三相异步电动机工作原理

U2
O
t
t = 0O 时
i1 = 0，i2＜ 0， i3 ＞0
三相异步电动机的工作原理
U1
V2
N
W2 V2
U1 W2
W1
S
V1
U2
t = 0O 时
i1 = 0，i2＜ 0， i3＞0
W1
V1
U2
t = 120O 时
i1＞0，i2 = 0，i3＜ 0
三相异步电动机的工作原理
U1
U1
V2
W2 V2
N
W2
W1
V1
U2
t = 240O 时
i1＜ 0，i2＞0，i3 = 0
W1
S
V1
U2
t = 360O 时
i1= 0，i2＜ 0，i3＞0
2. 旋转磁场的方向
旋转磁场的转向 U (i1) →V(i2) →W(i3)
※ 由超前相转向滞后相。 ※ 由通入绕组中的电流的相序决定的。
怎样改变 n0 的方向 ? V(i1) → U(i2) →W(i3)
2.旋转磁场 一种极性和大小不变，且以一定转速旋转的磁场。
二、 三相异步电动机的工作原理
异步电动机原理模型
人为 转动
n0
f
n
感应电 流受力 而旋转
N
i e
S
磁铁
闭合 线圈
感生 电流
旋转磁场产生的条件
从理论分析和实践证明，在对称三相绕 组中流过对称三相交流电时会产生这种 旋转磁场。
二、三相异步电动机的旋转磁场的产生
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UN 400 ~ 690 V fN 50 / 60 Hz PN 200 ~ 2 300 kW 2p 2 ~ 8
三相异步电动机的基本结构
交流高压笼型异步电动机
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UN 690 V，2 ~ 11 kV fN 50 / 60 Hz PN 200 ~ 3 000 kW 2p 2 ~ 12
第四节 三相异步电动机的定子绕组
【例题】
某三相异步电动机，电源频率为50Hz，空载转差率s0 = 0.00267， 额定转速nN = 730 r/min。试求：电机的极数2p 、同步转速n1 、空载转 速n0 、额定转差率sN。 【解】旋转磁场的同步转速为
n 60 f 6050 3000 r/min
1
p
p
p
异步电动机满载时，s＜0.06故异步电动机的额定转速略小于磁场同
绕组按一定规律绕制，产生的旋转磁场可相应达到1对、2对 》、3对等多对 磁极。
U1
V2
W2
W1
V1
U2 每相绕组由 一个线圈组成
U1 V1 W1
U2 V2 W2 U3 V3 W3
V4 W3
U4 V4 W4
U4
每相绕组由两个
线圈串联组成 V3
U1 W4 V1
U2
W1
W2
U3
V2
三相异步电动机的工作原理
第三节 三相异步电动机的基本结构
一、主要部件
1. 定子 定子铁心、定子绕组、 机座和端盖等。
定子铁心的硅钢片
三相异步电动机的基本结构
定子铁心
三相异步电动机的基本结构
定子绕组 对称三相绕组。
三相异步电动机的基本结构
定子接线盒
U1 V1 W1
U1 V1 W1 W2 U2 V2
U2 V2 W2
3~
星
负载越大，转速越低，转差率越大；反之，转差率越小。
转差率的大小能够反映电机的转速大小或负载大小。电机的转
速为：
n = ( 1 - s) n1
额定运行时，转差率一般在0.02～0.06之间，即电机转速接
近同步转速。
三相异步电动机的工作原理
转差率 :
s=
n1－n n1
转子转速 : n=(1－ s) n1=(1-s)60f/p
总结
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。
2、动磁生电：旋转磁场切
割转子导体感应电动势和电流。
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。
• V2
W1
•
n1 •
•
•n
U1
•
U2
W2 V1
异步电机的基本理论
因转子绕组是闭合的，导体中有电流，电流方向与电势相同。载 流导体在磁场中要受到电磁力，其方向由左手定则确定。这样， 在转子导条上形成一个逆时针方向的电磁转矩。于是转子就跟着 旋转磁场逆时针方向转动。 》
5、转差率（异步原理）
旋转磁场的转速与转子（电动机）的转速之差称为转
差，转差与旋转磁场的转速之比称为转差率，用s表示，即
三相异步电动机的基本结构
三相绕线型异步电动机的结构
三相异步电动机的基本结构
三相绕线型异步电动机示意图
三相异步电动机的基本结构
三相异步电动机的外形
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三相异步电动机的基本结构
三相异步电动机的外形
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三相异步电动机的基本结构
三相异步电动机的外形
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三相异步电动机的基本结构
交流低压笼型异步电动机
步转速，由此可知同步转速 n1 = 750 r/min , p = 4 ，2p = 8 。
额定转差率
sN
n1 nN n1
750 730 750
2.67%
空载转速 n0 = ( 1－s0 ) n1 = ( 1－0.267 % )×750 = 748 r/min
例：已知三相异步电动机极对数P=2，额定 转速nN=1450r/min,电源频率f=50Hz,求额 定转差率s。该电动机在进行变频调速时 ，频率突然降为f′=45Hz,求此时对应的转 差率s′,并问此时电机在何种状态下运行 ？
•并规定：电流为正值时，从每相线圈的首端入、 末端出；电流为负值时，从末端入、首端出。用符 号⊙表示电流流出，用×表示电流流入。
U1
V2 ×
N
U ← i1 = Imsin t
W2
V← W←
i2 i3
= =
Imsin( t－120O) Imsin( t＋120O)
×S
W1
i1
V1 Im
i1
i2 i3
起动时
n = 0，s = 1
理想空载时 n = n1，s = 0 正常运行时 0＜n＜n1， 1＞s＞0 额定运行时 sN = 0.01 ~ 0.09
异步电机的各种运行状态
状态 制动状态 堵转状态 电动机状态 理想空载状态 发电机状态
转子转速 n＜0 转差率 s＞1
n=0 s=1
0＜n＜n1 1＞s＞0
圈边
首端 尾端 两匝线圈
解：因为 n1=60f1/p ， 所以：当p=1时， n1=3000 r/min； 当p=2时， n1=1500 r/min； 当p=3时， n1=1000 r/min； 当p=4时， n1=750 r/min； 当p=5时， n1=600 r/min。
又因为nN略低于 n1，所以n1=750 r/min。 所以 p=60f1/ n1 =60╳ 50/750=4 SN= （n1—nN）/n1=（750—720）/750=0.04
→旋转磁场转 50 圈
i 每分钟变化 (50×60) 周 →旋转磁场转 3000 圈
n1= 3000 = 60 f1 (r / min)
旋转磁场的旋转速度称为同步转速．
同步转速 n1 的大小怎样改变？
三相异步电动机的工作原理
当三相对称电流通入三相对称绕组，必然会产生一个大小不变，且在空间 以一定的转速不断旋转的旋转磁场。
n = n1 s=0
n＞n1 s＜0
工作原理
三相交流电源接通三相定子绕组
B
A
C
由此可知，异步电动机是iB 通过i载A 流的iC
定子绕组产生三相对称电流
三相对
称电流
Z
Y
转子绕组在磁场中受力而使电动机旋
三相对称电流在电机内部建立旋转磁场
旋转
转旋转的磁场，与转子而绕组转产生子相对绕运动组( 切割中) 的磁场感应电流由电磁感
电流
X
应转子产绕组生中产生，感应并电流非外部输入，故三相异异步电步动机电原理简动图
机又称感应电动机。 感应电流转子绕组(感应电流)在磁场中受到电磁力的作用
在电磁力作用下，转子逆时针方向开始旋转，转速为n 。
例题：某三相异步电动机的额定转速为 720r/min，试求该电动机的额定转差率及 磁极对数。
旋转磁场的旋转方向决定于通入定子绕组中的三相交流电源的相 序，且与三相交流电源的相序Ｕ，Ｖ，Ｗ的方向一致．只要任意 调换电动机两相绕组所接交流电源的相序，旋转磁场即反转．因 此要改变电动机的转向，只要改变旋转磁场的转向即可．
三相异步电动机的工作原理
３. 旋转磁场的转速
i 变化一周
→旋转磁场转一圈
i 每秒钟变化 50 周
• 三相异步电动机的定子绕组和绕线型异步 电动机的转子绕组都是三相对称绕（统称 为三相交流绕组）
定子绕组：通入电流建立旋转磁场 转子绕组：与磁场有相对运对时将产生感应电动势 它们均是电动机进行能量转换的关键部件。
交流绕组的基本知识
1线圈、线圈组、绕组
组成交流绕组的基本单元叫线圈，它有两个引出 线，一个叫首端，一个叫末端。 有效边 端部线 线圈可由一匝或多匝组成
60 f
n
1
p
p ——磁极对数 f ——电流频率
f = 50 Hz 时：
p
1 2 34 5 6
n0/(r/min) 3 000 1 500 1 000 750 600 500
二、三相异步电动机的工作原理
• 当定子接通三相电源后，即在定、转子之间 的气隙内建立了一同步速为n1的旋转磁场。磁 场旋转时将切割转子导体，根据电磁感应定 律可知，在转子导体中将产生感应电势，其 方向可由右手定则确定。磁场逆时针方向旋 转，导体相对磁极为顺时针方向切断磁力线 。转子上半边导体感应电势的方向为流进， 用×表示；下半边导体感应电势的方向为流 出，用⊙表示。
2。对称三相电流
• 由电网提供的三相电压是对称三相电压，由于 对称三相绕组组成的三相负载是对称三相负载 ，每相负载的复阻抗都相等，所以，流过三相 绕组的电流也必定是对称三相电流。
旋转磁场的产生
• 选定ωt=0º 、120º、240º、 360º四个特定瞬间考
察三相电流产生的合成磁效应，说明旋转磁场的 产生
电机的概述
• 电机的定义
电机是一种能实现电能和机械能相互转换的电气装置，是电动 机和发电机等的统称。 做为电源，将机械能转换为电能的电机称为发电机； 将电能转换为另一种形式电能的电机，包括变压器、变流机变
频机、移相器等； 在电气机械系统中起调节、放大和控制作用的称为控制电机。
• 电机的重要性
–拖动生产机械，将电能转换为机械能的电机称为电动机； 电机是与电能的生产、传输、分配、使用有着密切关系的电磁
对称三相绕组
• 三相对称绕组就是三个外形、尺寸、匝数都完全相同、首端 彼此互隔120º、对称地放置到定子槽内的三个独立的绕组， 如图所示。
(•)电流出 Y
•
C ()电流入
•A n1
Z
•
B
X
iAiA iiCC C iBiB
A
ZX Y B
二、三相异步电动机的旋转磁场的产生
1.对称三相绕组
3个外型、尺寸、匝数都完全相同、首端彼此互隔 120°、对称地放置到定子槽内的3个独立的绕组。
V4
U1
×
W3 × N
W4 V1
U4 S
V3
S U2
N
× × W1
W2
U3
V2
t = 0O 时
i1 = 0，i2＜ 0， i3 ＞0
磁极对数 p
p= 2 电流变化一周 →旋转磁场转半圈
n1 = 1 500
=
60 f1 2
当磁极对数 p = 3 时
n1 =
1
000
=
60 f1 3
结论
旋转磁场的转速 n1 取决于电流频率 f 和磁极对数 p。
笼型异步电动机的转子
三相异步电动机的基本结构
笼型异步电动机的转子
三相异步电动机的基本结构
绕线型异步电动机的转子
三相异步电动机的基本结构
绕线型异步电动机的转子
三相异步电动机的基本结构
三相笼型异步电动机的部件图
三相பைடு நூலகம்步电动机的基本结构
三相笼型异步电动机的结构
端盖（驱动端）
转子
风扇
冷空气流
罩 壳（非驱动端）
s n1 n n1
电动机 转速
Y
旋转磁 场转速
A n1 Z
n
C
B
X
转差率
s n1 n n1
转差率是异步电机的一个基本物理量，它反映电机的各种 运行情况。
转子未转动时，n 0, s 1;电机理想空载时，n n1 , s 0.
作为电动机，转速在 0 ~ n1范围内变化，转差率在0~1范围内变。
形
U1
V1 W1
(Y)
W2
U2
V2
联
结
3~
U1
V1
W2
U2
三
角
W1 形 ()
V2
联 结
三相异步电动机的基本结构
2. 转子 转子铁心、转子绕组、转轴、风扇等。
转子铁心的硅钢片
转子绕组 绕线型：对称三相绕组。 笼 型：对称多相绕组。
三相异步电动机的基本结构
笼型异步电动机的转子
三相异步电动机的基本结构
机械。应用非常广泛 学习电机的相关基本理论和分析方法具有重要意义。
交流电动机感性认识
一、三相异步电动机基本结构
右图是一台三相笼型感应电动机的外形 图。
下面是它主要部件的拆分图。
图6.1.7 铜条笼型绕组 图6.1.8 铸铝笼型转子
第二章 三相异步电动机
第二节 三相异步电动机的原理
一、旋转磁场 1.演示实验 旋转磁场→ 感应电动势→电流→ 电磁转矩 转子转动的方向与磁极旋转方向是相同。