三相异步电动机的基本类型、结构和工作原理

按转子结构分 鼠笼型异步电动机 绕线型异步电动机
分类小结： 分类小结： 单相感应电动机
按定子绕组供电电源相数 异步电动机 结构简单，坚固， 结构简单，坚固，成 本低， 本低，运行性能不如 绕线式 按转子绕组的结构
三相感应电动机 两相感应电动机
鼠笼式异步电动机 绕线式异步电动机
通过外串电阻改善电机 的起动， 的起动，调速等性能
n1 − n s= n1
三、感应电机三种运行状态
1、电动机状态 、 ★ 0<n<n1 0<s<1 <n<n ★电磁关系 转子： 同方向； 转子：i2a 、e2同方向；Tem与n同方 为驱动转矩。 向，为驱动转矩。 定子： 反方向； 同方向； 定子：i1a与i2a反方向；e1与e2同方向； i1a、e1反方向。 反方向。 ★能量转换关系 转子： 输出机械功率 转子：Tem Ω>0 输出机械功率 定子： 定子：e1i1a<0 从电网吸收电功率
发电机
n>n1 s<0 电源电动势 电磁阻力矩 原动机机械 能→电能
电磁制动
反向， n与n1反向， n<0,s>1 反电动势 电磁阻力矩 电能+机械能→ 电能+机械能→ 内部损耗
5.3 三相异步电动机的额定值
1）额定功率PN（kW）指额定运行时转轴上 ）额定功率 ） 的输出机械功率； 的输出机械功率； 2）额定电压 UN （V） 指加在绕组上的线电压； ） ） 指加在绕组上的线电压； 3）额定电流 IN （A） 指定子绕组中的线电流； ） ） 指定子绕组中的线电流； 4）额定频率f（Hz） 我国工业用频率为 ）额定频率 （ ） 我国工业用频率为50Hz； ； 5）额定功率因数 cos ϕ N 指电动机在额定负载 ） 时定子侧的功率因数； 时定子侧的功率因数；
对高压电动机： 对高压电动机：
定子绕组只有三根出线，只要电源电压符合电 定子绕组只有三根出线， 动机铭牌电压值便可使用。 动机铭牌电压ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ便可使用。
一、异步电动机工作原理
定子三相绕组 定子三相绕组通入三相交流电 三相绕组通入三相交流电
Y
v
A
n1
60 f n1 = 旋转磁场 p
切割闭合转子导体
N FZ
B
n） (r/m i
C
方向: 方向:顺时针
F
S
X
Blv
右手定则
感应电动势 E2
（鼠笼转子、绕线式转子） 鼠笼转子、绕线式转子） 感应电流 I2 旋转磁场 电磁转矩T 电磁转矩T
在民用生活中，电扇、洗衣机、 在民用生活中，电扇、洗衣机、电冰箱和 空调器等一般由单相异步电动机来拖动。 空调器等一般由单相异步电动机来拖动。
异步电动机能在生产和生活领 域中得到广泛的应用，是有着众多优 域中得到广泛的应用，是有着众多优 点： 结构简单、制造容易、价格低廉、 结构简单、制造容易、价格低廉、 运行可靠、坚固耐用、 运行可靠、坚固耐用、运行效率较高并 具有适用的工作特性。 具有适用的工作特性。
5.2 三相异步电动机的基本工作原理
异步电机外部条件发生变化时，有三种不 异步电机外部条件发生变化时， 同的运行方式。 同的运行方式。
①电动机运行 ②发电机运行 ③电磁制动
定子接电网 转子带负载 定子接电网 原动机驱动 定子接电网、转子机械负载； 定子接电网、转子机械负载； 应用于升降机械等。 应用于升降机械等。
× .
e1 i1a e2 i2a e2
× ×
. .
i2a e1 i1a
. ×
2、发电机状态 、
★ ∞>n>n1 -∞ <s<0 ★电磁关系 转子： 转子： i2a、e2与电动机状态相反； 与电动机状态相反； Tem与转向相反，为制动转矩。 与转向相反， 与转向相反 为制动转矩。 定子： 反方向； 定子：i1a与i2a反方向；i1a与电动机 状态相反， 与电动机状态相同， 状态相反，e1与电动机状态相同， i1a 、e1同方向。 同方向。 ★能量转换关系 转子： 转子：Tem Ω<0 吸收机械功率 定子： 定子：e1i1a> 0 输出电功率
U1 W2 V1 U2 W1 V2 U1 W2 V1 U2 W1 V2
Y联结 联结
D联结 联结
三相异步电动机的转子部分结构类型主要有两 种：鼠笼型和绕线型。
鼠笼型转子绕组由插入每个转子槽中的导条和
两侧的短路端环构成，如果去掉转子铁心， 两侧的短路端环构成，如果去掉转子铁心，剩余的 转子绕组就像一个松鼠笼子。 转子绕组就像一个松鼠笼子。
Bli
左手定则
电磁力F 电磁力F
n
二、转差率 由于异步电动机的转速 n不等于同步 速n1 ，因此在描述异步电机转速时通常采用 转差率的概念。 转差率的概念。 的概念 转差率的概念定义如下：把同步速n 转差率的概念定义如下：把同步速n1和 电机转子转速n之差与同步速n 电机转子转速n之差与同步速n1的比值称为 转差率， 表示： 转差率，用 s 表示：
鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图
下图是三相绕线型转子结构。 下图是三相绕线型转子结构。绕组的三个出线端子 接到固定在转轴上的三铜环上，通过电刷引出。 接到固定在转轴上的三铜环上，通过电刷引出。
特点：可以在转子绕组中串入附加电阻， 特点：可以在转子绕组中串入附加电阻，来改善电 机的起动性能或作转速调节用。 机的起动性能或作转速调节用。
5.1~5.3 三相异步电动机的基本类型、结构 三相异步电动机的基本类型、 和工作原理
5.1 异步电机的基本类型与基本结构 一、用途和分类
三相异步电机主要用作电动机， 三相异步电机主要用作电动机，拖动各种 生产机械，例如：风机、 压缩机、机床、 生产机械，例如：风机、泵、压缩机、机床、 轻工及矿山机械、 轻工及矿山机械、农业生产中的脱粒机和粉 碎机、农副产品中的加工机械等等。 碎机、农副产品中的加工机械等等。
缺点： 缺点： 功率因数较差， 功率因数较差，电机在运行过程 中必须从电网吸收感性无功功率， 中必须从电网吸收感性无功功率，因 此它的功率因数总小于1。 此它的功率因数总小于 。
异步电动机的种类很多，从不同的角度看， 异步电动机的种类很多，从不同的角度看， 有不同的分类法，常见的有： 有不同的分类法，常见的有： 按定子相数分 单相异步电动机 两相异步电动机 三相异步电动机
第五章
异步电动机
5.1～ 基本结构、 5.1～5.3 基本结构、工作原理和额定值 5.4～ 5.4～5.6 异步电动机的等效电路及其简化 5.7 异步电动机的参数测定 功率、 5.9 功率、转矩平衡方程式 5.10～5.11异步电动机的工作特性 5.10～5.11异步电动机的工作特性 5.12～5.14异步电动机的起动、 5.12～5.14异步电动机的起动、制动与调速 异步电动机的起动
6）额定转速 nN（r/min）指电机额定运行时转 ） ） 轴的转速； 轴的转速； 7）电动机的额定输出转矩计算式为 ）
T2 N
PN ( kW ) = 9550 nN ( r / min)
. ( N ⋅ m)
思考：如果转矩单位为 思考：如果转矩单位为kg . m，该如何计算？ ，该如何计算？
对于中低压电动机： 对于中低压电动机：
1）如铭牌上标有“380/220V、Y/D联结”时， ）如铭牌上标有“ 联结” 、 联结 表示电源电压为380V时，电机绕组采用“Y”联结； 联结； 表示电源电压为 时 电机绕组采用“ 联结 电源电压为220V时，采用“D”联结。 联结。 电源电压为 时 采用“ 联结 2）如铭牌上标有“380V、D联结”时，表示电 联结” ）如铭牌上标有“ 、 联结 机正常运行时只能采用“ 联结 联结， 机正常运行时只能采用“D”联结，但是在电动机起 动过程中可接380V电源，绕组采用“Y”联结，起动 电源， 联结， 动过程中可接 电源 绕组采用“ 联结 完毕，恢复“ 联结 联结。 完毕，恢复“D”联结。
× .
e1 i1a e2 i2a e2
× ×
. .
i2a
. ×
e1 i1a
吸收电功率＋吸收机械功率 转子电阻热损耗 吸收电功率＋吸收机械功率=转子电阻热损耗
三种运行状态小结 状 态
n 与s 关系 E 1的 性质 T的 性质 能量 转换
电动机
n<n1 0<s<1 反电动势 电磁驱动 力矩 电能→ 电能→机 械能
二、三相异步电动机的结构
定子铁心 定子铁心
定子 定子绕组 定子绕组
机座
感应电机
转子铁心
绕线型 笼型
转子 转子绕组
转轴
端盖、轴承、 端盖、轴承、风扇等
三相异步电动机的定子部分在结构上和同步电 机的定子部分完全相同。 机的定子部分完全相同。 对中、小容量的低压异步电动机， 对中、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， 相绕组的六个出线头都引出，这样可根据需要灵活 地接成“ 形或 形或“ 形 地接成“Y”形或“D”形。
×
. .
×
e1 i1a e2 i2a e2
× × .
.
i2a e1 i1a
3、制动状态 ★ -∞<n<0 s→∞ ★电磁关系 转子： 转子：Tem与n反方向 反方向 Tem为制动转矩 定子： 反方向。 定子：i1a 、e1反方向。 ★能量转换关系 转子： 转子：Tem <0吸收机械功率 吸收机械功率 定子： 定子：e1i1a<0 从电网吸收电功率