影响因此电机还会继续转动
技Hale Waihona Puke Baidu讲课培训教案
培训题目：电动机基本结构及工作原理
培训目的：此次培训的目的是使大家通过了解三相异步电动机的基本结构、三相异步电动机的基本工作原理，加深对三相异步电动机的理解。
分析：
图1-8中，在0点位置，A相电流为0；B相电流为负、C相电流为正。其各项绕组的实际电流方向在展开图中表示为图1-9黄色箭头。
在1点位置，A相电流为正；B相电流为负、C相电流为0。其各项绕组的实际电流方向在展开图中表示为图1-9绿色箭头。
在2点位置，A相电流为正；B相电流为0、C相电流为负。其各项绕组的实际电流方向在展开图中表示为图1-9红色箭头。
由于转子转向与旋转磁场转向一致，如果转子转速达到n=n1，则旋转磁场与转子相对静止无切割运动，此时转子导体就不能感应电势，也不能产生电流和电磁转矩。所以三相异步电动机的转速不可能等于旋转磁场的转速，故称异步电动机。
又因为三相异步电动机转子导体中电流是感应产生的，所以又称其为感应电动机。这里的感应作用依赖于转子导条对旋转磁场的切割运动。转子速度n与旋转磁场速度n1之差对旋转磁场速度n1的比值称为转差率S，即S=（n1-n）/n1。转差率S是分析三相异步电动机工作情况的一个十分重要的参数。三相异步电动机在额定工况下运行时，其额定转差率SN一般为0.02~0.06。
2、转子
（1）、转子铁芯：转子铁芯的作用与定子铁芯相同，也是三相异步电动机主磁路的一部分。转子铁芯也是用硅钢片叠装而成，叠装好后在套装在转轴上。
（2）、转子绕组：三相异步电动机转子绕组的作用是感生电势和电流，并与定子磁场作用产生转矩输出机械功率。转子绕组有鼠笼式和绕线式两种。
1）、鼠笼式转子绕组。在转子铁芯的每一槽内插入一根铜条，并在铁芯两端各用一个铜环（称为端环）把导条连接起来，形成一个闭合的多相对称绕组（每根导条为一相）。如图1-4(a)所示。也可用铸铝的方法，把转子导条、端环和风叶用铝液一次浇铸而成。如图1-4（b）所示。
内容摘要：本文是以普通三相异步电动机的基本结构为载体，叙述三相异步电动机的工作原理。在本文的内容中，三相异步电动机定子绕组如何建立起旋转磁场，是三相异步电动机为什么能够旋转的理论基础，也是理解三相异步电动机工作原理的关键。
培训内容：
一、普通三相异步电动机的基本结构
所有旋转电动机从机械结构上看，都是由静止的定子和可以转动的转子组成。定、转子之间留有气隙，三相异步电动机的气隙一般为0.25~2mm。气隙的大小对异步电动机的性能有很大的影响。
三、三相异步电动机定子旋转磁场的建立
前面我们已经提到，当三相异步电动机的定子（三相对称绕组）通以三相对称电流时，将在电机气隙中产生一个旋转磁场。下面我们就具体分析旋转磁场是怎样建立起来的。
以一台24槽、4极、单层绕组的三相异步电动机定子绕组为例。其展开图如图：1-7
当三相对称电源从A、B、C接入时（为便于分析，将绕组接线成星形），其A、B、C三相绕组中产生的电流可看成各自接到不同的单相电源上，分别按照自己的单相电源变化而变化。基于这种情况，则A相绕组中的电流将超前B相绕组电流120°、B相绕组电流又将超前C相120°，C相绕组电流超前A相120°。其ABC三相绕组中的电流波形如图1-8所示。
2、对于三角形接法的三相异步电动机缺相时的分析：
当三角形接法的三相异步电动机发生缺相时（以C相电源缺相为例），其电机定子绕组将变成B、C两相定子绕组串联后与A相绕组并联的接线情况。如图1-11（b）所示。电机缺相后的磁场建立情况如图1-11（a）所示。
图1-11（a） 图1-11（b）
当UAB处于正半周时，其在绕组中形成的电流如图1-11（a）所示，在负半周时，其磁场极性发生翻转，故在三角形接法的三相异步电动机发生缺相后也不能建立起旋转磁场，只能产生交变的磁场。电机在静止时启动将无法旋转。同样的原理，当三角形三相异步电动机在运行中发生缺相时，由于转子还在继续转动（惯性），转子的导条还会继续切割磁场，从而感生电动势，感生电动势在闭合的转子导条中产生电流，电流在磁场中会受力的影响，因此电机还会继续转动。
下面介绍三相异步电动机的基本构造（如图1-1所示）。
1、定子
三相异步电动机的定子主要由定子铁芯、定子绕组和基座三部分组成。
（1）、定子铁芯：定子铁芯主要是作为电动机主磁通磁路的一部分，它与转子铁芯以及定转子之间的间隙共同构成三相异步电动机主磁通的闭环回路。在定子铁芯的内圆上，开有许多平均分布的用于放置定子三相绕组的槽。为了降低铁芯中的损耗（铁损、也叫涡流损耗），铁芯一般采用厚度以下，表面涂有绝缘层的硅钢片叠装而成。如图1-2所示。
这两相绕组共同承受线电压，两相绕组中流过的电流将不再有相位偏差。为此两相绕组可以看成绕在电机定子铁芯上的一个绕组。可见在这种情况下，电机的旋转磁场将无法建立，只能在原位置建立起交变磁场。星形三相异步电动机缺相时的磁场建立情况如图1-10
图1-10
注意：当星形三相异步电动机在运行中发生缺相时，由于转子还在继续转动（惯性），转子的导条还会继续切割磁场，从而感生电动势，感生电动势在闭合的转子导条中产生电流，电流在磁场中会受力的影响，因此电机还会继续转动。但如果在静止时启动电机，由于电机定子建立不了旋转磁场，电机将无法转动起来（无论空载或重载均不能）。
如图1-6所示，设定子旋转磁场以n1速度逆时针旋转，其磁力线被转子导条切割而在转子导条中感生电动势。因为转子绕组是一个闭合绕组，在感应电势的作用下转子绕组中就产生电流。由右手定则可确定在图1-6中N极下转子导条电流流入纸面，S极下转子导条电流流出纸面。而载流导体在磁场中又受到力的作用，由左手定则可知图1-6转子受到一个逆时针方向的转矩作用。若该转矩足够大，转子就会顺着旋转磁场转动方向旋转。这就是三相异步电动机简单的工作原理。
当三相异步电动机的定子三相对称绕组中通以三相对称电流时，将在电机气隙中产生一个旋转磁场（这个旋转磁场是如何建立的将在后面叙述）。这个旋转磁场的转向由绕组通电相序决定（由电流超前相绕组转向电流滞后相绕组）；旋转磁场的转速为n1，亦称同步转速，它由电源频率f和定子绕组的极对数p决定，即n1=60f/p。单位为：转/分或r/min
可见，磁场已向右发生了转移，如此继续下去，旋转磁场就建立起来了。
图1-9
四、三相异步电动机缺相运行时的简要分析
首先让我们分析当三相异步电动机在发生缺相时，定子绕组能否建立起旋转磁场。
1、对于星形接法的三相异步电动机缺相时的分析：
当星形三相异步电动机缺相时（即电机一相电源发生开路），电机的另两相绕组就自然形成串联结构，如下图所示。
（2）、定子绕组：三相异步电动机定子绕组的作用是产生旋转磁场和吸收电功率。它是由三相完全相同的绕组，在定子表面对称分布，同时根据需要连接成星形或三角形而构成的三相对称绕组组成。其连接方式如图1-3所示。
（3）、基座：基座主要起固定和支撑定子铁芯的作用，一般不作为工作磁路的组成部分。大多采用铸铁铸造而成，也可用铸铝和塑料制成。
2）、绕线式转子绕组。绕线式转子绕组是一个与定子绕组相似的三相对称绕组，一般接成星形，三个出线端分别接到转轴上的三个与转轴绝缘的集电环上，再通过安装在定子端盖上的电刷装置与外电路相连（与外接电阻串联后短接或直接短接），如图1-5所示。
3、其他部分
包括端盖和风扇等。端盖用来起保护和支撑转子轴的作用；风扇用来通风冷却。
同样的原理当三角形三相异步电动机在运行中发生缺相时由于转子还在继续转动惯性转子的导条还会继续切割磁场从而感生电动势感生电动势在闭合的转子导条中产生电流电流在磁场中会受力的影响因此电机还会继续转动
技Hale Waihona Puke Baidu讲课培训教案
培训题目：电动机基本结构及工作原理
培训目的：此次培训的目的是使大家通过了解三相异步电动机的基本结构、三相异步电动机的基本工作原理，加深对三相异步电动机的理解。
分析：
图1-8中，在0点位置，A相电流为0；B相电流为负、C相电流为正。其各项绕组的实际电流方向在展开图中表示为图1-9黄色箭头。
在1点位置，A相电流为正；B相电流为负、C相电流为0。其各项绕组的实际电流方向在展开图中表示为图1-9绿色箭头。
在2点位置，A相电流为正；B相电流为0、C相电流为负。其各项绕组的实际电流方向在展开图中表示为图1-9红色箭头。
由于转子转向与旋转磁场转向一致，如果转子转速达到n=n1，则旋转磁场与转子相对静止无切割运动，此时转子导体就不能感应电势，也不能产生电流和电磁转矩。所以三相异步电动机的转速不可能等于旋转磁场的转速，故称异步电动机。
又因为三相异步电动机转子导体中电流是感应产生的，所以又称其为感应电动机。这里的感应作用依赖于转子导条对旋转磁场的切割运动。转子速度n与旋转磁场速度n1之差对旋转磁场速度n1的比值称为转差率S，即S=（n1-n）/n1。转差率S是分析三相异步电动机工作情况的一个十分重要的参数。三相异步电动机在额定工况下运行时，其额定转差率SN一般为0.02~0.06。
2、转子
（1）、转子铁芯：转子铁芯的作用与定子铁芯相同，也是三相异步电动机主磁路的一部分。转子铁芯也是用硅钢片叠装而成，叠装好后在套装在转轴上。
（2）、转子绕组：三相异步电动机转子绕组的作用是感生电势和电流，并与定子磁场作用产生转矩输出机械功率。转子绕组有鼠笼式和绕线式两种。
1）、鼠笼式转子绕组。在转子铁芯的每一槽内插入一根铜条，并在铁芯两端各用一个铜环（称为端环）把导条连接起来，形成一个闭合的多相对称绕组（每根导条为一相）。如图1-4(a)所示。也可用铸铝的方法，把转子导条、端环和风叶用铝液一次浇铸而成。如图1-4（b）所示。
内容摘要：本文是以普通三相异步电动机的基本结构为载体，叙述三相异步电动机的工作原理。在本文的内容中，三相异步电动机定子绕组如何建立起旋转磁场，是三相异步电动机为什么能够旋转的理论基础，也是理解三相异步电动机工作原理的关键。
培训内容：
一、普通三相异步电动机的基本结构
所有旋转电动机从机械结构上看，都是由静止的定子和可以转动的转子组成。定、转子之间留有气隙，三相异步电动机的气隙一般为0.25~2mm。气隙的大小对异步电动机的性能有很大的影响。
三、三相异步电动机定子旋转磁场的建立
前面我们已经提到，当三相异步电动机的定子（三相对称绕组）通以三相对称电流时，将在电机气隙中产生一个旋转磁场。下面我们就具体分析旋转磁场是怎样建立起来的。
以一台24槽、4极、单层绕组的三相异步电动机定子绕组为例。其展开图如图：1-7
当三相对称电源从A、B、C接入时（为便于分析，将绕组接线成星形），其A、B、C三相绕组中产生的电流可看成各自接到不同的单相电源上，分别按照自己的单相电源变化而变化。基于这种情况，则A相绕组中的电流将超前B相绕组电流120°、B相绕组电流又将超前C相120°，C相绕组电流超前A相120°。其ABC三相绕组中的电流波形如图1-8所示。
2、对于三角形接法的三相异步电动机缺相时的分析：
当三角形接法的三相异步电动机发生缺相时（以C相电源缺相为例），其电机定子绕组将变成B、C两相定子绕组串联后与A相绕组并联的接线情况。如图1-11（b）所示。电机缺相后的磁场建立情况如图1-11（a）所示。
图1-11（a） 图1-11（b）
当UAB处于正半周时，其在绕组中形成的电流如图1-11（a）所示，在负半周时，其磁场极性发生翻转，故在三角形接法的三相异步电动机发生缺相后也不能建立起旋转磁场，只能产生交变的磁场。电机在静止时启动将无法旋转。同样的原理，当三角形三相异步电动机在运行中发生缺相时，由于转子还在继续转动（惯性），转子的导条还会继续切割磁场，从而感生电动势，感生电动势在闭合的转子导条中产生电流，电流在磁场中会受力的影响，因此电机还会继续转动。
下面介绍三相异步电动机的基本构造（如图1-1所示）。
1、定子
三相异步电动机的定子主要由定子铁芯、定子绕组和基座三部分组成。
（1）、定子铁芯：定子铁芯主要是作为电动机主磁通磁路的一部分，它与转子铁芯以及定转子之间的间隙共同构成三相异步电动机主磁通的闭环回路。在定子铁芯的内圆上，开有许多平均分布的用于放置定子三相绕组的槽。为了降低铁芯中的损耗（铁损、也叫涡流损耗），铁芯一般采用厚度以下，表面涂有绝缘层的硅钢片叠装而成。如图1-2所示。
这两相绕组共同承受线电压，两相绕组中流过的电流将不再有相位偏差。为此两相绕组可以看成绕在电机定子铁芯上的一个绕组。可见在这种情况下，电机的旋转磁场将无法建立，只能在原位置建立起交变磁场。星形三相异步电动机缺相时的磁场建立情况如图1-10
图1-10
注意：当星形三相异步电动机在运行中发生缺相时，由于转子还在继续转动（惯性），转子的导条还会继续切割磁场，从而感生电动势，感生电动势在闭合的转子导条中产生电流，电流在磁场中会受力的影响，因此电机还会继续转动。但如果在静止时启动电机，由于电机定子建立不了旋转磁场，电机将无法转动起来（无论空载或重载均不能）。
如图1-6所示，设定子旋转磁场以n1速度逆时针旋转，其磁力线被转子导条切割而在转子导条中感生电动势。因为转子绕组是一个闭合绕组，在感应电势的作用下转子绕组中就产生电流。由右手定则可确定在图1-6中N极下转子导条电流流入纸面，S极下转子导条电流流出纸面。而载流导体在磁场中又受到力的作用，由左手定则可知图1-6转子受到一个逆时针方向的转矩作用。若该转矩足够大，转子就会顺着旋转磁场转动方向旋转。这就是三相异步电动机简单的工作原理。