三相笼型异步电动机

输出机械功率P2
pCU2 = SPe 说明，从气隙传递到转子的电磁功率分为 两部分，一小部分变为转子铜损耗，绝大部分转变为 总机械功率。转差率越大，转子铜损耗就越多，电机 效率越低。 P2 = PMEC p0 的两边同时除以机械角速度 = 2n 得 60 PMEC p0 P2 =


五、电动机的功率和损耗
电动机是一种将电能转换成机械能的装臵。所 以在能量转换的过程中不可避免的会产生各种损 耗。 pFE p p p
FE CU1 CU2 1 2
电源Leabharlann 输入电功率P1定子，旋转磁场
电磁功率Pe
转子，电磁感应
机械功率 Pmec
转子旋转 P1 = 3 UN IN cosj Pe = P1－( pCU1＋pFE1 ) p∆ pCU2 = SPe 称为转差功率 pm Pmec = Pe－PCU2 ( 转子铁耗 PFE2 很小，可忽略不计 ） = Pe (1－S) P2 = Pmec－ p0 p0 = p∆ + pm 称为空载损耗，固定不变。 = P1η
60 f 60 50 p = 3 n 975 n0 n 1000 975 s= = = 0.025 n0 1000
四、电动机的运行特性
通过电动机工作原理的学习，我们可以发现电动 机有许多地方和变压器是相类似的： 变压器一次绕组接入电流，产生交变磁场； 电动机定子绕组接入电流，产生旋转磁场； 交变磁场在铁芯中环绕，在变压器二次绕组上产生 电磁感应，产生感应电势和电流； 旋转磁场交链转子绕组；在电动机转子上产生电磁 感应，产生感应电势和电流；
N
ωt =360°
A×
Z
n0
B
归纳：只要三相异步机的对称三相定子绕组中通入对
称三相交流电，就会在定子和转子之间的气隙中产 生一个随时间变化的旋转磁场。
三相异步电动机工作原理概括
在电动机对称三相定子绕组 中通入对称三相交流电流
Y
×
×
F S C
X
从而使固定不动的转子顺着旋转磁场的方向转动起来。
若要改变电动机的旋转方向，只需任调通入 定子绕组中两相电流的相序即可。
0
转子感应电势E2 的频率对电机运 行有什么影响呢 ？
AN
Z B
Y
在电机定子通入电流，产生旋转磁场的瞬间 转子处于静止状态。此时转差率s=1,
转子感应电势f2=f1，E2此时最大，转子中的 感应电流I2也最大。
C
SX
随转子转速的提高。转差率s下降,E2和I2也随之下降。 另外，电动机功率因素和转子阻抗也与转差率有关。转 子在处于静止的瞬间时，其阻抗最大、功率因素最低。随 转速的提高，阻抗随之下降，功率因素开始上升。 电动机在启动的瞬间，转子上有很大的电 流，根据磁势平衡，则电动机定子上就会有很 大的电流，从而可能会烧坏电机定子绕组。
变压器一次绕组和二次绕组只有磁耦合，没有电的 直接联系。 电动机定子绕组和转子绕组只有磁耦合，没有电的 直接联系。
电动机当然也有许多和变压器不一样的地方： 变压器是静止的，没有旋转部分； 电动机转子在感应出电流后，是旋转运动的； 变压器主磁路只在铁芯中运行； 电动机旋转磁场交链转子铁芯时，需要经过气隙； 变压器绕组是集中绕在铁芯上的； 电动机绕组是按一定规律安放在铁芯上的若干个槽内；

输出转矩 T2 = Tem T0
或
电磁转矩Tem = T2 T0
电磁转矩等于总机械功率除以转子机械角速度。
五、异步电动机的电磁转矩和机械转矩
1. 异步电动机的电磁转矩的几种表达式 1）
em= K TΦI 2 cosj2 ( N m) T
电动机的结构常数
上式中各参数：
2 2 R ( SX ) 转子电路功率因数 2 20 每极下工作主磁通 R2 cos j 2 = 2 R2 ( SX 20 ) 2
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。
N e F i2 F e
n0
载流的转子绕组处在磁场中， 必定受到电磁力的作用。
n
用左手定则 两个电磁力的大小相等、方向 判断 相反，因此对电动机转轴形成了 模型电机的 用右手定则 电磁转矩。于是转子就顺着定子 转子绕组 判断
i
电流入
A×
×
Z
Y
0 ωt
×
电流出
B
C
X
ωt=0时电流和磁场情况
A、C两相电流t=0时为正，因此首端流入、末端流出。 B相电流t=0时为负，末端流入、首端流出。 相邻线圈电流流向一致，在气隙中生成合成磁场。
i
ωt =120°
A× Z Y
×
0
ωt
C
×
B
ωt =120°时电流和磁场情况
X
可见当电流随时间变化120°，电动机的磁场在空间 的位臵也随之旋转了120°。 观察电流波形图及电机示意图可看出，合成磁场的转向取 决于三相电流的顺序，A→B→C正序时气隙磁场顺时针旋转。
2）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。
二、三相电动机的铭牌
1、型号
2、额定值 1）额定功率 额定功率是电动机在额定运行情况下，其轴上输出的 机械功率。又称额定容量。 2）额定电压 额定电压是指电动机在额定运行时定子绕组的线电压， 他同定子绕组的接法相对应。 3）额定电流 额定电流是电动机在额定运行时定子绕组的线电流。如 果铭牌上有两个电流值，则表示定子绕组在两种不同接法时 的线电流。
8)接法 中、小容量的低压异步电动机，通常定子三相绕组的 六个出线头都引出，可根据额定电压灵活地接成“Y”形或 “D”形。
U1 W2
V1 U2
W1 V2
U1 W2
V1 U2
W1 V2
Y联结
D联结
三、 三相异步电动机的工作原理
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。
三相异步 电动机是 如何转动 起来的？
n≠n0，异步！
三相电动机旋转 磁场的转速与哪 些因素有关？
1、电流频率 电流随时间变化一周，电动机的旋转磁场旋 转了360°。 即：磁场转速n0与电流频率f成正比。
2、磁极对数 磁场转速随定子磁极数的增加而发生变化。
AN Y Z B Y' C'S X' B' AN Z' B X S C N A' Y
所以根据变压器的一些结论，就可以得到电动机的一 些运行特性：
变压器一次绕组感应电势E1=4.44fN1Φ
电动机定子绕组感应电势E1=4.44f1N1ΦK1 （K1是线圈系数） 变压器二次绕组感应电势E2=4.44fN2Φ 电动机转子绕组感应电势E2=4.44f2N2ΦK2 （K2是线圈系数）
E1、E2的频 率为什么不一 电磁感应定律E=Blv中的v是磁场与导体之间的相对运 样？ 动速度（ n －n） 。因此对于静止的定子绕组来说，这个
2 1
异步电动机电磁转矩特性
sR2 2 根据公式 T = K 2 U 1 R2 (sX 20 ) 2
T Tm
最大电磁转矩 对应最大电 磁转矩的临 界转差率。
可得异步机的电磁转矩特性曲线： 电磁转矩有三个重要值，分别为：
综合分析，可得电动机旋转磁场的转速与频率、 极对数之间的关系为：
60 f 转 /分( r / min) n0 = p
即：异步电动机旋转磁场的转速与电源频率成正比， 与电机的极对数成反比。
由于电动机转速n与n0之间存在速度差，因此我们选用一 个参数—转差率s来表示n与n0的关系。 60f1 n0 n = n s= p (1－s)
n0
(1) 电动机起动瞬间，电动机转速n=0，转差率s =1；
(2) 电动机转速最高时，转速n≈n0，转差率s ≈0； (3) 电动机运行过程中，转速0<n<n0，转差率0<s<1；
有一台三相异步电动机，其额定转速为975r/min。 试求工频情况下电动机的磁极对数和电动机的额定 转差率。 由于电动机的额定转速接近于旋转磁场的转速，所以 可以估取同步转速n0=1000r/min。
转子电流 I2 =
SE 20
U1 Φ= 4.44 f 1 N 1
每极下工作主磁通 遵循主磁通原理。
转子电路的功率因数 和转子电流均随转差 率的变化而变化。
将公式中各量的计算式代入电磁转矩公式，即可得 到电磁转矩的另一种参数表达式： sR2 K 2 T = em U 2） 1 2 f1 R2 sX ( ) 2 20
电机有两大部分：定子和转子 定子是指电机上所有固定不动的部分，主要部件是定子 铁芯和定子绕组。 转子是指电机上旋转运动的部分，主要部件是转子铁芯 和转子绕组。
1、定子铁芯和定子绕组
1）定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成——导磁部分。 2）定子绕组：放在定子铁心内圆槽内——导电部分。
2、转子铁芯和转子绕组 1) 转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。
相对速度就是磁场的旋转速度；而对于旋转的转子来说， 这个相对速度是磁场与转子之间的速度差。 pn0 ( n 0－0) p= 电动机定子绕组感应电势E1的频率 f1 = 60 60 (n0－n) p = f 电动机转子绕组感应电势E2的频率 2 60 pn0 (n0－n) = s f1 = n0 60
4）额定转速 在额定电压下，输出额定功率时的转速称为额定转速 5）绝缘等级 绝缘等级是按电动机绕组所用的绝缘材料在使用时允 许的极限温度来划分的。 6）工作方式 工作方式是对电动机按铭牌上等额定功率持续运行时 间的限制，分为“连续”、“短时”和“断续”等。 7）功率因数 电动机在额定运行状态下，定子电路的功率因数。异步 电动机空载运行时定子电路的功率因数很低，只有0.2～0.3， 随着负载的增加，功率因数也增加，在额定负载时一般为 0.7～0.9，因此要避免空载运行。