三相异步电动机基本知识

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。即：
s
n0 n0
n
100%
异步电机运行中: s 1 ~ 9% 电动机起动瞬间: n 0, s 1（转差率最大）
三相异步电动机的机械特性
三相异步电动机的“电－磁”关系
e1 、e2 ：主磁通产
R1
生的感应电动势。
i1
e 1、e 2 ：漏磁通
iB = Im sin(ωt iC = Im sin(ωt
120°) 240°)
C
B
iA iB iC
Im
X
t
()电流入
iA
iC C iB
A
ZX Y B
Y
ωt = 0
C
iA iB iC
Im
t
A
NZ
B
S
X
合成磁场方向：
向下
同理分析，可得
其它电流角度下 的磁场方向：
Im
iA iB iC t
n0 60
A
根据转矩公式 得特性曲线：
T
0
T
K
R22
sR2 (sX 20 )2
U12
n
n
0
s
T
1
电动机的自适应负载能力
电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，
这种能力称为自适应负载能力。
常用特
TL n S I2 T
直至新的平衡。此过程中，I2 时， I1 电源提供的功率自动
n
0
n
性段
增加。
n < n 2. 线圈比磁场转得慢
0
n0 f
n
N
ei
异步
S
三相异步机的结构
三相定子绕组：产生旋转 磁场。
转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或 电流。 线绕式
定子绕组 （三相）
A
Y
定子
Z
C
B
鼠笼式
转子
X
鼠笼转子
机座
旋转磁场的产生
异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极
(•)电流出
Y
n A
0
Z
iA = Im sin ωt
PN (千瓦) nN (转 / 分)
60
（牛顿•米）
( 2 ) 最大转矩 Tmax ：
电机带动最大负载的能力。
如果TL Tmax电机将会
因带不动负载而停转。
T
K
R22
sR2 (sX 20 )2
U12
n
n
0
T
Tm ax
求解 T 0 S
Tm a x
KU12
1 2 X 20
同理得转子边：
E2
4.44
f
2
N
Φ
2m
E2
4.44
f
2
N
Φ
2m
f 2 ：转子感应电动势的频率 N2 ：转子线圈匝数
f 2 取决于转子和旋转磁场的相对速度
f2
n0 60
n
P
n0 n0
n
n0 60
P
Sf1
I2
其中
E2
R22
X
2 2
SE20 R22 (SX 20 )2
R1
i1
u1
e1
e 1
e2
•
X' S
•
B'
•N
S
X C
30
CS'
X' •
• ZN'
A
n0
NZ •
•X
SC
Z'
A' Y ωt = 0
A' t 60
I m iA iB iC
n0
60 f p
(转/分）
t
三相异步电动机的同步转速
n0
60 f p
(转/分）
每个电流周期
同步转速 n0
极对数 磁场转过的空间角度 ( f 50Hz)
p =1 p=2 p=3
常数 每极磁通
转子电流
转子电路的
cos2
T KTΦmI2 cos2
将其中参数代入： I2
SE20 R22 (SX 20 )2
cos2
R2 R22 (SX 20 )2
U1 4.44 f1N1Φm
得到转矩公式
T
K
R22
sR2 (sX 20)2
U12
三相电动机的机械特性
T f (S) n f (T )
T
自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要
特点。（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大 油门，才能带动新的负载。）
三个重要转矩
( 1 ) 额定转矩 TN ：
电机在额定电压下，以额
n
n nN0
定转速 nN 运行，输出额 定功率 PN 时，电机转轴
上输出的转矩。
T
TN
TN
PN 2π nN
9550
I m iA iB iC n0 = 60 f
t
( 转/分）
A YN Z
CS
B
X
n0 60°
A
Y
Z
N
CS
B
X
A YN Z
CS
B
X
极对数（P）的概念
iA
iC C iB
A
ZX Y B
A
Y NZ
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。
异步电动机简介
三相异步电动机的结构与工作原理
磁铁
N
n0 f
ei
n
闭合
S
线圈
磁极旋转
导线切割磁力线产生感应电动势
e = B l v （右手定则）
磁感应强度 导线长 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
n
ei
（左手定则）
S
结论：1. 线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致
Y
Z
N
CS
B
X
ωt = 60°
n0
A
Y
Z
C
B
X
ωt =120°
n0
A
Y
Z
C
B
X
ωt =180°
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
iA iC
Im
Im
t
iB t
n0
n0
改变电机的旋转方向：换接其中两相。
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°。则
同步转速（旋转磁场的速度）为：
iA
A
X A'
Z' X'
iC
C' Y' Y Z B'
C
B
iB
A
Y'
Z'
C'
B
X'
X
B'
C
Z A' Y
iA
A
X A'
Z' X'
iC
C'
Z C
Y' B'
Y
B
iB
I m iA iB iC t
A Y'
C'
N
X' S
•
B'
N
•
Z
A'
Z'
•
B
•
SX
C Y
极对数 p = 2
极对数和转速的关系
Y' C'
A Z
N• B
u1
e1
e 1
产生的感应电动
i2
e2
e 2 R2
势。
转、定子电路
d
定子边：u1 i1R1 e1 e1 e1 N1 dt
设： Φmsin1t 则：u1 N1Φm1cos1t
R1
u1 N1Φm1cos1t
u1
i1 e1
e 1
e2
e 2 R2
U1m N1Φm N1Φm 2π f1
E1 U1 U1 2 4.44 f1N1Φm
e 2 R2
X 2 2 f2 L2 2 Sf1L2 SX 20
E2
4.44
f
2
N
Φ
2mBiblioteka 4.44Sf1N
Φ
2m
SE20
转子功率因数
cos2
R2
R22
X
2 2
R2 R22 (SX 20)2
转矩公式的推导
电磁转矩 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下, 受到电磁力所形成的转距之总和。
T KTΦmI2 cos2
360° 180 120
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
n 电动机转速:
电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，
但 n n0
异步电动机
提示：如果 n n0
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