异步电机其他运行方式
异步电机的三种运行状态和条件
一、异步电机的基本原理和结构异步电机是一种常见的交流电动机，其工作原理是利用交流电产生的旋转磁场来驱动转子实现动力输出。
异步电机的结构包括定子和转子两部分，定子绕组接通交流电源，产生旋转磁场；转子则受到旋转磁场的作用而转动，从而驱动负载工作。
二、异步电机的运行状态异步电机在运行过程中，可以根据其工作状态和条件分为三种类型，分别为：1. 恒定转速状态：在恒定转速状态下，电机的转速维持在一个恒定值不变，通常用于一些对稳定转速要求较高的场合。
2. 变速状态：在变速状态下，电机的输出转速可以根据需要进行调节，通常通过变频器或直流调速器来实现，适用于需要频繁改变转速的场合。
3. 负载变化状态：在负载变化状态下，电机的输出转矩和转速根据负载的变化而变化，通常用于负载波动较大的场合，需要根据具体负载情况调整电机的工作状态。
三、异步电机的运行条件异步电机能够正常运行需要满足一定的条件，包括：1. 供电电源的稳定性：电机工作时需要稳定的供电电源，电压波动过大或频率不稳定都会影响电机的正常运行。
2. 机械部件的良好状况：电机的轴承、油封、绝缘等机械部件需要保持良好的状态，否则会影响电机的工作效果甚至损坏电机。
3. 合理的负载匹配：电机的输出功率和转速需要与负载匹配，过大或过小的负载都会影响电机的运行效果和寿命。
4. 良好的通风散热条件：电机在运行过程中会产生热量，需要良好的通风散热条件来保持电机的温度在合理范围内。
四、异步电机各种运行状态和条件的应用不同的运行状态和条件适用于不同的场合和需求，具体应用包括但不限于：1. 恒定转速状态适用于一些需要稳定转速输出的场合，如风机、泵等。
2. 变速状态适用于需要频繁改变转速的场合，如输送带、提升机等。
3. 负载变化状态适用于负载波动较大的场合，如破碎机、混合机等。
总结：异步电机具有多种运行状态和条件，通过合理选择和配置可以满足不同场合和需求的工作要求。
在使用过程中需要注意保持电机和供电环境的稳定和良好，以保证电机的正常运行和延长其使用寿命。
11单相异步电动机及异步电机的其他运行方式48页PPT
单相异步电动机
单相异步电动机
定子两相绕组： m 主绕组，工作绕组 a 辅助绕组，起动绕组
转子为鼠笼式绕组
1、单相异步电动机特点
辅助绕组a串联一移相元件(通常是 电容器)，然后与主绕组m并联接到 单相电源
结构上，实质上是两相电机 Im、Ia不同相位，实质上是两
相运行
2、分析方法
①对称分量法 ②双旋转磁场理论 ③交轴磁场理论
负序电压，产生负序电流，建立负向旋转磁场，产生反 向转矩，与转子旋转方向相反。
负序转差率
s
n1 n n1
2s
5、零序电压与零序电流
异步电机一般不接中线，可不考虑零序电流。
不对称运行分析
I 1
U 1 Z
I 1
U 1 Z
I A IB
I1 2
I1 I1
r2' 2s
TT
T
2 p
1
I2' 2
r2' s
I2' 2
2r2' s
4、辅助绕组开路时的转矩
1．起动转矩等于零
当s＝l时，T+＝T-，T＝0，单相电机 仅一个绕组工作不能自行起动。
2．转动后单相电机可以在一个绕组情 况下运行
转子转动时，则Z+＞Z-，T+＞T-，TO， 由于有负序转矩存在，所以其过载能 力和效率均有所降低。
零序系统：每相大小相等且同相位。
共同性质：三相大小相等，彼此之间相位差相等
（1）由不对称系统分解得到的正序、负序和零 序系统都是对称系统。对称系统容易求解。 当求得各个对称分量后，再把各相的三个分 量叠加便得到不对称运行情形。
三相异步电动机的7种转速方式
三相异步电动机的7种转速方式三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s)从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可太到改变转速的目的。
从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。
在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。
改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机，改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。
从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速指时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法（如串级调速等）。
有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中；液力偶合器调速，能量损耗在液力偶合器的油中。
一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。
一、变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。
本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。
二、变频调速方法变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。
变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交－直－交变频器。
其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，特性硬，精度高；技术复杂，造价高，维护检修困难。
3.2三相异步电动机的运行
教案（首页）授课班级机电高职1002授课日期课题序号 3.2 授课形式讲授授课时数 2 课题名称三相异步电动机的运行教学目标1．了解三相异步电动机运行时的电磁关系。
2．了解三相异步电动机的机械特性。
3．熟悉三相异步电动机的功率关系。
4．了解三相异步电动机的工作特性。
教学重点1．了解三相异步电动机运行时的电磁关系。
2．了解三相异步电动机的机械特性。
教学难点1．了解三相异步电动机运行时的电磁关系。
2．了解三相异步电动机的机械特性。
教材内容更新、补充及删减无课外作业课后习题教学后记以实物展示学生容易接受送审记录盐城生物工程高等职业技术学校课堂时间安排和板书设计复习5导入5新授60练习5小结5一、电磁转矩二、空载运行与负载运行三、机械特性1、起动转矩及起动过程2、额定转矩3、最大转矩四、三相异步电机的工作特性1、转速特性2、定子电流特性3、定子功率因数特性4、电磁转矩特性5、效率特性课题序号课题名称第页共页教学过程主要教学内容及步骤导入新授三相异步电动机空载运行时，转子的转速接近旋转磁场的转速，转子中的电流接近零。
转轴上的负载增大后，电动机的转速下降，转差率增大，转子导体与旋转磁场间的相对运动速度加大，转子绕组中的电流增大，从电源输入的电功率也随之增大。
电动机带不同负载时，电流、转矩、功率因数、效率等参数均不同，为了高效经济地利用电动机，需要掌握分析异步电动机性能的方法。
异步电动机的工作特性是用好电动机的依据，因此熟悉异步电动机的运行性能，掌握常用的测试方法是很有必要的。
三相异步电动机的运行特性主要是指三相异步电动机在运行时，电动机的功率、转矩、转速相互之间的关系。
一、电磁转矩所谓电磁转矩即是电动机由于电磁感应作用，从转子转轴上输出的作用力矩。
它是衡量三相异步电动机带负载能力的一个重要指标。
为了更好地使用三相异步电动机，我们必须要首先弄清楚电磁转矩同哪些物理量有关。
由于电动机的转子是通过旋转磁场与转子绕组之间的电磁感应作用而带动的，因此电磁转矩必然与旋转磁场的每极磁通Φ和转子绕组的感应电流I2的乘积有关。
三相异步电机
三相异步电机三相异步电机(Triple-phase asynchronous motor)是靠同时接入380V三相交流电源（相位差120度）供电的一类电动机，由于三相异步电机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转，存在转差率，所以叫三相异步电机。
工作原理电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。
因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。
三相异步电机是感应电机，定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。
短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场。
通电启动后，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，即旋转磁场与转子存在相对转速，并与磁场相互作用产生电磁转矩，使转子转起来，实现能量变换。
电动机分类1．按工作电源分类根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。
其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。
2．按结构及工作原理分类根据电动机按结构及工作原理的不同，可分为直流电动机，异步电动机和同步电动机。
同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。
异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。
感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。
交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。
直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。
有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。
电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。
永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。
3．按起动与运行方式分类根据电动机按起动与运行方式不同，可分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。
异步电机有三种运行状态
异步电机有三种运行状态，可运行在发电机状态、电动机状态和电磁制动状态。
当转差率在S<0时，异步电机处于发电机状态；当转差率0<S1时，处于电磁制动状态。
也就是说，当异步电机转子的转速高于同步转速，此时转子的转向与定子旋转磁场的转向相同，处于发电机状态；当转子转向与旋转磁场同方向且转速低于同步转速，处于电动机状态；当转子转向与旋转磁场方向相反，处于电磁制动状态。
根据这一原理，只要用原动机把转子按旋转磁场的方向拖动，加速到超过同步转速，就可使异步电机成为发电机了。
1 异步电机发电的特点由于使用异步电机发电在并网与调速两个主要方面有其独有的特点，因此近年来被风力发电领域所广泛使用。
1.1并网方面不需要同期设备，只需象投电动机那样合闸就行。
电机的容量较大，可用软启动或变频启动等方式。
1.2调速方面异步电机运转时，不象同步电机那样，转速与频率有着严格的对应关系。
异步电机的转速与频率没有严格的对应关系，理论上异步发电机的转差率在-∞<S<0范围内都是发电运行状态。
因此特别适合原动机不好控制的情况。
< P>1.3短路方面从异步发电机负荷特性曲线可知，异步发电机的负荷电流增加到临界值时，发电机电压急剧下降，直至崩溃。
异步发电机三相短路时情况和此相似。
所以当异步发电机发生三相短路时，电压将急剧下降，直至电压崩溃，不会有很大的短路电流。
当发电机发生不对称短路，如单相短路，此时该相绕组相当于一个短路绕组，它将产生去磁效应，最终使电压崩溃。
从以上分析可见，异步发电机无需装设任何形式的短路保护。
2 异步发电机的运行方式和其它发电方式一样，异步机在发电时也有两种运行方式，独立运行与并网运行。
2.1异步发电机独立运行异步发电机独立运行时，由于电机的铁芯中通常会有一些剩磁存在，当电机转子被原动机拖动时，与定子绕组的磁场相互作用，导体中就有感应电流。
载流导体在磁场中运动，又在定子绕组中产生感应电动势。
电机与拖动基础考点总结
考点总结第四章e T L T —生产机械的阻转矩 n —转速(r/min)】第五章一、直流电机的励磁方式：III f I I f1图5-15直流电机的励磁方式a) 他励式 b) 并励式 b) 串励式 b) 复励式a)b)c)d)按励磁绕组的供电方式不同，直流电机分4种：○1他励直流电机 ○2并励直流电机 ○3串励直流电机 ○4复励直流电机 二、基础公式 1. 额定功率N PN P （N T 为额定输出转矩，N n 为额定转速） 直流发电机中，N P 是指输出的电功率的额定值：N N N I U P ⋅=2. 电枢电动势a E直流电机的电动势：n C E e a ⋅Φ⋅=（单位 V ） e C 为电动势常数aZn C P e 60⋅=（P n —磁极对数，Z —电枢总有效边数，a —支路对数）3. 电磁转矩e T直流电机的电磁转矩：a T e I C T ⋅Φ⋅= （单位m N ⋅） T C 为转矩常数aZn C P T ⋅⋅=π2 （P n —磁极对数，Z —电枢总有效边数，a —支路对数）4. 常数关系式由于55.9260≈=πe T C C 故 e T C C ⋅=55.9三、直流电机(一) 分类：直流电动机和直流发电机。
直流电动机：直流电能→→机械能 直流发电机：机械能→→直流电能(二) 直流电动机(考点：他励直流电动机【如下图】)I 图5-18直流电动机物理量的正方向与等效电路a) 物理量的参考正方向 b) 等效电路a)b)1. 电压方程：励磁回路：f f f I R U =电枢回路：a a a a I R E U += (特点：a a E U >) (a R ——包括电枢绕组和电刷压降的等效电阻 a E ——直流电机感应电动势)其中 ΦnC E e a =2. 转矩方程：0L e T T T +=3. 功率方程：○1输入电功率→电磁功率 输入电功率1P =励磁回路输入电功率f P +电枢回路输入电功率a P(注意：一般题目没有给出励磁信息，那么输入电功率=电枢回路输入电功率)电枢回路输入电功率a P =电磁功率em P +铜耗功率Cua p ∆ 励磁回路输入的电功率：2f f f f f I R I U P ==电枢回路输入的电功率：()Cua em 2a a a a a a a a a a a p P I R I E I I R E I U P ∆+=+=+== (2a a Cua I R p =∆——电枢回路的铜耗 a a em I E P =——电机的电磁功率)且有ωωωe a p a p a p a a π2π2606060T ΦI aZn ΦI a Z n ΦnI Z n I E ==⋅== 即ωe a a T I E =（原本基础公式为a e ΦI C T T =）而由上式可得电动机电磁转矩的另一种计算公式：n Pn P P T em em eme 55.960π2===ω 故n PT em e 55.9=（em P 的取值单位为w 才适用）nP T eme 9550=（em P 的取值单位为kW 才适用） ○2电磁功率→输出机械功率 电磁功率=机械功率=机械空载功率(损耗)+机械负载功率(输出功率)由于0L e T T T +=和ωe T P em = 故 ωωωL 0e T T T += L 0em P p P +∆=L P ——电机的机械负载功率0p ∆——电机的空载损耗，包括机械摩擦损耗m p ∆和铁心损耗Fe p ∆○3输入电功率1P →输出机械功率2P 电功率电磁功率机械功率P 1P em P 2p Cua p Fe p mec p CufCufp ∆Cuap ∆Fep ∆mp ∆图5-19直流电动机的功率图p P P p p p p P p p P P P ∑∆+=+∆+∆+∆+∆=+∆+∆=+=22add m Fe Cu em Cua Cuf a f 1式中2P ——电动机的输出功率，有P2=PL ；add p ∆——电动机的附加损耗，是未被包括在铜耗、铁耗和机械损耗之内的其他损耗； p ∑∆——电动机的总损耗，并有add 02a a 2f f add m Fe Cua Cuf p p I R I R p p p p p p ∆+∆++=∆+∆+∆+∆+∆=∑∆故电动机的效率为：p P pP P ∑∆+∑∆-==2121η4. 工作特性：5. 如何避免造成“飞车”？ 答：直流电动机在使用时一定要保证励磁回路连接可靠，绝不能断开。
三相异步电动机的各种运行状态
8.5三相异步电动机的各种运行状态
8.5.1电动运行状态
T与n方向一致， n<n1，0<s<1， T 为拖动转矩，特性 在第Ⅰ、Ⅲ象限。
2
8.5.2 能耗制动
1能耗制动基本原理
• 三相异步电动机处于电动运 行状态的转速为n，如果突然 切断电动机的三相交流电源， 同时把直流电通入它的定子 绕组，例如开关K1打开、K2 闭合，结果，电源切换后的 瞬间，三相异步电动机内形 成了一个不旋转的空间固定 磁动势，用F=表示。
• 磁通势与转子相对转速为-n
• •
F~的转速，即同步转速为
能耗制动转差率 n
n1
60 f1 p
n1
• 转子绕组感应电动势的大小与频率则为:
E2 E2
f2 f1
7
三相异步电动机能耗制动的等值电路
8
4、能耗制动的机械特性
能耗制动时，铁损耗很小，可以 忽略。这样一来，根据等值电路画出电 动机定子电流、励磁电流及转子电流之 间的相量关系如右图所示。
14
机械功率为 从定子到转子的电磁功率为
转子的铜耗为
说明两部分能量全部消耗在电阻上，一部分消 耗在转子本身的内阻R2上，因R2很小，故能量 大部分消耗在外串电阻RS上。这样可以减小转 子发热程度
15
特点和应用
特点： s>1 ，运行过程中能量消耗多，改变
转子串接电阻，可变速度。 应用：
适用于位能性负载下放重物。
鼠笼式电机转子回路无法串电阻，因此反接制动不能过于 频繁
13
8.5.4 倒拉反转运行
拖动位能性恒转矩负载运行 的三相绕线式异步电动机， 若在转子回路内串入一定值 的电阻，电动机转速可以降 低。如果所串的电阻超过某 一数值后，电动机还要反转， 称之为倒拉反转制动运行状 态。倒拉反转运行时负载向 电动机送入的机械功率是靠 着负载贮存的位能的减少， 是位能性负载倒过来拉着电 动机反转
三相异步电机运行原理
三相异步电机运行原理三相异步电机是一种常见的交流电动机，其运行原理是基于磁场的转动作用。
本文将从基本原理、构造、运行特点、控制方式和应用等方面详细介绍三相异步电机。
1. 基本原理三相异步电机的运行原理是基于磁场的转动作用。
当三相交流电源通入三相异步电机的定子绕组时，产生的电磁场沿着定子铁芯出现旋转磁场。
该磁场的转速与电源频率和定子线圈的极数成正比，转速的大小表示为：n=s*f/Pn为电机转速，s为滑差，f为电源频率，P为定子线圈的极数。
当电机转子沿着旋转磁场旋转时，旋转磁场会在转子铁芯中引起感应电流，产生逆磁场，使得转子跟随旋转磁场转动。
转子跟随旋转磁场转动的结构，使得转子铁芯与旋转磁场之间的相对运动产生力矩，使得转子继续沿着旋转磁场转动。
这种情况下，电机的空载转速接近同步转速，但转速会随负载变化而下降。
2. 构造三相异步电机包括定子和转子两部分。
定子结构复杂，由定子铁核、定子线圈和端部盖板等部分组成。
定子线圈绕在定子铁核的上面，并由扯出的端子连接到电源上。
转子结构相对简单，由转子铁心、转子线圈和轴承等部分构成。
转子的铁心轴向排列，在其表面上有许多槽孔，用以装载转子线圈。
转子线圈是一组导电线，绕在铁心上，并与固定于轴上的端环互相连接。
转子在轴承内旋转。
3. 运行特点三相异步电机运行时，其特点如下：(1) 转速随负载变化而下降：电机空载转速接近于同步转速，即与电源频率和极数等条件有关的理论转速n1。
但是电机在负载下，由于动能的消耗，因此电机的转速会随着转矩的变化而回落，这种现象称为“滑差现象”。
实际上，电机的转速是与转矩成反比例关系，即在负载下电机的转速会下降。
(2) 起动电流大：在电机起动时，由于转子的静止不动，所以此时的转速为零，旋转磁场的转速为n1。
转子中的感应电流很大，由于磁通量变化而产生的转子电动势使得转子中的感应电流也很大，这就导致电机启动时的电流较大。
(3) 运行效率低：由于电机在运行时会产生都流，因此电机的功率因数较小，在功率传输时，会有一定的功率损失。
《异步电动机》课件
异步电动机的调速
变极调速
通过改变电动机的极数来调节转速，但只能在有限的范围内调速。
变频调速
通过改变电源的频率来调节电动机的转速，可以实现宽范围的调速，且调速性能 好。
异步电动机的制动和反转
能耗制动
反转
在电动机定子绕组中通入直流电，产 生恒定的磁场，利用转子感应电流与 恒定磁场的相互作用产生制动力矩。
03
转子铁芯
转子铁芯是电动机的磁路部分，通常 由0.5mm厚的硅钢片叠压而成。
转轴
转轴是电动机的输出部分，通过轴承 与机座相连，用于驱动负载。
05
04
转子绕组
转子绕组是电动机的电路部分，它由 绝缘导线绕制而成，嵌套在转子铁芯 槽内。
其他部件
01
02
03
轴承
轴承是用来支撑转子的部 件，分为滚动轴承和滑动 轴承两种。
通过改变电源相序或绕组接线方式来 实现电动机的反转。
反接制动
通过反接电源相序来改变电动机旋转 磁场的旋转方向，利用转子感应电流 与旋转磁场的相互作用产生制动力矩 。
05
异步电动机的维护与故障 处理
异步电动机的日常维护
定期检查
定期检查异步电动机的 外观、紧固件、轴承异步电动机的清洁 ，防止灰尘、杂物进入
汽车用异步电动机
适用于汽车驱动和辅助系 统，如起动机、发电机等 。
04
异步电动机的运行与控制
异步电动机的启动
直接启动
通过直接将电动机接入电源来启动。这种方式简单，但可能导致电流过大，适 用于小容量电动机。
降压启动
通过降低加在电动机上的电压来减小启动电流。常用的方法有星形-三角形启动 和自耦变压器启动。
《异步电动机》 PPT课件
第九章 三相异步电动机的基本结构及运行分析
第九章 异步电动机
第一节 基本结构、分类及铭牌
３．气隙
异步电机的气隙是很小的，中小型电机一般为０．２～２ ｍｍ。气隙越大，磁阻越大，要产生同样大小的磁场，就需要 较大的励磁电流。由于气隙的存在，异步电机的磁路磁阻远比 变压器为大，因而异步电机的励磁电流也比变压器的大得多。 变压器的励磁电流约为额定电流的３％，异步电机的励磁电流 约为额定电流的 ３０％。励磁电流是无功电流，因而励磁电 流越大，功率因数越低。为提高异步电机的功率因数，必须减 少它的励磁电流，最有效的方法是尽可能缩短气隙长度。但是 气隙过小会使装配困难，还有可能使定、转子在运行时发生摩 擦或碰撞，因此，气隙的最小值由制造工艺以及运行安全可靠 等因素来决定。
第一节 基本结构、分类及铭牌
一、三相异步电动机的基本结构
三相异步电动机由固定的定子和旋转的转子两个基本部分组 成，转子装在定子内腔里，借助轴承被支撑在两个端盖上。 为了保证转子能在定子内自由转动，定子和转子之间必须有 一间隙，称为气隙。
１．定子
定子由定子三相绕组、定于铁心和机座组成。 定子三相绕组是异步电动机的电路部分，在异步电动机的运行 中起着很重要的作用，是把电能转换为机械能的关键部件。 定子三相绕组的结构是对称的，一般有六个出线U1U 2 V1V2 W1W2 置于机座外侧的接线盒内，根据需要接成星形或三角形
（７）极相组
极相组是指一个磁极下属于同一相的线圈按一定方式串联成的 线圈组。
第九章 异步电动机
第二节 交流绕组
２．交流绕组的基本要求
（１）在一定的导体数下，绕组的合成电势和磁势在波形上应 尽可能为正弦波，在数值上尽可能大，而绕组的损耗要小，用 钢量要省。 （２）对三相绕组，各相的电势和磁势要求对称而各相的电阻和 电抗都相同。为此必须保证各绕组所用材料、形状、尺寸及匝数 都相同且各相绕组在空间的分布应彼此相差１２０°电角度。
三相异步电动机简述及起动方式调速方法
三相异步电动机简述及起动方式调速方法概述：自从1887年发明了三相异步电机后，三相异步电动机在全世界得到广泛的应用。
三相异步电机结构简单，无需电刷和换向器，可长期高速运行，只需对轴承进行维护。
相对其他类型电动机而言故障率较低。
我厂500多台电动机基本均为三相异步电动机。
工作原理简述：在三相交流电动机定子上布置有结构完全相同在空间位置各相差120电角度的三相绕组，分别通入三相交流电，则在定子与转子的空气隙间所产生的合成磁场是沿定子内圆旋转的，故称旋转磁场。
转速的大小由电动机极数和电源频率而定。
转子在磁场中相对定子有相对运动，切割磁杨，形成感应电动势。
转子铜条（铝条）是短路的，有感应电流产生而产磁场。
在磁场中受到力的作用。
转子就会旋转起来。
电机转动要有三个条件：第一要有旋转磁场，第二转子转动方向与旋转磁场方向相同，第三转子转速必须小于同步转速，否则导体不会切割磁场，无感应电流产生，电机就速度减慢产生转速差，所以只要有旋转磁场存在，转子总是落后同步转速在转动。
起动方式：三相异步电机起动方式有：1、直接起动,电机直接接额定电压起动。
2、降压起动: (1)定子串电抗降压起动; (2)星形三角形启动器起动; (3)软起动器起动; (4)用自耦变压器起动。
（5）转子绕线式电机采用转子绕组接电阻分段起动（或碱液水电阻起动），转子绕组接频敏变阻器起动两种方式。
3、变频起动及分段变频起动。
直接起动:直接起动是最好的起动方式之一，它是将电动机的定子绕组直接接入额定电压起动，因此也称为全压起动。
全压起动具有起动转矩大、起动时间短、起动设备简单、操作方便、易于维护、投资省、设备故障率低等优点。
为了能够利用这些优点，目前设计制造的笼型感应电动机都按全压起动时的冲击力矩与发热条件来考虑其机械强度与热稳定性。
所以，只要被拖动的设备能够承受全压起动的冲击力矩，起动引起的压降不超过允许值，就应该选择全压起动的方式。
有人误认为降压起动比全压起动好，将负荷较重的电机也采用了降压起动方式，因而降低了起动转矩，延长了起动时间，使电动机发热更加严重，且设备复杂，投资增加，这是一个误区，应当引起重视。
异步电机有三种运行状态
异步电机有三种运行状态，可运行在发电机状态、电动机状态和电磁制动状态。
当转差率在S<0时，异步电机处于发电机状态；当转差率0<S1时，处于电磁制动状态。
也就是说，当异步电机转子的转速高于同步转速，此时转子的转向与定子旋转磁场的转向相同，处于发电机状态；当转子转向与旋转磁场同方向且转速低于同步转速，处于电动机状态；当转子转向与旋转磁场方向相反，处于电磁制动状态。
根据这一原理，只要用原动机把转子按旋转磁场的方向拖动，加速到超过同步转速，就可使异步电机成为发电机了。
1 异步电机发电的特点由于使用异步电机发电在并网与调速两个主要方面有其独有的特点，因此近年来被风力发电领域所广泛使用。
1.1并网方面不需要同期设备，只需象投电动机那样合闸就行。
电机的容量较大，可用软启动或变频启动等方式。
1.2调速方面异步电机运转时，不象同步电机那样，转速与频率有着严格的对应关系。
异步电机的转速与频率没有严格的对应关系，理论上异步发电机的转差率在-∞<S<0范围内都是发电运行状态。
因此特别适合原动机不好控制的情况。
< P>1.3短路方面从异步发电机负荷特性曲线可知，异步发电机的负荷电流增加到临界值时，发电机电压急剧下降，直至崩溃。
异步发电机三相短路时情况和此相似。
所以当异步发电机发生三相短路时，电压将急剧下降，直至电压崩溃，不会有很大的短路电流。
当发电机发生不对称短路，如单相短路，此时该相绕组相当于一个短路绕组，它将产生去磁效应，最终使电压崩溃。
从以上分析可见，异步发电机无需装设任何形式的短路保护。
2 异步发电机的运行方式和其它发电方式一样，异步机在发电时也有两种运行方式，独立运行与并网运行。
2.1异步发电机独立运行异步发电机独立运行时，由于电机的铁芯中通常会有一些剩磁存在，当电机转子被原动机拖动时，与定子绕组的磁场相互作用，导体中就有感应电流。
载流导体在磁场中运动，又在定子绕组中产生感应电动势。
三相异步电动机的6种启动方法选择与比较
三相异步电动机的6种启动方法选择与比较1、直接启动直接启动的优点是所需设备少，启动方式简单，成本低。
电动机直接启动的电流理论上来说，只要向电动机提供电源的线路和变压器容是正常运行的 5 倍左右，量年夜于电动机容量的 5 倍以上的，都可以直接启动。
这一要求关于小容量的电动机容易实现，所以小容量的电机绝大部分都是直接启动的，不需要降压启动。
关于年夜容量的电动机来说，一方面是提供电源的线路和变压器容量很难满足电动机直接启动的条件，另一方面强年夜的启动电流冲击电网和电动机，影响电动机的使用寿命，对电网不利，所以年夜容量的电动机和不能直接启动的电动机都要采用降压启动。
直接启动可掖棵胶木开关、铁壳开关、空气开关(断路器)等实现电动机的近距离操作、点动控制，速度控制、正反转控制等，也可掖棵限位开关、交流接触器、时间继电器等实现电动机的远距离操作、点动控制、速度控制、正反转控制、自动控制等。
2、用自偶变压器降压启动采用自耦变压器降压启动，电动机的启动电流及启动转矩与其端电压的平方成比例降低，相同的启动电流的情况下能获得较大的启动转。
如启动电压降至额定电压的65%，其启动电流为全压启动电流的42%，启动转矩为全压启动转矩的42%。
自耦变压器降压启动的优点是可以直接人工操作控制，也可掖棵交流接触器自动控制，经久耐用，维护成本低，适合所有的空载、轻载启动异步电动机使用，在生产实践中得到广泛应用。
缺陷是人工操作要配置比较贵的自偶变压器箱(自偶补偿器箱)，自动控制要配置自偶变压器、交流接触器等启动设备和元件。
3、Y-△降压启动定子绕组为△连接的电动机，启动时接成Y，速度接近额定转速时转为△运行，采用这种方式启动时，每相定子绕组降低到电源电压的58%，启动电流为直接启动时的33%，启动转矩为直接启动时的33%。
启动电流小，启动转矩小。
Y-△降压启动的优点是不需要添置启动设备，有启动开关或交流接触器等控制设备就可以实现，缺陷是只能用于△连接的电动机，x大型异步电机不能重载启动。
第九章异步电机的理论分析与运行
转子绕组内感应电动势。主磁通与转子电 流共同作用产生有用的电磁转矩，实现电 能转换为机械能。 在数量上φ m表示每极的基波磁通量。 60 f1 以同步速旋转 n1 p 主磁通途经五段磁路：空气隙、定子齿、 转子齿、定子轭和转子轭。
主磁路（主磁通经过的路径）：
n=0，s=1。 在 理 想 空 载 情 况 下 ， 无 阻 力 转 矩 ， 则 n=n1 ， s=0，转子转速便达到同步转速。 当负载转矩愈大时，必须有较大的转子电流和 电势，因而必须有较大的转差率。 在实际的电动机运行情况下，因拖动着机械负 载，电磁转矩必须要克服负载阻力转矩，n＜n1， 故电动机的转子必须有适当的转差率。
转子绕组
转轴
一、异步电动机的定子
定子铁心——磁路部分，放置定子绕组。 一般采用导磁性能良好和比损耗小的电工硅钢 片叠成。 为了嵌放定子绕组，在定子铁心内圆冲出许多 形状相同的槽——定子槽。 定子绕组——电路部分——感应电势。 机座——固定和支撑定子铁心。
1. 定子铁心
1. 定子铁心
2．定子槽形
二、异步电机的磁场
总结： 转子电流产生的旋转磁动势的转速与定子电流产生的 旋转磁动势的转速相同，都等于同步转速n1，它们在 空间保持相对静止，与转子的转速无关。气隙磁场由 转子磁场和定子磁场合成。这样异步电机定转子磁场 与变压器一二次磁场一样，都符合磁动势平衡原则。
主磁通和漏磁通
一、主磁通φ m 主磁通——由基波磁势产生的互磁通。
成型绕组
散嵌绕组
半闭口槽—小型异步电机，绕组用圆导线绕成。 半开口槽—低压中型异步电机，绕组是成型线圈。 开口槽 — 高压大中型异步电机，绕组是用绝缘带包扎并浸漆 处理过的成型线圈。
异步电动机的启动和不对称运行
异步电动机的启动和不对称运行一、启动1.全压启动启动瞬间，异步电动机转予绕组以同步速度切割旋转磁场，产生的感应电动势很大，使得这一瞬间的电流高达电动机额定电流的5～7倍。
启动电流太大可能大幅度增加线路上的电压降，不但可能导致该设备启动失败，还可能导致其他设备停车，还可能造成设备和线路的损坏。
因此，公用低压配电网中10kW以上的笼型电动机、小区低压配电室供电的14kW 以上的笼型电动机、专用变压器供电的额定功率不超过变压器容量10%～15%的电动机均应采取减压启动方式。
2.减压启动笼型电动机常用的传统减压启动方式是Y-A 启动和自耦减压启动。
（1）Y-△启动是启动时将三相绕组接成星形连接。
待启动接近终了时将三相绕组改成三角形连接。
由于启动时相电压降低为额定时间的1/3，相电流也降低为直接启动时的1/3，线电流则降低为直接启动时的1/3。
堵转转矩也降低为直接启动时的1/3。
因此，这种启动方法只能用于轻载启动的运时三角形接法的电动机。
（2）自耦减压启动的原理如图11-7所示。
启动时艳动机经自理变压器降压（比较多见的是将电源电压降低为80%和65%）基通电源。
启动临近终了时甩掉自耦变压器直径接通电源。
对于将电源迎压降低为80%的自耦减压启动，电动机电流也降低为直接启云时的80%、线路电流则降低为直接启动时的64%。
绪转转矩也限纸为直接启动时的64%。
自耦减压启动器的自耦变压奉都是按短时工作设计的。
使用中应注意每次启动时间不能大长。
每小时内启动次数不能大多，而且相邻两次启动之间需间隔一段时间。
（3）延边三角形减压启动是笼型电动机介于Y-△启动和直启动之间的减压启动方式。
如图11-8所示，启动时三相绕组接万局部三角形，运行时接成全三角形。
这种电动机的每相绕组必须引出3个端子。
此外，笼型电动机还可采用定子绕组串电抗或电阻的启动方式。
这两种启动方式的功率损失和电压损失都比较大，只能用于轻载启动的电动机。
者的有本控形有统软楼购蒸种上述减压启动方法只是在一定程度上减小了启动时的电流冲击。
异步电机的运行原理 详解
异步电机的运行原理§5－１ 三相异步电机运行时的电磁过程一．异步电机负载时的物理情况定子三相对称绕组接通三相对称电源，流过三相对称电流，产生旋转磁通势F 1和旋转磁场,以同步转速n 0切割定，转子绕组，分别产生感应电动势C B A E E E 1*1*1*,,和c b a E E E 2*2*2*,,，转子绕组是闭合的，因而产生三相对称电流c b a I I I 2*2*2*,,，转子载流导体在磁场当中受到电磁力作用，使转子朝着旋转磁场的方向以转速n(<n 0)旋转，空载时，电磁转矩仅需克服摩擦和风阻的阻转矩，很小，为此，n n ≈00,02*2*≈≈I E s ，电机的磁通势F mo =F 10，异步电机负载时，转速下降，n(<n 0) ，s E 2*及2*I 均增大，I 2产生转子磁通势F 2 ，此时电机中的磁通势应由定、转子绕组共同产生。
（一） （一） 转子磁通势以绕线型转子为例，结论同样适用于鼠笼转子。
1．F 2的旋转方向如图5－1所示，转子绕组的相序取决于定子电流产生的旋转磁场的转向，转子旋转磁通势的转向又取决于转子绕组的相序，因而旋转磁通势的方向与定子磁通势的旋转方向相同。
图5-1 转子绕组的相序2．F 2的转速 转子电路的频率100026060)(Sf pn n n n n n p f =⨯-=-=转子电流产生的旋转磁通势F 2相对于转子本身的转速n n n n n n S n p Sf p f n -=-====∆00000126060 转子本身以转速n 向前旋转，所以F 2相对于定子的转速（空间转速）为00n n n n n n =+-=+∆即转子磁通势Ｆ２和定子磁通势Ｆ１的转速是相同的，均为ｎ０，所以Ｆ２与Ｆ１在空间相对静止，无相对运动。
（二） （二） 磁通势平衡关系负载时，转子磁通势F 2与定子磁通势F 1在空间相对静止，其合成磁通势保持定值，此时气隙中的旋转磁场由此合成磁通势产生，即)(*21m m m B F F F φ-→→→→=+而空载时 )(0*0010m m m B F F φ-→→→=由于电动机空载和负载时，所加电压U 1N 保持不变，电动势N U E 11≈近似不变，所以0m m φφ≈，故有m m m F F F F *021φ→≈=+→→→→即 ）（21→→→-=F ＋F F m上式表明：负载时定子磁通势1→F 包含两个分量：一个分量（2→-F ）作用是抵消转子磁通势2→F 对主磁通势的影响，其大小与2→F 相同，方向则相反，另一个分量m F →，它的作用是产生主磁通 m *φ 。
第15讲 三相异步电动机的机械特性及各种运转状态
动 基
sm
R2 R12 ( X1 X 2 )2
础
同步转速ns不变 Tmax、Tst、Sm将随Rf增大而减小 也用于笼型异步电动机的减压起动 。
22
（五）转子电路接入并联阻抗
起动初期，转子频率sf1较大，
Xst=2πsf1Lst较大，转子电流的大部分
电 机
将流过电阻Rst； Rst决定了起动电流 和起动转矩；
础 机械特性
物理表达式
参数表达式
实用表达式
3
一、物理表达式
机械特性的物理表达式：
电
T CT1mI2 cos 2
机 CT1 ——异步电动机的转矩系数 及 拖 Φm ——异步电动机每极磁通
CT 1
pm1N1kw1 2
动 基 I 2 ——转子电流的折算值
础 cos2——转子电路的功率因数
2
R12
(
X1
X 2
)2
2s ( X1 X 2 )
拖
动 基 结论： 础 1）当电动机各参数及电源频率不变时，Tmax与Uφ2成正比，
sm则保持不变，与Uφ无关；
2）当电源频率及电压不变时，sm与Tmax近似地与X1+X2′成 反比；
3）Tmax与R2′之值无关，sm则与R2′成正比。
因此
I 22
1 sN
I22z
1 sz
T
Pe
s
1
s
m1 I 22
R2 s
由于n下降→ sz＞sN，故I2z′＞ I2N′，即U φ降低后电动机电 流将大于额定值，电动机如长时连续运行，最终温升将超
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异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
20.1 异步发电机 二、异步发电机的运行
异步发电机与同步发电机对比：
1)同步发电机可以发出感性无功,供给电网中感性 负载所需的无功功率; 而异步发电机从电网吸收感性无功功率来激磁，并供 给定、转子的漏抗对应的无功,使电网的功率因数下降, 这是异步发电机最大的一个缺点。
吸收的功率
总输入功率 P1 = PΩ + pm+pad PM= PΩ -pCu2
pcu1 m1
r1
jx1
I1 P2 m1
pFe
m1
Im
U1
pcu2 m1 r2 jx2
rm
I2
P m1
jxPmM m1
1
s
s
r2
输出电功率 P2= PM -pCu1 -pFe pad
pcu 2
pcu1
P1 P pm pad T1 TM T0
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
运行方式：
电动机 (0<s<1), 发电机(s<0), 电磁制动(1<s),
移相器或感应调压器(s＝1)
20.1 异步发电机
U1 E1 I1Z1
一、异步发电机的电磁关系 1．方程式(s<0)
Im
E1 Zm
I1 I2 Im
E2
I2
r2 s
jx2
制动方法：①反接制动 ②回馈制动 ③能耗制动。
一、反接制动
转子的转向与气隙旋转磁场的转向相反,转差率s>l。
1、正转反接
原理:利用开关将三条供电线中任意两条对调,以改变 定子电流的相序,使旋转磁场的旋转方向倒转。
特点:震动和冲击较大,不宜用于精度要求高的场合, 一般用于可逆转的传动系统。
3．等效电路（与电动机相同）(s<0)
s 0,
1
s
s
r2
0
r1 jx1
r2
jx2
其对应的压降为一负值， U1 意味着转子绕组所串联的
I1
rm
I2
Im
jxm
1s s
r2
实际应是一个与电流值成 正比且同相位的电动势，
异步发电机的等效电路
其值为。
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
4．功率、转矩平衡关系
负载增加，转差率|s|增大，要维持f1不变，必须相 应提高转速n；负载感性电流增大，必须加大电容
量，才能维持电压不变。
一般采用笼型异步电机
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
20.2 异步电机制动运行
制动运行：电机产生的电磁转矩和转子的旋转方向 相反的运行状态（如快速停转、减速运 行、正转快速变成反转等）。
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
20.1 异步发电机 二、异步发电机的运行
1、并网运行
应用:适用于小容量水电站及风力发电站。
功率:激磁电流（无功性质）由电网提供;原动机输 入机械功率增大,则转速增大,输出有功增大。
2、独立运行（自激异步发电机）
应用:适用于农村、山区、牧场、输电网不能达到 的地方。
P1 (机)
P
PM
pm
功率流程图
P2(电) pFe
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
20.1 异步发电机 二、异步发电机的运行
1、并网运行
由原动机将电机拖动致同步速且使转子旋转方向和定子 旋转磁场方向一致即可投入电网，然后提高原动机转速使 n>n1,即成为异步发电机运行。 转子的转速
定子绕组的电动势和电流频率决定于电网的频率, 而与转差率s无关;定子电流的大小和相位与s有关。
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机 本章基本要求
1.了解异步发电机的运行原理 2.了解异步电机的三种制动方法 3.了解移相器和感应调压器的基本原理 4.了解单相异步电动机基本原理和起动方法
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机 主要内容
➢异步发电机 ➢异步电机的制动运行 ➢移相器和感应调压器 ➢单相异步电动机
激磁:感性无功,并接电容器(通常为三角形连接)。
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
20.1 异步发电机
接至负载
二、异步发电机的运行
2、C
C
IcC
s Es Ic (与s同相）
n>n1
c (与s同相） E I E1 原动机 稳定电压
•电容线(直线)
异步发电机
s Ic c
I0
3Ic
3U0 xc
3U0 1
3U01c
Es
1c
•空载特性(饱和曲线)
E1
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
20.1 异步发电机
二、异步发电机的运行
2、独立运行（自激异步发电机）
稳定电压
U0 临界电容线 U0
•大小: 电容线与空载特性的交点。
•调节: 改变电容的大小或转子
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
20.1 异步发电机 二、异步发电机的运行
1、并网运行
异步发电机与同步发电机对比： 2)异步发电机的优点是并入电网方便，易于采用 自动控制，运行时对转速没有严格的要求，造 价低廉，运行可靠，维修方便。在短路故障时， 异步发电机将失去激磁，不会供出大的稳态短 路电流。
内容回顾
1)改变同步转速
改变极对数:变极调速（笼型） 改变电源频率:变频调速
2)不改变同步转速 （改变转差率）
改变电源电压:调压调速 转子串电阻调速（绕线式） 转子串附加电动势调速:串级调速
第三篇 异步电机
第二十章 异步电机的其它运行方式 第二十一章 单相异步电动机
E1
E2
j4.44
f1w1kw1m
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
20.1 异步发电机 一、异步发电机的电磁关系
2．相量图(s<0)
jI1x1 U1 E1 I1r1
E1 E2 Im与s的正负无关。
I2
I2a
I2
r2 s
E2 ＝ jx2
r22
E2r2 (sx2 )2
s-j
r22
转速。
自激条件 1)转子有剩磁；
Es
0
2)在一定的转速下，电容值
必须大于临界电容值。
电容线 A
空载特性
I0
I0
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
20.1 异步发电机
二、异步发电机的运行
2、独立运行（自激异步发电机）
调节原理
电压和频率大小与电容值、电机转速及负载情况有
关。
f1
pn1 60
pn
601 s
E2 x2 (sx2 )2
s2 = I2a
I2r
转子有功电流与转子电动势反相位;转子
I2 r
2
无功电流总是落后于转子电势90°。
1 Im
m
I2
I1
I2
r2 s
E1 E2
jI2 x2
输入有功功率小于0,表明输出有功功率,是发电机运行。
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
20.1 异步发电机 一、异步发电机的电磁关系