4.1三相感应电动机的工作原理与结构

V2
V1
i3
V2 U1 •
W1
N W2
•
U2
S
V1
•
V1
S
U2
W2 • N W1
U1 V2
Im i i1
O
i2 i3
极对数 p 2
旋转磁场的磁极对数
t 与三相绕组的排列有关
4.旋转磁场的转速
旋转磁场的转速取决于磁场的极对数
p=1时
n0 60 f1 (转/分） Im
i i1
工频：f1 50 Hz
四、三相感应电动机的额定值
（1）额定功率PN［kW］：额定工况下从轴上输出的机
械功率；
（2）额定电压UN［V］：定子绕组引出端的线电压； （3）额定电流IN［A］：定子绕组中的线电流； （4）额定频率fN［Ｈz］：一般为50Hz； （5）额定转速nN［r/min］：额定工况下的转子转速。
PN 3U N I N N cos N
【例4-1】P111
17
§4-1 三相感应电动机的工作原理与结构
二、感应电动机的分类
1、按定子绕组供电电源相数分
➢ 单相感应电动机（家用） ； ➢ 三相感应电动机（大多数） ； ➢ 两相感应电动机（控制电机）。
2、按转子绕组结构分
➢ 笼型感应电动机(结构简单、制造容易、运行可靠。） ▪单笼； ▪双笼 ▪深槽式
e2 B1 l v
15
§4-1 三相感应电动机的工作原理与结构
感应电势方向由右手定则确定。
感应电势e2在闭合的转子绕组中产生感应电流i2。它与 旋转磁场作用，产生电磁力f。电磁力的大小由：
f Bli
决定，方向则由左手定则确定。
由于电磁力 f 产生电磁转矩：
D Tx f 2
转子所有导条产生的转矩即为该电机的电磁转矩： T Tx
§4-1 三相感应电动机的工作原理与结构
一、三相感应电动机的基本工作原理
1、感应电动机的模型
n0 f n
N
ei
S
磁铁
闭合 线圈
感应电动机的模型
1
感应电动机的模型
2
§4-1 三相感应电动机的工作原理与结构
2、三相感应电动机的工作原理☆ 定子
定子三相对称绕组产生旋
转磁场。转速为n1。
（理由下述）
U
n1 A
4、感应电动机的气隙
感应电动机的气隙比同容量的直流电机小得多，一般 仅为0.2~1.5mm。
气隙大小对电动机的影响很大，气隙过大将增大励磁 电流分量，使电动机功率因数变差；但气隙过小将使装配 困难，运行不可靠，磁场高次谐波分量增强，从而使附加 损耗增强及起动性能变差。
27
§4-1 三相感应电动机的工作原理与结构
V2
W1 S
60
U1
N
W2
V2
S
W1
U1
NW2
U2
V1
U2
V1
t 60
t 90
合成磁场旋转60°合成磁场旋转90°
分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场
即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°
2.旋转磁场的旋转方向 取决于三相电流的相序
任意调换两根电源进线 (电路如图)
IImm i i1 i2 i3
感应电流 I2 旋转磁场
Bli
左手定则
电磁力F
电磁转矩T
n
§4-1 三相感应电动机的工作原理与结构
3、同步转速n1
同步转速n1是由定子对称三相绕组施以三相对称电压，流过
三相对称电流而产生的。它与电网频率f1及电机极对数p的关
系为：
n1
60 f1 p
☆
4、感应电势和电磁转矩
旋转的气隙磁场切割转子导体，在转子导条中产生感应电 势，其大小与转子导体所处的气隙磁密、转子导体有效长度、 及转子导体与旋转的气隙磁场的相对切割速度的关系为：
O
n0 3000 (转/分）
U1
V2 N
W2
W1
S
U2
V1
U1
V2ห้องสมุดไป่ตู้S
W1
N
U2
W2 V1
i2 i3
t
U1
V2 N
W2
W1
S
U2
V1
p=2时
V2 U1 •
W1
N W2
•
U2
S
V1
•
V1
S
U2
W2 • N W1
U1 V2
30 V2
W1 U2 S
•
V1
•
W2
N
U1
U1
N W2• n0
V1 •
S U2
24
笼型转子
§4-1 三相感应电动机的工作原理与结构
绕线式转子
25
§4-1 三相感应电动机的工作原理与结构
笼型绕组是在转子铁芯的每个槽内放一根导体，在伸出 铁芯的两端用导电环分别将所有导条连接起来，形成一个 自行闭合的短路绕组。
绕线式绕组与定子绕组相似，其连接示意图如下：
26
§4-1 三相感应电动机的工作原理与结构
由左手定则知道，T 的方向与n1相同。
16
§4-1 三相感应电动机的工作原理与结构
5、转差率s ☆☆
转子的实际转速用n表示，两者的转速差Δn=n1-n 。
定义转差率： S n1 n n1
转差率是感应电动机的一个基本参数，在分析异步电动机 性能时有着重要的地位。
起动瞬间，n = 0，S = 1 理想空载运行时：n = n1，S = 0 作为电动机运行时，S的范围在0~1之间。 额定状态下，S在 0.05以下，故nN与n1很接近。
21
§4-1 三相感应电动机的工作原理与结构
（2）定子绕组
（3）机座与端盖
22
§4-1 三相感应电动机的工作原理与结构
3、感应电动机的转子
感应电动机的转子由转轴、转子铁芯和转子绕组组成。 （1） 转子铁心
笼型
线绕式
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§4-1 三相感应电动机的工作原理与结构
（2）转子绕组 笼型
线绕式
转子绕组的作用是产生感应电动势、产生电流并产生电磁 转矩。
【例4-2】P114
28
W1
V2
Im i i1
0
t 0
i2 i3
t 60
t
n0
60 f1 2
1500
(转/分 ）
旋转磁场转速n0与极对数 p 的关系
n0
60 f1 p
(转/分)
极对数
每个电流周期 磁场转过的空间角度
同步转速 ( f1 50Hz)
p 1
360
3000 (转/分）
p2
180
1500 (转/分）
p3
120
Y
n
转子
Z
3~ V C
W B
转子绕组：在旋转磁场作
X
用下，产生感应电动势和
感应电流。
三相感应电动机的工作原理
3
旋转磁场
1.旋转磁场的产生 定子三相绕组通入三
相交流电(星形联接)
i1
i1 Im sint
i2 Im sint 120 i3 Im sint 120
U1 W2 U2
Im i i1 i2 i3
W2
W1
S V1
U2
p 1
t 0
若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端
之间互差60°，将形成两对磁极的旋转磁场。
i1
U1 U2 U'1
V2 W1
U1 W2
W'2 U'2
i3
W'1 V'2 W1 W2 V'1
V2
V1
i2
U2
V1 W2 U1
V1
U2 W1 V2
i1
U1
U2 U'1
i3
W1
W'W1 '2V'U2 '2 W2 V'1
i3 W1
V2
o
i2
V1
t
Im i i1 i2 i3
()电流入 V2
U1 n0
o
W2
t W1
规定
i : “+” 出i :。“–”
出。
首端流入，尾端流 尾端流入，首端流
V1 U2
(•)电流出
三相电流合成磁
Im i i1 i2 i3
场 的分布情况
o
t
n0
U1
V2 N
W2
W1
S
U2
V1
t 0
合成磁场方向向下
1000 (转/分）
p4
90
750 (转/分）
可见: 旋转磁场转速n0与频率f1和极对数p有关。
三相异步电动机的转动原理
1. 转动原理 定子三相绕组通入三相交流电
v U1 n0
V2
N
W2
F
旋转磁场
n0
60 f1 p
(转/分） W1 F
S
V1
方向:顺时针
U2
切割转子导体 Blv
右手定则
感应电动势 E20
i1
U1
0o
t
W2 U2
i2 W1
V2
i3
V1
AU1
V2 S
W2
结论： 任意调换两根 W1 电源进线，则旋转 磁场反转。
N V1
U2
t 0
V2
S
W1
AU1
W2
N
U2
V1
t 60
3.旋转磁场的极对数P
i1
U1
i
Im
i1
i2
i3
W2 U2
o
t
i3 W1
V2
i2
V1
U1
V2 N
当三相定子绕组按 图示排列时，产生一对 磁极的旋转磁场，即：
➢ 绕线式(起动、制动、调速性能好。）☆
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§4-1 三相感应电动机的工作原理与结构
三、三相感应电动机的基本结构
1、感应电动机总体结构（P112）
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§4-1 三相感应电动机的工作原理与结构
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§4-1 三相感应电动机的工作原理与结构
2、定子 定子由定子铁芯、定子绕组和机座、端盖等组成。
（1）定子铁心