最新三相异步电动机的基本类型结构和工作原理

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 点：
结构简单、制造容易、价格低廉、
运行可靠、坚固耐用、运行效率较高并 具有适用的工作特性。
缺点： 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，因 此它的功率因数总小于1。
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：
三相异步电动机的基本类型 结构和工作原理
5.1.1 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，拖动各种 生产机械，例如：风机、泵、压缩机、机床 、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。
❖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。
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
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：
单相感应电动机
异步电动机
按定子绕组供电电源相数 三相感应电动机
结构简单，坚固，成 本低，运行性能不如
绕线式
两相感应电动机
按转子绕组的结构 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 的启动，调速等性能
.
转子：TemΩ<0吸收机械功率
定子：e1i1a<0 从电网吸收电功率
.
e1
×
i1a
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 电动机 发电机
n与s 关系 E1的 性质 T的 性质 能量 转换
n<n1 0<s<1 反电动势
n>n1 s<0 电源电动势
电磁驱动 力矩
电能→机 械能
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n1的比值称为 转差率，用 s 表示：
s n1 n n1
三、感应电机三种运行状态
1、电动机状态 ★ 0<n<n1 0<s<1 ★电磁关系
转子：i2a 、e2同方向；Tem与n同方 向，为驱动转矩。
定子：i1a与i2a反方向；e1与e2同方向 ；i1a、e1反方向。 ★能量转换关系
电磁阻力矩
原动机机械 能→电能
电磁制动
n与n1反向， n<0,s>1 反电动势
电磁阻力矩
电能+机械能→ 内部损耗
5.1.3 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 的输出机械功率； 2）额定电压 UN （V） 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； 4）额定频率f（Hz） 我国工业用频率为50Hz；
特点：可以在转子绕组中串入附加电阻，来改善电 机的启动性能或作转速调节用。
5.1.2 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
同的运行方式。
①电动机运行
定子接电网 转子带负载
②发电机运行 ③电磁制动
定子接电网 原动机驱动
定子接电网、转子机械负载； 应用于升降机械等。
一、异步电动机工作原理
转子：Tem >0 输出机械功率 定子：e1i1a<0 从电网吸收电功率
×
e1
.
i1a
× e2
×
i2a
.
e2 i2a
.
. ×
e1 i1a
2、发电机状态
★ >n>n1 - <s<0 ★电磁关系
转子： i2a、e2与电动机状态相反； Tem与转向相反，为制动转矩。
定子：i1a与i2a反方向；i1a与电动机 状态相反，e1与电动机状态相同， i1a 、e1同方向。 ★能量转换关系
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 动机铭牌电压值便可使用。
5.2 三相异步电动机的运行原理
5.2.1 转子静止时的异步电机
分析前提： 把异步电机的磁通分成主磁通和漏磁通
，并把谐波磁通归并到漏磁通 假设：气隙中只有基波磁通，定、转子
绕组上只感应有基波电势 漏磁感应电势用漏抗压降表示
5）额定功率因数 cos N 指电动机在额定负载
时定子侧的功率因数；
6）额定转速 nN（r/min）指电机额定运行时转 轴的转速；
7）电动机的额定输出转矩计算式为
T2 N
9550 PN (kW ) nN (r / min)
( N. m)
思考：如果转矩单位为kg . m，该如何计算？
对于中低压电动机：
定子三相绕组通入三相交流电
旋转磁场
n1
60 f p
(r/m in）
方向:顺时针
பைடு நூலகம்
切割闭合转子导体
Blv
右手定则 （鼠笼转子、绕线式转子）
v A n1
Y N FZ
CF S
B
X
感应电动势 E2
感应电流 I2
Bli
旋转磁场
左手定则
电磁力F
电磁转矩T
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。
1）如铭牌上标有“380/220V、Y/D联结”时， 表示电源电压为380V时，电机绕组采用“Y”联结； 电源电压为220V时，采用“D”联结。
2）如铭牌上标有“380V、D联结”时，表示电 机正常运行时只能采用“D”联结，但是在电动机启 动过程中可接380V电源，绕组采用“Y”联结，启动 完毕，恢复“D”联结。
一、转子静止时的电路表示
正方向按变压器惯例
U1 E1 I1r1 jx1 0 E2 I2 r2 jx2
转子：Tem <0 吸收机械功率 定子：e1i1a> 0 输出电功率
×
e1
×
i1a
.
e2
.
i2a
× e2 i2a ×
.
.
e1 i1a
3、制动状态 ★ -<n<0 s
×
e1
.
i1a
★电磁关系 转子：Tem与n反方向
×
e2
×
i2a
Tem为制动转矩
定子：i1a 、e1反方向。 ★能量转换关系
.
e2 i2a
U1
V1
W1
W2 U 2
V2
Y联结
U1
V1
W1
W2
U2
V2
D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，剩余的 转子绕组就像一个松鼠笼子。
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。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。
二、三相异步电动机的结构
感应电机
定子铁心
定子 定子绕组
机座
转子铁心
转子 转子绕组
转轴
绕线型 笼型
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。
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，这样可根据需要灵活 地接成“Y”形或“D”形。