第五章三相异步电动机基本工作原理和结构(精)
第五章异步电机
原因：起动时 n=0 ，转子导条切割磁力线速度很大。
转子感应电势
转子电流
定子电流
影响： 频繁起动时造成热量积累 大电流使电网电压降低
电机过热
影响其他负载工作
二、三相异步机的起动方法：
（1） 直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般 采用直接起动。
（2） 降压起动。 Y－ 起动
自耦降压起动 （3）转子串电阻起动。
T U2
单位 （N .m）
5.3.2 机械特性
T
K
sR2 U12 R22 (sX 2s )2
在U1 及R 2 一定时， T 仅随 S 变化
将 s n1 n 代入上式 n1
得特性曲线：
得特性曲线：
T T f (S)
n n f (T )
n
s1
0
1
T
最大转速n=n1时
启动时n=0
三个重要转矩
启动前的漏磁感抗
5 转子功率因数
cos2
R2
R22 X 22
R2 R22 (sX 2s )2
6 定子电流和定子功率因数
空载时，转子电流约为零，定子电流很小主要用来励磁。 当带上负载后，转子电流增加，定子电流随之增加，这 一点与变压器类似。
电动机的功率因数即为定子功率因数，功率因数角即为 U1 与 I1 的夹角。
Tst
K
R2U
2 1
R22
X
2 20
R2 Tst
第五章 异步电机
5.1 三相异步电动机的结构与工作原理 5.2 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性 5.3 三相异步电动机的启动、调速和制动
5.1 三相异步电动机的结构及工作原理
电动机的分类 交流电动机
第五章 三相异步电动机
4.2 三相异步电动机的启动
所谓三相异步电动机的启动过程是指三相异步电动机从接入 电网开始转动时起，到达额定转速为止这一段过程。 根据上一节的分析知，三相异步电动机在启动时启动转矩 Tst 并 不大，但转子绕组中的电流 I很大，通常可达额定电流的 4～ 7倍， 从而使得定子绕组中的电流相应增大为额定电流的4～7倍。这么 大的启动电流将带来下述不良后果。 （1）启动电流过大使电压损失过大，启动转矩不够使电动机 根本无法启动。 （2）使电动机绕组发热，绝缘老化，从而缩短了电动机的使 用寿命。 （3）造成过流保护装置误动作、跳闸。 （4）使电网电压产生波动，进而形成影响连接在电网上的其 他设备的正常运行。 因此，电动机启动时，在保证一定大小的启动转矩的前提下， 还要求限制启动电流在允许的范围内。
（三）旋转磁场的转速
定子磁场的转速称为同步转速，大小为： f1 —电网频率； P —磁极对数
60 f1 n1 p
同步转速与极对数之间对应关系 (f1=50HZ)
极对数 p 同步转速 n1（r/min）
1 3000
2 1500
3 1000
4 750
5 600
6 500
二、三相异步电动机的转动原理
7、转速
8、绝缘等级
A
E
120
B 130
极限温度（0C） 105
9. 工作制
铭牌上的“工作制”又称“定额”，按规定分为“连续” （代号为S1）、“短时”（代号为S2）和“断续”（代 号为S3）等。连续工作制的含义为该电动机可以按铭牌上 标定的功率长时间连续运转，而温升不会超过允许值。
10. 防护等级
二、三相电动机的铭牌数据
要正确使用电动机，必须要看懂铭牌。今以 Y132M-4型电动机为例，来说明铭牌上各个数 据的意义。
第5章 三相异步电动机的基本原理(电机及拖动基础)
第五章三相异步电动机的基本原理主要讲授内容：三相异步电动机的工作原理、结构、运行特性、等效电路、参数测量、转矩转差的关系等，是必须掌握的内容，使本课程的重点。
是在现代工业中正被大量应用的机电能量转换装置，是后续课程《电力拖动》课程的基础。
讨论：三相异步电动机What？三相异步电动机的用途、结构？How？三相异步电动机的工作原理？第一节三相异步电动机的结构及额定参数一、异步电动机的主要用途和分类用途：异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械。
异步电动机的优点：结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高和具有适用的工作特性。
采用现代电力电子功率器件和计算机技术可得到良好的调速性能。
已经取代直流电动机，成为应用广泛的调速系统。
异步电动机的缺点：功率体积比较小。
功率因数较差。
直接接电网运行时，必须从电网里吸收滞后的励磁电流，使它的功率因数总是小于１。
通过控制器可以使这一缺点得到改善。
异步电动机运行时，定子绕组接到交流电源上，转子绕组自身短路，由于电磁感应的关系，在转子绕组中产生电动势、电流，从而产生电磁转矩。
所以，异步电机又叫感应电机。
二、异步电动机的分类从不同角度看，有不同的分类法：（1）按定子相数分有①单相；②三相异步电动机。
（2）按转子结构分有①绕线式；②鼠笼式。
后者又包括单鼠笼、双鼠笼和深槽式异步电动机。
此外，根据电机定子绕组上所加电压的大小，又有高压、低压异步电动机之分。
从其它角度看，还有高起动转矩、高转差率、高转速异步电机等等。
异步电机也可作为异步发电机使用。
单机使用时，常用于电网尚未到达的地区，又没有同步发电机的情况，或用于风力发电等特殊场合上。
在异步电动机的电力拖动中，异步电机回馈制动时，即运行在异步发电机状态。
风叶铁心绕组轴承滑环绕线电动机转子笼型绕组导条端环1、异步电动机的定子：异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组三个部分组成的。
（1）定子铁心：是电动机磁路的一部分，装在机座里。
第五章异步电机
三相异步电动机的基本工作原理与结构
5.1.2三相异步电动机的基本工作原理 一1、基本工作原理 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、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。 W1
电 机 学
第五章异步电机
第五章异步电机
三相异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械。结构简单、制 造、使用和维护方便，运行可靠，成本低，效率高，得以广泛应用。 但是，功率因数低、起动和调速性能差。 5.1 三相异步电动机的基本类型和基本结构 5.2 异步电机的基本工作原理 5.3 异步电机的运行特性 5.4 三相异步电机的启动与调速 5.5 单相异步电机
鼠笼转子照片 在转子铁芯每个槽中放置导体，在铁芯两端放 置两个端环，把所有导体伸出槽外的部分与端 环连接起来
绕线式绕组
与定子绕组相似的对称三相绕组，一般接成星型。 将三个出线端分别接到转轴上三个滑环上，再通过 电刷引出电流。可以在转子回路接入附加电阻
鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：
鼠笼式： 结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改 变电动机的机械特性。
2 转子绕组短路电磁关系
实际电机气隙中的旋转磁场是由F2与F1共同建立 的。F2与F1可以空间矢量合成为一等效励磁的 磁动势Fm。即
.
→ Bm → Фm
+I1R1 U1
.
1
.
I1 I2
.
.
E1
.
F1 Fm F2 Bm
m 2
.
.
N1 E1 N2 E2
E2
电机学第5章 异步电机基本理论
32
二、转子堵转时的电磁关系
– 异步电机正常运转时总是要旋转的，但是在转子不动
用 时，各种电磁关系也存在。先分析转子不动时的情况
，有助于理解其电磁物理过程
使 – 从电路分析角度来看，转子静止时的异步机的电路与 习 变压器副边短路时的变压器的电路相似
学 供 仅
33
– 定转子基波磁动势空间相对静止
8
定子铁心
用
转子铁心
使
习
学
供
仅
9
用 使 习 学 供 仅
10
用 定子冲片 使 习 学 供 仅
11
定子
使用 线圈 习 学 供 仅
12
用 使铭牌 习 学 机壳 供 仅
13
用 – 转子 • 转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分 使 • 转子绕组： –笼型转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导 习 条，形成一个多相对称短路绕组。 –绕线转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在 学 转子铁心槽内。 • 其他部件：轴，轴承，风扇等 供 仅
用 通大小的主要因素
– 比如，槽口宽在槽口漏磁通小；端部长，则端部
习使 漏磁通大 学
供 仅
26
用 – 励磁电流与励磁磁动势 • 异步电动机转子绕组开路时的定子电流与变压器一 使 样，由两部分组成 » 用来产生主磁通 0 的无功分量 I0r 习 » 用来供给铁心损耗的有功分量 I0a I0 I0r I0a 学 由于I0r I0a，所以I0基本为一无功性质电流，即I0 I0r 供 仅
学习 子导体感应电动势和电流。 供 3.电磁力：转子载流（有功分
量电流）体在磁场作用下受电
仅 磁力作用，形成电磁转矩，驱
动电动机旋转。
3
第五章 三相异步电动机的运行原理及单相异步电动机
异步电动机空载运行时，建立气隙磁场Bm的励磁磁场Fm0就是定 子绕组产生的三相基波合成磁动势F10即Fm0=F10
第五章 三相异步电动机的运行原理及单相异步电动机 空载的情况下：n≈ns, I2≈0
当电机带有机械负载后：n<ns, I2增大。 （一）转子磁动势分析 不论转子是绕线型还是笼 型，转子磁动势F2都是一种旋 转磁动势。
f2 60 60 ns sf1
f2为转差频率，转子电流形成的转子磁 动势F2的旋转方向与F1的旋转方向相同， 它相对于转子的转速为Δ n，而相对于 定子的转速为Δ n+n=ns
第五章 三相异步电动机的运行原理及单相异步电动机 （二）磁动势平衡 转子磁动势F2与定子磁动势F1相对静止，得到合成磁动势F1+F2 负载时 F1 F2 Fm Bm (m )
RΩ 为转子电阻的外加电阻
E1 Im Zm Im (Rm jXm )
Zm为表征铁心磁化特性和铁耗的一个综合参数，称为励磁阻 抗；Xm称为励磁电抗；Rm为反映铁耗的励磁电阻。 E1 jI1 X1 E2s jI2 X 2s
定子漏电抗 转子漏电抗
E2s j4.44 f 2 N2kW 2m j4.44 f1N2kW 2m s
异步电动机的负载运 行时的电磁关系
三相异步电动机的基本结构和工作原理ppt课件
由此可见，要改变旋转磁场的旋转方向，只要把定子绕组接到
电源的三根导线中的任意两根对精调选p即pt 可。
17
（一）旋转磁场
（1）旋转磁场的产生
图 6.2.2 精选二pp极t 旋转磁场
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假设每相绕组只有一个线匝，分别嵌放在定子内圆周的6个凹 槽之中。现将三相绕组的末端X、Y、Z相连，首端A、B、C接三相 交流电源。且三相绕组分别叫做A、B、C相绕组。如图所示。
精选ppt
9
假定定子绕组中电流的正方向规定为从首端流向末端，且A相 绕组的电流作为参考正弦量，即 iA的初相位为零，则三相绕组A、B、C的
旋转磁场的旋转方向为从A→B→C，即向顺时针方向旋转。
精选ppt
15
如果将定子绕组接至电源的三根导线中的任意两根线对调，例 如，将B，C两根线对调，使B相与C相绕组中电流的相位对调，如 图所示。
精选ppt
16
此时A相绕组内的电流超前C相绕组内的电流2 /3，而C相绕 组内的电流又超前B相绕组内的电流2 /3，用上述同样的分析方法
此时的合成磁场如图 （d）所示，合成磁场已从 t=0 瞬间所在位置顺时针方
向旋转了 。
精选ppt
14
按以上分析可以证明：当三相电流随时间不断变化时，合成磁 场也在不断旋转，故称旋转磁场。
2．旋转磁场的旋转方向
A相绕组内的电流超前B相绕组内的电流2 /3，而B相绕组内的 电流又超前C相绕组内的电流2 /3，当三相交流电的A→B→C ，
电流（相序为A—B—C）的瞬时值为：
iAImsi nt
三相异步电动机的结构及工作原理
三相异步电动机的结构及工作原理三相异步电动机是一种常见的电动机类型，广泛应用于各个领域。
它的结构和工作原理是理解和研究该电动机的基础。
本文将从结构和工作原理两个方面详细介绍三相异步电动机。
一、结构三相异步电动机的结构主要由定子和转子两部分组成。
1. 定子定子是电动机的固定部分，通常由定子铁心和绕组构成。
定子铁心是由许多硅钢片叠压而成，以减小磁滞损耗和涡流损耗。
绕组则是由若干匝的导线绕制而成，通常采用Y型连接方式。
2. 转子转子是电动机的旋转部分，通常由转子铁心和导体构成。
转子铁心也是由许多硅钢片叠压而成，以减小磁滞损耗和涡流损耗。
导体则通常采用铝或铜制成，通过槽道安装在转子铁心上。
二、工作原理三相异步电动机的工作原理基于电磁感应和旋转磁场的相互作用。
1. 电磁感应当三相电源接通时，定子绕组中的电流会产生旋转磁场。
这个旋转磁场由三相电流在定子绕组中产生的磁场叠加而成。
定子绕组中的电流会根据电源频率的变化而改变方向和大小，从而使旋转磁场也随之变化。
2. 旋转磁场与转子转子中的导体受到旋转磁场的影响，会感应出电动势，并产生电流。
根据电磁感应的原理，电动势的方向与磁场的方向垂直。
因此，转子中的电流也会随着旋转磁场的变化而变化。
转子中的电流与旋转磁场之间的相互作用力使转子开始旋转。
3. 转子的运动转子开始旋转后，它的转速会逐渐接近旋转磁场的转速。
由于电动势的存在，转子中的电流会继续产生，并与旋转磁场之间的相互作用力保持平衡。
这样，转子会以接近旋转磁场的转速旋转，从而实现电动机的工作。
三、小结三相异步电动机的结构和工作原理是相互关联的。
定子产生旋转磁场，而转子通过电磁感应与旋转磁场相互作用，从而实现电动机的运转。
这种电动机具有结构简单、工作可靠、效率高等优点，广泛应用于各个领域。
通过本文的介绍，相信读者对三相异步电动机的结构和工作原理有了更深入的了解。
在实际应用中，我们可以根据具体需求选择合适的电动机，并合理运用其工作原理，以提高生产效率和降低能耗。
(完整版)三相异步电动机工作原理
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。
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。
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
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
三相异步电动机的结构和工作原理知识讲解
三相异步电动机的结构和工作原理知识讲解三相异步电动机是最常用的电动机类型之一，主要特点是结构简单、可靠性高、制造成本低。
它是利用磁场间的相对运动产生感应电动势从而实现电动机转动的一种电动机。
下面将对三相异步电动机的结构和工作原理进行详细的讲解。
定子是电动机的静止部分，通常由绕组和铁芯组成。
绕组是由绝缘线圈组成的，绕制在铁芯上。
绕组的排列形式主要有星型和三角形两种。
定子的作用是产生旋转磁场。
转子是电动机的旋转部分，通常是由铁芯和导体组成。
导体包裹在铁芯上，采用闭合形式，形成环形导体圈。
在三相异步电动机中，转子的形式主要有鼠笼型和深槽型两种。
当三相异步电动机通电时，定子上的三相绕组通入交流电。
由于三相绕组之间的电流相位差120度，因此每个绕组所产生的磁场也相位差120度。
当交流电通过定子绕组时，会在定子中产生一个旋转磁场。
这个磁场的旋转速度取决于电源频率和极对数。
我们知道，交流电的频率是固定的，而极数是电动机设计时确定的。
转子处于定子旋转磁场中，由于电磁感应原理的作用，会在转子中产生感应电动势。
这个感应电动势会驱动电流在转子导体中产生漩涡电流，也就是所谓的涡流。
涡流在转子中形成的磁场和定子旋转磁场相互作用，产生转矩，使得转子开始旋转。
涡流的大小和转子的导体材料以及定子磁场的强度有关。
此时，由于转子的旋转速度低于定子旋转磁场的速度，所以转子处于滑差状态。
滑差是指转子与旋转磁场之间的相对转速差。
根据滑差的大小，可以进一步划分为起动滑差、工作滑差和最大滑差等。
当转子开始旋转后，由于涡流的存在，转子将会受到阻力，导致转速下降。
当转速下降到与旋转磁场相等的速度时，涡流的磁场和旋转磁场之间的相对运动停止，电动机达到稳态运转。
在转子达到稳定运转后，三相异步电动机的转动速度将等于旋转磁场的速度，滑差为零。
此时，只有当电机负载增加或电源频率改变时，才会产生滑差，电动机才会发生转速变化。
总结一下，三相异步电动机通过定子上的三相绕组产生旋转磁场，该磁场驱动转子中的涡流产生转矩，使电动机启动并旋转。
三相异步电机的基本工作原理
3.旋转磁场如何产生的？
3.1电动机的旋转原理。
3.2 旋转磁场产生的条件。
3.2.1 三相绕组必须对称，在定子铁心空间上相互差120° 电角度。 3.2.2 通入三相对称绕组的电流也必须对称，大小、频率相 同，相位差120° 。 旋转磁场的转速为：n1 =60*f1/p 式中 n1：旋转磁场的转速（又称同步转速）r/min； f1 ：三相交流电频率，Hz； p ：磁极对数。
Thank You!
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4.2 转子部分 转子是由转子铁心、转子导条、转轴及风扇组成。 4.2.1 转子铁心 由0.5mm厚表面涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压 而成，套在转轴上，作用和定子铁心相同，一方 面作为电动机磁路的一部分，一方面用来安放转 子导条。 4.2.2 笼型绕组 在转子铁心的每一个槽中插入一根铜条（铝 条），在两端各用一个铜环（称为端环）把导条 连接起来，称为笼型转子王鹏
L/O/G/O
1.异步电动机的概念:
异步电动机又称感应电动机，是目前国民经济生活中 使用最广泛的一种电机。 三相异步电机中有两个转速，一个是由定子磁势产生的旋 转磁场的转速，称为固有转速。另一个是电机转子实际转 动的转速，称为转子转速或电机转速。 旋转磁场与转子电枢因为相对运动（转速不同），在 转子电枢中产生感应电流和感应磁场，并带动转子旋转。 没有旋转磁场和电枢间相对运动，电机就不会旋转。所以， 旋转磁场与电机实际转速之间总有一个速度差，或者说转 子的实际转速总是和旋转磁场的转速不同步，故此被称为 异步电机。
5. 风路结构 5.1 径向对称通风系统
5.2 纯轴向通风系统
5.3 单面进风的轴、径向混合通风系统
5.4 双路对称径向通风系统
以上通风系统的规定主要是从降低电机通风噪 声或电机的通风发热考虑。 6. 国产异步电动机的主要产品系列 Y系列、YR系列、YD系列、YB系列、YL系列等。 结束语：异步电动机具有结构简单、价格低廉、运 行可靠、效率较高、维修方便等一系列优点。特 别是随着大功率电子技术的发展，异步电机变频 调速得到越来越广泛的应用，更加扩大了异步电 机的应用范围。
三相异步电动机工作原理及结构
三相异步电动机工作原理及结构三相异步电动机是工业领域中极为常见且重要的一种电机，它的工作原理和结构都相当有趣呢。
先来说说三相异步电动机的结构吧。
它主要由定子和转子这两大部件构成。
定子部分呢，就像是电机的外壳框架一样，是固定不动的。
定子铁芯是由硅钢片叠成的，这些硅钢片一片片地叠起来，形成一个圆形的结构，在铁芯的内圆周表面上，冲有均匀分布的槽，用来嵌放定子绕组。
定子绕组可是非常关键的部分哦，它由三个在空间上互隔120度电角度的绕组组成，当通入三相交流电时，就会产生旋转磁场。
这就好比是一个无形的大手，推动着电机内部的运转。
再看转子，转子有两种类型，一种是鼠笼型转子，它的结构就像一个鼠笼一样，转子铁芯也是由硅钢片叠成，在转子铁芯的槽里嵌入铜条或者铝条，然后在两端用短路环连接起来；另一种是绕线型转子，它的绕组和定子绕组相似，也是三相绕组，不过它通过滑环和电刷与外部电路相连。
这种结构上的设计，使得转子能够在定子产生的旋转磁场的作用下进行转动。
那三相异步电动机的工作原理是怎样的呢？当定子绕组通入三相交流电时，就会在定子铁芯内部产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场的转速被称为同步转速，它的计算公式是n1 = 60f/p，其中f是电源频率，p是电机的磁极对数。
这个旋转磁场就像一个巨大的磁体在不断地旋转，而转子呢，由于它是闭合的导体，根据电磁感应定律，转子绕组中就会产生感应电动势。
由于转子绕组是闭合的，所以就会有感应电流产生。
这个感应电流又会在旋转磁场中受到电磁力的作用，根据左手定则，这个电磁力会使转子顺着旋转磁场的方向转动起来。
但是呢，这里有个很有趣的现象，就是转子的转速n总是小于同步转速n1，如果转子的转速等于同步转速的话，那么转子绕组中就不会有感应电动势和感应电流产生，也就不会有电磁力来推动转子转动了。
就好比你在跑步的时候，如果和旁边的人速度完全一样，你就感觉不到他对你的推动作用了。
三相异步电动机在我们的生活和工业生产中无处不在。
汽车三相异步电动机的工作原理及结构@汽车知识基础
3.1.2 工作原理
1．三相交流电机的旋转磁场 三相异步电动机转子之所以会旋转、实现能量转换，是因
为转子气隙内有一个旋转磁场。下面来讨论旋转磁场的产生。 彼对此称相电如隔源图上132.，06°所有，示三接，相成U对1YU称形2, 电。V1流三V2通相, W过绕1三组W相的2为绕首三组端相。U定1,设子V电1绕, 源W组的1，接相在在序空三为相间U, V, W, 的初相角为零，如图4.6波形图所示。
；电压过低，电动机难以启动，即使启动后电动机也可能带不动负载，容易烧坏
。
4．额定电流
额定电流是指三相电动机在额定电源电压下，输出额定功率时，流入定子绕
组的线电流，用IN表示，以安（A）为单位。若超过额定电流过载运行，三相 电动机就会过热乃至烧毁。
三相异步电动机的额定功率与其他额定数据之间有如下关系式
740
850
990
径（mm）
中心高度（
375
450
500
560
620
mm）
2．额定功率
额定功率是指在满载运行时三相电动机轴上所输出的额定机械功率， 用表示，以千瓦（kW）或瓦（W）为单位。
3．额定电压
额定电压是指接到电动机绕组上的线电压，用UN表示。三相电动机要求所接 的电源电压值的变动一般不应超过额定电压的±5%。电压过高，电动机容易烧毁
（a）定子铁心 （b）定子冲片
图
3.2 定子铁心及冲片示意图
（3）定子绕组
定子绕组是三相电动机的电路
部分，三相电动机有三相绕组，通入
三相对称电流时，就会产生旋转磁场。
三相绕组由三个彼此独立的绕组组成，
且每个绕组又由若干线圈连接而成。
每个绕组即为一相，每个绕组在空间
三相异步电动机的工作原理电机与变压器劳动第五版
转差率
转差率定义与计算
s n1 n
03
n1
n n1(1 s)
三相异步电动机在额定状态下运行，电动机转速为额定转速nN， 对应的转差率为额定转差率sN。sN一般为0.01~0.07，通常为0.05左右。
额定状态下 公式可写为：
sN
电动机工作原理概述
对称三相绕组 通入对称三相电流
三相交流电能
工作原理
旋转磁场 (磁场能量)
转子绕组在磁场中 受到电磁力的作用
转子绕组中 产生感应电动势
和感应电流
磁场绕组切 割转子绕组
转子旋转起来
输出机械能量
机械负载 旋转起来
旋转磁场产生条件
三相定子绕组必须对称
三相定子绕组必须对称，即每
相定子绕组在定子铁心空间上
nN n1(1 sN ) 1500 (1 0.03) 1500 45 1455 r / min
03
PART
机械特性
生活中的转矩
扭矩，意思是使物体 保持旋转的力。
比如，当一个转动的 轮胎在没有持续施加外力 的情况下，会因为地球重 力的影响而慢慢停止旋转。 所以，我们需要一个用来 维持这个轮子旋转的力， 这个力，就是扭矩。
Tm TN 2.2301.58 663.57 N m
04
PART
课堂小结
课堂小结
小结
1
掌握异步电动机的工作原理，熟 悉旋转磁场的产生原理
2 掌握转差率的概念、计算公式以
及方法
3 熟悉三相异步电动机的机械特性
4
掌握转矩的计算、过载系数与启 动转矩系数的计算
THANKS
n1 nN n1
5.1、三相异步电动机的工作原理与结构
3、气隙 异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件所能允许达 到的最小值。
转
子
转子铁心
按转子结构分： 鼠笼型异步电动机 绕线型异步电动机
鼠笼型转子 铁心和绕组 结构示意图
电磁转矩的产生
▲ 用右手定则判断转 子绕组中感应电流的 方向 ▲ 用左手定则判断转 子绕组受到的电磁力 的方向 电磁力→电磁转矩 T
N
S
工作原理示意图
T 与 n0 同方向。
5、转差率 同步转速与转子转速之差与同步转速的比值称为转差率，用 s表示，即： n1 n s 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。
V2
W1
iU
Im
iV
iW
t
U2
()电流入
三相对称绕组通入三相对称电流就形成旋转磁场
iU
iV
iW
Im
n0
U1
t
n0
V2 W1 A W2
60
W2
n0
V2 W1
U1 W2 V1 U2
V2
N
V1 U2
W1
S
V1 U2
t 60
t 120
t 180
2 旋转磁场的转速
旋转磁场转速 n0 — 同步转速
f = 50 Hz 时，不同极对数时的同步转速如下: 同步转速
p 1 2 1500 3 1000 4 750 5 600 6 500 n0/(r/min) 3000
3 旋转磁场的转向
Im
O
三相异步电动机的工作原理和运行状态(精)
外力反向拖动
电网驱动
原动机正向拖动
n 定义：同步转速 n 与转子转速 之差对同步转速之 1 比称为转差率，用字母s表示，即
n1 n s n1
n (1 s)n1
电动机转速为 n时的转差率称为额定转差率 N
n1 n N sN n1
s:N
nN ( 1 s N )n1
一般 s在 N 0.01～0.06之间。
三、异步电机的三种运行状态 根据转差率大小和正负情况，异步电机有电动机
5.4.1 三相异步电动机的基本工作原理
定子三相对称绕组通入
ห้องสมุดไป่ตู้
三相对称电流时，将产 生旋转磁场。 转子导体切割磁力线感 应电动势 该电动势在闭合的转子 绕组中产生电流。 载流的转子绕组在旋转 磁场中，将受到电磁力 作用。 使转子以转速随着定子 旋转磁场同向旋转。
F1
f
n1
n
二、 转差率 显然，同步转速 n1与转子转速 n 之间是有差异的。
运行、发电机运行和电磁制动运行三种运行状态。
电磁转矩为制动性质 电磁转矩为驱动性质 电磁转矩为制动性质 定子从电网输入功率 定子从电网输入功率 定子向电网输入功率 转子输入机械功率 转子输入机械功率 转子输出机械功率 同方向 n n n1与 n 与 反向 与 同方向 n n 1 1 ＜n＜0 短时运 n1＜n＜ 小型异 0＜n＜n1 主要运 行状态 1＜s＜ 行状态 ＜s＜0 步发电机 0＜s＜1
三相异步电动机的结构与工作原理
三相异步电动机的结构与工作原理一、三相异步电动机的结构三相异步电动机的两个基本组成部分为定子（固定部分）和转子（旋转部分）。
此外还有端盖、风扇等附属部分，如图1-6-1所示。
图1-6-1 三相电动机的结构示意图1.定子三相异步电动机的定子由三部分组成（见表1-6-1）。
表1-6-1 三相异步电动机制定子组成2.转子三相异步电动机的转子由三部分组成（见表1-6-2）。
表1-6-2 三相异步电动机的转子组成鼠笼式电动机由于构造简单、价格低廉、工作可靠、使用方便，成为生产上应用得最广泛的一种电动机。
为了保证转子能够自由旋转，在定子与转子之间必须留有一定的空气隙，中小型电动机的空气隙为0.2～1.0 mm。
二、三相异步电动机的转动原理1.基本原理为了说明三相异步电动机的工作原理，我们做如图1-6-2所示演示实验。
图1-6-2 三相异步电动机工作原理1）演示过程在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一个闭合导体，当转动手柄带动蹄形磁铁旋转时，将发现导体也跟着旋转；若改变磁铁的转向，则导体的转向也跟着改变。
2）现象解释当磁铁旋转时，磁铁与闭合的导体发生相对运动，鼠笼式导体切割磁力线而在其内部产生感应电动势和感应电流。
感应电流又使导体受到一个电磁力的作用，于是导体就沿磁铁的旋转方向转动起来，这就是异步电动机的基本原理。
转子转动的方向和磁极旋转的方向相同。
3）结论欲使异步电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合的转子绕组。
2.旋转磁场1）产生图1-6-3所示为最简单的三相定子绕组AX、BY、CZ，它们在空间按互差120°的规律对称排列。
并接成星形与三相电源U、V、W相连。
则三相定子绕组通过三相对称电流。
随着电流在定子绕组中通过，在三相定子绕组中会产生旋转磁场（见图1-6-4）。
当ωt＝0°时，iA ＝0，AX绕组中无电流；iB为负，BY绕组中的电流从Y流入B流出；iC为正，CZ绕组中的电流从C流入Z流出。
三相异步电动机工作原理与结构
关系为：
P2 P1
其中 P1 3UN I NCOS
三相异步电动机原理概述
功率因数(cos1)：
额定负载时一般为0.7 ~ 0.9 ， 空载时功率因数很 低约为0.2 ~ 0.3。额定负载时，功率因数最大。
cos1
P2 PN 注意：实用中应选择合适容量的电机，防止“大马” 拉“小车”的现象。
三相异步电动机原理
定子
定子部件
机座部件
=
+
端盖（前、后）
铭牌
+
++
三相异步电动机原理
转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。 转子铁心
三相异步电动机原理
转子绕组： 1）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸 导条，形成一个多相对称短路绕组。2）绕线式转子：转子绕 组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。
异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件所能允许达到 的最小值。
三相异步电动机原理
定子铁心 由导磁性能很好的硅钢片叠成——导磁部分。
=
+
定子冲片
三相异步电动机原理
三相异步电动机原理
定子绕组 放在定子铁心内圆槽内——导电部分。
三相异步电动机原理
槽楔
定子部件
三相异步电动机原理
定子铁心
定子绕组
=
三相异步电动机原理概述
三相异步电动机原理概述
联接方式 ： Y/ 接法
这是指定子三相绕组的接法。一般鼠笼式电动机的接线盒中有 六根引出线,标有A、B 、C、x、y、z。其中：A 、x是第一相绕组 的两端；B、y是第二相绕组的两端；C、 z是第三相绕组的两端。
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图（a）为转子电流与电动势同相位，由”左手电动机”定则确定各导体在磁场中所 受电磁力的方向，由小箭头表示，可见，电磁转矩方向与转向相同。 图（b）为转子电流与电动势有相位差（如电流滞后电动势一相位角 Ψ2，当正对 着磁极轴线的转子导体电动势达最大值时，则电流达最大值的转子导体还在逆磁 场旋转方向并距前述导体一空间电角度 Ψ2 的地方，同样可判得转子各导体在磁 场中所受电磁力的方向，可见，转子大部分导体所产生的电磁转矩方向与转向 。 E2 1 。 。I2 ψ2 I2
第五章 三相异步电动机基本工作原理和结构 5-1 三相异步电动机为什么会转，怎样改变它的极性？ 答：（1）电生磁：定子三相绕组通以三相正弦交流电流产生一个以同步速 n1、 转向与相序一致（顺时针方向）的旋转磁场。假定此瞬间旋转磁场极性由上到下 （如图所示） （2）（动）磁生电：由电磁感应理论：静止的转子绕组切割定子旋转磁场而感 应电动势，其方向由”右手发电机”定则确定，如图所示（转子上面三个导体为 ⊙ ,下面三个导体为⊕ ）。由于转子绕组自身闭合，便有电流通过，并假定电流 与电动势同相（即为有功分量电流）。 (3) 电磁力（矩）
பைடு நூலகம்
相同，只有小部分导体电磁转矩方向与转向相反，因此，当转子电流与电动势的 相位差时，电动机总电磁转矩将减小。 5-3 试述“同步”和“异步”的含义？ 答： “同步”和”异步”是个相对概念，是指交流旋转电动机的转速 n 对旋转磁场的 转速 n1 而言，若 n= n1 为同步电机，n≠n1 为异步电机。 5-4 何谓异步电动机的转差率？在什么情况下转差率为正，什么情况为负，什么 情况下转差率小于 1 或大于 1？如何根据转差率的不同来区别各种不同运行状 态？ 答：异步电机转差率 s 是指旋转磁场转速 n1 与转子转速 n 之间的转速差（n1-n） 与旋转磁 s= 场转速 n1 的比率，即 当 n< n1 时，转差率为正（s>0），n> n1 时转差率为负（s<0）； 当 n1>n>0 时，转差率 s<1；当 0>n>∞时，转差率 s>1; 当+∞>s>1 时为电磁制动运行状态，当 1>s>0 时为电动机运行状态，当 0>s>-∞时 为发电机运行状态。 5-5 假如一台接到电网的异步电动机用其它原动机带着旋转，使其转速高于旋转 磁场的转速，如图 5-9 所示，试画出转子导体中感应电动势、电流和相序的方 向。这时转子有功电流和定子旋转磁场作用产生的转矩方向如何？如把原动机去 掉，情况又会怎样？ 答：当转子由电动机驱动，且 n>n1，此时转子导体以逆时针方向切割旋转磁场 （相对切割速度为 n-n1）,而感应电动势 e2 方向如图所示（由”右手发电机”定则 判定）,其相序由转子导体的切割方向决定，由于转子导体切割旋转磁场在时间上 有先后顺序，如将先切割 N 极轴线的一相定义为 U 相，则后切割的那两相（互差 1200 空间电角度）分别为 V 相和 W 相，可见，其相序与转向相反，如图所示。 如果电流 i2 与电动势 e2 同相（即有功分量电流），则转子有功电流和旋转磁场 相互作用产生电磁力，并形成转矩 Tem，由”左手电动机”定则判得，其方向与转 子转向相反，为制动 n1-nn1。 s= 性质转矩。实际上，此时电动机已处于发电运行状态（ 掉，转速将下降，不再大于 n1 了，这时因为已处于发电机运行的电机在旋转过 程中，绕组电阻有铜损耗，通风、轴承、磨擦等有机械损耗，致使转速逐渐下 降，直至 n<n1，电磁转矩方向反过来，这台电机重新在电网电源的支持下进入到 电动机运行状态。
方向由”左手电动机”定则确定左），这些力对转轴形成电磁转矩（顺时针方向） Tem 致）改变相序即可改变三相异步电动机的转向。 5-2 为什么异步电动机的转速一定小于同步转速？若转子电流和转子电动势之间 有相位差，这里所有转子导体上的电磁力的方向是否都和转向相同，画图分析说 明。 答： 由上题知，异步电动机的转向 n 与定子旋转磁场的转向 n1 相同，只有 n<n1（异步电动机），即转子绕组与定子旋转磁场之间有相对运动，转子绕组才 能感应电动势和电流，从而产生电磁转矩。若转速上升到 n=n1，则转子绕组与定 子旋转磁场同速、同向旋转，两者相对静止，转子绕组就不感应电动势和电流， 也就不产生电磁转矩，电动机就不转了。 若转子电流和电动势有相位差，这时转 子各导体所产生的电磁转矩方向不会全与转子转向相同，分析如下： 假定转子导体外的”• 、×”表示电动势方向（由”右手发电机”定则确定），导体内 的 ⊙、⊕ 表示电流方向，如图所示。
n1 5-6
（功率、相电压、线 答：380/220V，Y/△ 接线的三相异步电动机，每相绕组所受的电压均为 220V， 故当电源线电压为 380V 时定子绕组接成 Y 接线，当电源电压为 220V 时，定子 绕组接成△ 形接线。 采用这两种接线时，相电压 Uф 相同，均为 220V；相电流 Iф=Uф/Z 相同；效率 ηN、功率 n1-n<0n1）。如果把原动机去 cosϕN、功率 PN 及转速 nN 均相等，因在相同相电压下，cosϕN、PN、nN 均取决 于负载 PNη=3UφIφcosϕN 就相同。唯一不 cosϕN、η 就相同，因而，大小，当负载相同 时，P、因数 NNφYl∆φ∆。 同的是线电压 Ul 和线电流 Il 不等，lY 5-7 在绕线式异步电动机中，如果将定子三相绕组短接，并且通过滑环向转子三 相绕组通入三相电流（如 5-10 所示）转子旋转磁场若为顺时针方向，这时电动机 能转吗？转向如何？ 答： 电动机以逆时针方向旋转，原理如图所示： 转子三相绕组通入三相正弦交流电流产生旋转磁场，转速为 n1、转向为顺时针方 向，并假定图示瞬间，转子磁场极性 N、S 如图所示（上面为 N 极，下面为 S 极，产生此极性的转子电流，右面三个导体为⊙ ，左面三个导体为⊕ ）。 转子磁场旋转结果，在定子绕组中感应三相电动势, 方向如图所示（用”右手发电 机”定则），由于定子三相绕组短接， 便有三相电流流过，该电流的有功 分量(与电动势同相)与转磁场相互作