异步电机有三种运行状态
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。
三相绕线式异步电动机各种运行状态下的机械特性
三相绕线式异步电动机各种运行状态下的机械特性原理简述机械特性是指其转速与转矩间的关系，一般表示为。
由于三相异步电动机的机械特性呈非线性关系，所以函数表达式以转速为自变量，转矩为因变量，写为更为方便。
又因转差率s也可以用来表征转速，而且用s表示的机械特性表达式更为简洁，所以对三相异步电动机一般用来表示机械特性，同时将作为横坐标，这样和原的图形是一致的。
一、三相异步电动机机械特性的表达式三相异步电动机机械特性的表达式一般有三种：1．物理表达式其中为异步电机的转矩常数；为每极磁通；为转子电流的折算值；为转子回路的功率因数。
2．参数表达式其中。
3．实用表达式其中为最大转矩，为发生最大转矩时的转差率。
三种表达式其应用场合各有不同，一般物理表达式适用于定性分析与及间的关系，参数表达式可以分析各参数变化对电动机运行性能的影响，而实用表达式最适合用于进行机械特性的工程计算。
二、三相异步电动机的机械特性1．固有机械特性固有机械特性是指异步电动机在额定电压、额定频率下，电动机按规定方法接线，定子及转子回路中不外接电阻（电抗或电容）时所获得的机械特性，如图15-1所示。
图15-1 三相异步电动机的固有机械特性下面对机械特性上反映其特点的几个特殊点进行分析：（1）起动点：其特点是：，，起动电流；（2）额定运行点：其特点是：，，；（3）同步速点：其特点是：，，，，点是电动状态与回馈制动的转折点；（4）最大转矩点：电动状态最大转矩点，其特点是：，；回馈制动最大转矩点，其特点是：，；由公式可以看出，。
2．人为机械特性由三相异步电动机机械特性的参数表达式可见，异步电动机的电磁转矩在某一转速下的数值，是由电源电压、频率、极对数及定转子电路的电阻、电抗、、、决定的。
因此人为的改变这些参数，就可得到不同的人为机械特性。
现介绍改变某些参数时人为机械特性的变化：（1）降低电压不变，不变，因为，，，所以降低电压时，、、均减小，其人为机械特性见图15-2。
异步电机1-异步电机的基本理论
I1
r1
x1
U1
E1
m1, N1, kw1, f1
I2 sx20 r2 E2 m2 , N2 , kw2 , f2
17
二、什么是异步电动机的频率折算？
✓异步电动机转子的频率为 f2=s f1为了统一电路，必须先统一频率。 ✓转子堵转时s =1，f2 = f1 。 ✓用一个不动的转子代替一个 转差率为 s 的实际旋转转子，就可以统一频率。 ✓ 折算的方法是：将异步电动机的转子电阻增加到 r2/s 。 ✓ 转子电阻的增加量为 r2/s － r2 = (1-s)r2 / s 。 ✓ 这一电阻称为附加电阻。分析证明：附加电阻上消耗的电功率等于电机的机械功率。
x20
r2
P1 U1
rm
PM
1s s r2
P
P2
xm
P1 m1U1I1 cos 1 PM P1 pCu1 pFe pCu2 m1I22r2
PCu1 m1r1I12
PFe
m1rm
I
2 m
m1
I
2 2
r2 s
P
m1I22 1 s s r2
P2 P p p
22
二、异步电动机的功率平衡方程是怎样的？
P1 m1U1I1 cos 1 PM P1 pCu1 pFe pCu2 m1I22r2
解： （1）从负载转速判断，其定子旋转磁场的转速为1500r/min,其极数为：
（2）转差率：
2 p 2 60 f 4 n1
s n1 n 0.0267 n1
（3）工作电流估算: ( cosj = 0.8 , cosNN
11
13－3 异步电动机电势平衡
I1L
I2 ki
16
第九章 三相异步电动机的机械特性及各种运转状态 第一节 三相异步电动机机械特性的三种表达式
U
2 X
(10 17)
R12
(X1
X
' 2
)
2
正号对应于电动机状态，而负号则适用于发电机状态 考虑 R1 << ( X1 + X2') ,可得：
Sm
R2'
X1
X
' 2
(10 18)
Tm
m1U
2 X
20 ( X1
X
' 2
)
(10 19)
可以看出：
4.几点规律
1)当电动机各参数及电源频率不变时， Tm 与 UX2 成正比，sm 因与 UX 无关而保持不变
二.异步电动机机械特性的参数表达式
采用参数表达式可直接建立异步电动机工作时转矩和转速关系并 进行定量分析
E
' 2
2f1W1kW1 m (10 5)
0
2f
p
(10 6)
T
m1 0
E
' 2
I
' 2
c
os
' 2
(10 7)
E
' 2
I
' 2
Z
' 2
(10 8)
R2'
c
os
' 2
PT
3I
2 2
R2 R f s
(10 44)
转子轴上机械功率为
P2 PT (1 s) (10 45)
s > 1，P2 为负值，即电动机由轴上输入机械功率 转子电路的损耗为
DP2 PT (1 s) (10 45)
DP2 数值上等于 PT 与 P2 之和，所以反接制动时能量损耗极大 3)用途 可以用于稳定下放位能性负载
异步电机的习题
1．异步电动机的转子有哪两种类型？各有什么特点？解：一种为绕线型转子。
转子上有与定子绕组相似的三相绕组，接成Y 接，三根引出 线通过集电环和电刷引出，以备接电阻或直接短路。
另一种为鼠笼转子。
转子绕组为笼形，导条嵌于槽内，两端各有一个端环将导条短路。
2．异步电机有哪三种运行状态？这三种运行状态的电功率和机械功率的流向如何？如何 根据转速来判断是哪种运行状态？解：设1n 代表同步转速，n 代表电机转速。
（1）电动机状态：01≥≥n n电机吸收电功率，输出机械功率；（2）发电机状态：1n n ≥电机吸收机械功率，输出电功率；（3）电磁制动状态：0≤n电机吸收电功率和机械功率，转化为电机内部的损耗。
3．已知一台三相异步电动机，,77.0cos ,380,4===N N N V U kW P φmi n /960,84.0r n N N ==η，求该电动机的额定电流。
解： )(4.977.084.03803104cos 33A U P I N N N N N =⨯⨯⨯⨯==φη4．一台三相绕线型异步电动机，A I V U N N 35,380==，定、转子绕组均为Y 接，每相 串联匝数和绕组因数为93.0,170,945.0,3202211====dp dp k N k N 。
求：（1）这台电机的变比i e k k ,；（2）当转子绕组开路且处于静止状态时，定子加额定电压，求转子每相感应电动势；（3）当转子绕组短路且处于静止状态时，定子接电源，量得定子电流为额定值，求 转子每相电流（忽略定子电流中的励磁成分）。
解：（1） 913.193.0170945.03202211=⨯⨯==dp dp e k N k N k913.193.01703945.03203222111=⨯⨯⨯⨯==dp dp i k N m k N m k （2）此时，电机相当于一台空载的变压器，因此，)(2203380311V U U E N===≈)(115913.122012V k E E e === （3）此时，电机相当于一台短路的变压器，在忽略励磁电流的情况下，有0'21=+∙∙I I所以)(6735913.11'22A I k I k I i i =⨯===5．一台笼型转子三相异步电动机，定子绕组：902.0,11411==dp k N ；转子导条数为 422=Q 。
电机与拖动复习题
《电机学》复习题一、填空1. 按功用电机可分为（）、（）、（）、（）；按电力机械运行情况分（）、（）。
2. 变压器是利用（）原理将一种等级的交变电压变为（）的另一等级的交变电压的静止电器。
3. 铁磁材料的重要特性是指（）特性；（）特性；（）特性。
4. 短路阻抗标幺值z k*=（），从运行角度看希望z k*（），但其值（），变压器短路电流太大，可能损坏变压器。
5. 同步发电机在并网后要进行（）和（）调节。
6. 直流电机按励磁方式分为（）、（）、（）、（）。
7.削弱高次谐波的方法有（）、（）、（）、（）。
8.同步发电机负载对称运行时，典型的电枢反应为（）、（）和（）。
二、判断题1. 当异步电机轻载高速运转时，其转速可以达到旋转磁场同步转速的速度。
（）2. 用空载实验测变压器的短路电抗和短路电阻；用短路实验测变压器的励磁电抗和励磁电阻。
（）3. 灯光旋转法能判断发电机频率比电网频率的高或低。
（）4. 要改变异步电动机转向，就要改变三相电源的相序。
（）5. 绕组进行折算时，仅保持折算前后磁势不变即可。
（）6. 直流电机的定子，又称为电枢。
（）7. 异步电动机等效电路中的附加电阻不可以用电感或电容代替。
（）8. 三相交流鼠笼异步电动机定子和转子相数不同。
（）9. 额定线电压的标幺值也为1。
（）10. 隐极式发电机的额定功率角越接近90°越好。
（）11.隐极式发电机的额定功率角越接近90°越好。
（）三、选择题1. 短距元件的电势比整距元件的电势（）。
a. 小；b.大；c. 相等；d. 不可比。
2. 变压器油的功用为（）。
a. 冷却；b.冷却，绝缘；c.绝缘；d. 助燃。
3. 当f=50Hz时，磁极数为4的异步电机的旋转磁场的转速为（）。
a. 1000r/min；b. 3000r/min；c. 1500r/min；d. 750r/min；4. 电机的极对数是2，则定子内腔整个圆周有（）电角度。
三相异步电动机械特性及各种运行状态
n
n0
a1
O
T
－n0
机械功率Pm
第 十 章 异步电动机的电力拖动
(2) 转子反向的反接制动 ——下放重物
① 制动原理
n
定子相序不变，转子 电路串联对称电阻 Rb。 低速提 a 点 惯性 b 点(Tb＜TL)，升重物
n↓ c 点 ( n = 0，Tc＜TL )
n0
a
b
e TL
Oc
1 T
在TL 作用下 M 反向起动
由参数表达式可知，改变定子电压U1、 定子频率f1、极对数p、定子回路电阻 r1和电抗x1、转子回路电阻r2ˊ和电抗 x2ˊ，都可得到不同的人为机械特性。
（1）降低定子电压的人为机械特性
在参数表达式中，保持其它参数不变， 只改变定子电压U1的大小，可得改变 定子电压的人为机械特性。
讨论电压在额定值以下范围调节的人 为特性（为什么？）
Pe = m1—I2'—2 R定2'子＋s 发Rb出'＜电0功率，向电源回馈电能。
Pm=
(1－s ) ——
轴Pe上＜输0入机械功率(位能负载的位能)。
PCu2 = Pe－Pm
|Pe | = |Pm|－PCu2
—— 机械能转换成电能(减去转子铜损耗等)。
第 十 章 异步电动机的电力拖动
制动效果 Rb →下放速度 。
第 十 章 异步电动机的电力拖动
(3) 能耗制动过程 —— 迅速停车 2
① 制动原理
b
n
a1
制动前：特性 1。
制动时：特性 2。
a 点 惯性 b 点 (T＜0，制动开始)
O TL
T
n↓ 原点 O (n = 0，T = 0)，制动过程结束。
电机与拖动技术 项目2 异步电机4
U1 W2
V1 U2
W1 V2
U1 W2
V1 U2
W1 V2
Y联结
D联结
工作制
是对电机各种负载，包括空载、停机和断电及其持续时间和先后次序 情况的说明。
分类：
连续工作制（S1）
额定条件下，能长时间连续运行。适用于风机、水泵、纺织机等。
短时工作制（S2）
额定条件下，在限定时间内短时运行，如15min、30min、60min、 90min。适用于水闸闸门启闭机等。
定子绕组
机
座
二、转子部分
1、转子铁心
转子铁心也是电机磁路的组成部分，并用来固定转子绕组。铁 心材料也用0.5mm或0.35mm厚的硅钢片冲制叠压而成，故通常用冲 制定子铁芯冲片剩余下来的内圆部分制作。转子铁芯固定在转轴上， 其外圆上开有槽，用来嵌放转子绕组。
2、转子绕组——根据转子绕组的结构型式可分为
若要改变电机定子旋转磁动势的转向，只要改 变三相交流电流的相序，即把三相电源接到电机三 相绕组的任意两根导线对调，三相绕组中的电流相 序就将改变为U-W-V，旋转磁动势随之变为反方向 旋转。
（5）三相合成磁通势F 单相交流电通入单相绕组时即产生磁通势，其 大小与电流成正比，磁通势的方向由右手定则来判 断。磁通势的计算公式为：
2、极距
电角度 p 机械角度
两个相邻磁极轴线之间沿定子铁心内表面的距离。若定子的 槽数为Z，磁极对数为p，则极距： 注：一个极距τ占有180° Z = 空间电角度。 2p 3、线圈节距 y 一个线圈的两个有效边之间所跨的距离称为线圈的节距。 y 的绕组为整距绕组 . y 的绕组为短距绕组 .
由上可知：磁通势的大小和方向取决于线圈中 电流的大小和方向。
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
电工中级工技能鉴定试题库(附参考答案)
电工中级工技能鉴定试题库（附参考答案）一、单选题（共30题，每题1分，共30分）1、具有过载保护的接触器自锁控制线路中，实现欠压和失压保护的电器是A、电源开关B、断器熔C、接触器D、热继电器正确答案：C2、电感线圈和电容并联电路中，产生并联谐振，其下面说法不正确的是（）A、电路的总阻抗最大B、电路的总电流最大C、对每一支路而言，其电流比总电流大得多D、电压与电流同相位正确答案：B3、三相异步电动机过载保护用的电器是A、热继电器B、接触器C、熔断器D、中间继电器正确答案：A4、测量绝缘电阻前检查兆欧表能否正常工作，将兆欧表水平放置，空摇兆欧表手柄，使L和E两接线柱瞬间短路轻摇，指针应迅速指向( )A、中间位置B、“∞”C、水平位置D、“0”正确答案：D5、正弦交流电的三要素是 ( )A、瞬时值、周期、有效值B、电压、电流、频率C、周期、频率、角频率D、最大值、周期、初相位正确答案：D6、阻值为6欧的电阻与容抗为8欧的电容串联后接在交流电路中，功率因数为（）。
A、0.6B、0.5C、0.3D、0.8正确答案：A7、对一次设备起控制、保护、测量、监察等作用的设备称为（）A、二次设备B、监控设备C、主设备D、辅助设备正确答案：A8、行星减速机的主要传动结构中，不包括（）A、行星轮B、齿轮轴C、内齿环D、太阳轮正确答案：B9、热继电器的文字符号时A、QFB、KMC、KHD、GB正确答案：C10、变压器负载运行时，原边电源电压的相位超前于铁心中主磁通的相位，且略大于( )。
A、(A) 180°B、(B) 90°C、(C) 60°D、(D) 30°正确答案：B11、在利益关系中正确地处理好国家、企业、职工个人、他人（消费者）的利益关系称为( )A、服务群众B、办事公道C、诚实守信D、奉献社会正确答案：C12、相量图是用旋转相量法把几个 ( )的交流电画在同一坐标中A、不同频率B、同频率C、不同效率D、同效率正确答案：B13、定位销的数目一般为（）个。
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
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。
第六章异步电机(一)—三相异步电动机的基本原理
39
第二节 三相异步电动机的铭牌数据
铭牌上标注额定数据，包括：
额定功率PN—电动机在额定运行状态下输出的机械功率。 额定电压UN—额定运行状态下,电网加在定子绕组的线电压。 额定电流IN—电动机在额定电压下使用, 输出额定功率时, 定 子绕组中的线电流. PN 3 U N I N cos N ηN 额定频率fN—我国规定标准工业用电频率为50HZ. 额定转速nN—电机在额定电压, 额定频率及额定功率下的转速.
6
1.旋转磁场的产生
◆旋转磁场: 极性和大小不变，以一定转速旋转的磁场。 ◆产生原理 条件: 定子为三相对称绕组, 通以三相互差120°的交流电
7
◆p=1时的旋转磁场
8
电流角度变化: 120° 磁场转过角度: 120° 转动方向: UV
9
电流角度变化: 240°
电流角度变化: 360° 磁场转过角度: 360° 转动方向: UVWU
48
4)画定子槽的展开图
归纳： 一般三相绕组的排列和连接方法为： ① 计算极距τ ② 计算每极每相槽数q ③ 划分相带 ④ 组成线圈组 ⑤ 按极性对电流方向的要求分别构成一相绕组。
49
Q1=24, m=3, p=2
τ τ
τ = 6, q = 2, α=30°
τ τ
1 2 相带
3 4 5 67 8 相带
46
二、交流绕组的排列和连接
排列方法: 先确定一相的线圈在定子槽内的排列以及线圈的
连接, 其余两相按空间互差120°电角度的原则进行排列。 如: 给定2p=4, 槽数Q1=24, 先确定一相绕组
1)极距的计算 τ = Q1/2p=24/4=6, 一个极距跨6个槽。 2)线圈中电流方向 每个极距下摆放一个线圈边, 另一个线圈边相距一个极距, 相邻极距下线圈边中的电流方向相反。
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。
《异步电机基础知识》试题及答案
1.三相异步电动机旋转磁场的转向与( )有关。
（6.0分）A.电源频率B.转子转速C.电源相序我的答案：C√答对2.一台6极三相异步电动机，通入50Hz的交流电，请问其定子旋转磁场转速为（）rmin（6.0分）A.750B.1000C.1500我的答案：B√答对3.三相异步电动机在正常运转时，转子磁场在空间的转速为（）（n1为定子旋转磁场速度，n1=60fp, n为转子转速，s为转差率）（6.0分）A.n1B.nC.s n1我的答案：A√答对4.一台4极绕线式异步电动机，在50Hz电源下满载运行，测得其满载转差率S n=0.05, 请问转子中电流的频率为（）（6.0分）A.2.5 HzB.50 HzC.47.5 Hz我的答案：B×答错5.异步电机作为电动机运行时，其转差率S范围( )（6.0分）A.S＞1B.0＜S≤1C.S＜0我的答案：B√答对1.异步电动机的三种运行状态为（）（8.0分））A.起动B.制动C.发电D.电动我的答案：BCD√答对2.以下哪些属于异步电动机的主要结构部件（）（8.0分））A.定子铁心B.转子导条（绕组）C.转子铁心D.定子绕组我的答案：ABCD√答对3.三相异步电动机定子旋转磁场转速取决于（）（8.0分））A.电源频率B.负载大小C.极对数D.电压大小我的答案：AC√答对4.关于异步电动机额定值的描述正确的是（）（8.0分））A.额定功率指定子输入的有功功率B.额定电压是指线电压C.额定电流是指线电流D.电机额定转速小于定子旋转磁场速度我的答案：AC×答错5.三相异步电动机机负载增加时，下面说法正确的是（）（8.0分））A.定子电流增大B.转子电流增大C.电机转速下降D.转子电流频率增加我的答案：AB×答错1.三相异步电动机的最大转矩Tmax和起动转矩Tst与定子电压U1的平方成正比。
（6.0分）我的答案：正确√答对2.当电源电压恒定时，异步电动机最大转矩会随着负载的增加而增加。
07第7章_三相异步电动机的基本工作原理和结构[1]
![07第7章_三相异步电动机的基本工作原理和结构[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/68c90faa80eb6294dc886c51.png)
二、转差率
定义： s n1 n 即同步转速与转子转速之差（称为转差）与同步转速之比。 n1
转差率s是异步电机的一个基本物理量，它能反映异步电机的各种运行状况。
起动瞬间：n = 0， s = 1
空载运行：n≈n1，s≈0 即空载运行时，可以近似认为转子转速等于同步转速。
额定运行: n 略低于n1 ，s = 0.01～0.06
二、单层交叉式绕组
单层交叉式绕组由线圈数和节距不相同的两种线圈组构成，同一组线圈的 形状、几何尺寸和节距均相同，各线圈组的端部互相交叉。
交叉式绕组由两大一 小线圈交叉布置。线圈端部 连线较短，有利于节省材料， 并且省铜。广泛用于q>1的 且为奇数的小型三相异步电 动机。
三、单层同心式绕组 同心式绕组由几个几何尺寸和节距不等的线圈连成同心形状的线圈组构成。
因此任意对调三相异步电动机的两根电源线，便可使电动机反转。 (2) 异步电动机的转速恒小于同步转速
n < n1时，转子与定子磁场间有相对运动，转子才会受到电磁转矩作用。 n = n1时，转子与定子磁场间无相对运动，转子不感应电流不产生转矩。 由于电动机转速n与旋转磁场转速n1不同步，故称为异步电动机。 因为电动机转子电流是通过电磁感应作用产生的，所以又称为感应电动机。
n<0, s >1，电磁转矩为制动转矩，吸收电能和机械能，全部转变成电机损耗。
异步电机主要是工作在电动机运行状态，作为各种生产机械的动力设备。
电动机的标识
三相电动机的铭牌
型号 Y160 – 4 电压 380V 转速 1460r/min 防护等级 IP144 功率因数 0.88
电机厂编号 × × × ×
2. 定子绕组
是电机的电路部分。 定子绕组为按一定规律连接而成的三 相对称绕组，嵌放在定子铁心槽内。
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
如果在定子绕组加一组电容，使闭合回路的总阻抗呈容性，那么电流产生的磁通就与剩磁的磁通同相叠加而得到加强，使总磁场变强，进而使感应电动势增大。
如此反复，最后因铁芯达到饱和状态而使电动势不再增加。
此时的端电压已达到额定值，就可以带负载，达到发电的目的。
带负荷之后，还得根据负荷的变化投切相应的辅助电容器组。
这种励磁建压方式类似于同步发电机的自励方式。
如果铁芯中没有剩磁，可以事先用蓄电池接在电机某一相的绕组上，通电几秒钟对铁芯进行磁化，或称充磁。
这种运行方式，被用于自成供电体系的农村微小型电站。
2.2异步发电机并网运行
异步发电机并网运行时，情况可以更简单些。
因为电网中的无功电流就可为电机建起旋转磁场，所以可以省去励磁所需的电容。
运行时只要把电机投入电网、把转子的转速提高到超过同步转速就可开始发电。
这种励磁建压方式类似于同步发电机的它励方式。
在实际的设计技术操作环节上，往往是在把转子速度加速到同步转速附近（如90%～95%额定转速）的同时，通过软启动装置或变频启动装置把电机并入电网，以减低启动电流对电网造成的影响。
这种运行方式，不需要同期装置，是被风力发电广为采用的原因之一。
3 异步发电机的调速
风力发电选择异步电机作为发电机另一个主要原因是，因为异步电机的转速与频率没有严格的对应关系。
这个特点对于调速环节的考虑十分重要。
风力发电不象水力发电和火力发电那样，可以预先对水池水位或锅炉压力进行调节。
风力的随机瞬变性会使得保持风力发电机的转速不易恒定。
但正是由于异步电机有此特点，可以使风力发电放弃调速环节。
其机理大致是，当原动机有加速趋向或者说原动机输入的机械功率增加时，有加速趋势的转子会被以恒定速度旋转着的定子磁场所阻止，通过气隙磁场转化成为电磁功率、以有功的形式输入到电网。
通俗讲就是：电网在定子中建立的磁场形成的电磁转矩，对转子的加速企图有阻止作用。
所以宏观上看，风轮的转速不论风大风小看不出有什么不同；而在微观方面分析，转差率或输出功率已经有了明显变化。
4 异步发电机的弊端
以风力发电机为例，风力的随机瞬变性会使得发电机出力不稳，这与电力系统要求的可靠性、稳定性的原则相悖。
的确，风力发电机出力变动造成的波动是需要电网中其它发电机组去调节平衡的。
但风力发电机的容量一般占系统容量的比例较小，通常小于10%，即便全投或全切，电网也完全有调节能力，是不会对电网稳定性产生影响。
也有学者通过实验分析，得出了风力发电的容量占到系统容量比例的30%时，电网仍能稳定运行的理论。
其实风力发电机引起的电网波动，也要综合分析处于所在节点上其它电厂机组的容量和调节能力。
投入电网运行的异步发电机，要依靠从电网吸取容性无功来励磁，风力发电研究部门曾做过简单的测试，所需要的励磁电流一般可达到额定电流的20%~30%左右，最大可达40%，这会使得电网的功率因数降低。
解决的办法是增加集中或分散补偿
装置。
如果异步发电机建造的地理位置恰处于某长线路末端、容性无功充足，那就最理想不过了。
其次由于风力的随机性较大，目前还没好的办法来控制风力大小，异步风力发电机在电网运行中，不能像一般同步发电机那样，应根据网上负荷情况随时调节导叶片进行负荷的增减。
这也是异步风力发电机容量占系统容量比例较低的原因之一。
近年来风力发电作为洁净能源发展较快，而异步发电机以它独有的特点被风力发电广泛使用。