第五章 感应电机的稳态分析
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• 塔機起升用的 YRTE180 • 多速的 YZTD 系列
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• 功率從 0.37~315 kW • 變頻範圍 3 ~100 Hz
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• 機座號從 112~315 • 功率從 0.32~50kW
左手定則決 定導條受力 方向
右手定則決 定電流方向
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那麼，n的大小如何呢？ 1）若 n ns ，導體和旋轉磁場之間就沒有相對運
動，轉子不會受力，就不會旋轉。 2）若 n＞ns ，在轉子不受外力的情況下，不可能。 3）只能是 n＜ns ，那麼又小多少呢？引入轉差率 來衡量 ns n
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2、三相非同步電動機的工作原 理
當給定子繞組，接通三相對 稱電源後，在定子、轉子之 間的氣隙內產生了以同步轉 速ns旋轉的旋轉磁場（即定 子中產生的旋轉磁場）。
轉子導條被這種旋轉磁場切 割，在導條內產生感生電流， 該電流與旋轉的磁場相互作 用，使導條產生電磁力。於 是轉子就以n的轉速跟著旋轉 磁 場旋 轉 。
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三相非同步電機的結 構
繞線轉子非同步電機剖面圖 1—轉子繞組 2—段蓋 3—軸承 4—定子繞組 5—轉子 6—定子 7—集電環 8—出線盒 河北科技大學電氣資訊學院
交流繞組
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交流繞組
雙層繞組
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定子繞組
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●機座---主要用來固定定子和轉子，由鑄鐵製成。
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2、轉子 ●轉子鐵芯---與定子鐵芯相同，區別僅在於槽開在外圓上，用來固定轉子繞組。
●轉子繞組--- 是進行能量轉換的主要部分，根據結構又分為籠型轉子和繞線 轉子。 ●轉軸---用來支撐轉子旋轉。
3、 氣 隙
感應電機的氣隙較小，中小型電機一般為0.2～2mm，氣隙越小，產生同 樣的主磁通所需要的勵磁電流就越小，功率因數就越高，但氣隙也不能太小， 否則容易掃堂。
第五章
感應電機的穩態分析
§5.1 三相非同步電動機的工作原理及結 構
一、感應電機的結構 1、定子
●定子鐵芯---是磁路的一部分，為減小鐵損耗通 常用0.35或0.5mm的矽鋼片製成，在定子鐵芯的內 園沖有用來放置繞組的槽。 ●定子繞組---是電路的一部分，該繞組放在定子 槽內，通三相電時產生旋轉磁場，由漆包線組成。
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非同步電機銘牌
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陽羅電站 1800 kW（H）710 風機電機
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1、定子 由定子鐵心、定子繞組和基座三部分組成。
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定子沖片
定子線圈
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若由於其他原因是轉子逆著旋轉磁場的方向轉 動，n＜0,则s＞1 ，此時轉子所產生的電磁轉 矩的方向與轉子的轉向相反，起制動作用。
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`
`
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§5.2三相感應電動機的定子磁場
一、空載運行時的磁動勢和磁場 1、空載運行時的磁動勢 當給定子對稱繞組通三相對稱電流時，定子繞組便產 生了合成磁動勢F1,由前述可知F1的旋轉方向與三相電 流的相序相同。在F1的作用下，產生主磁場Bm，並以ns 的同步轉速切割轉子繞組，產生三相轉子電動勢和轉子 電流， 空載時，轉子旋轉所需要的電磁轉矩很小，因 n ns ,即s 0 此 ，轉子電流很小，因此空載運行 時，定子磁動勢F1基本上就是產生氣隙主磁場Bm的激 I10 磁磁動勢Fm，對應的定子電 流 就可近似認為是激 磁電 流 Im
鐵心和機座
2 、 轉子 轉子由轉子鐵心、轉子繞組和轉軸組成。 1）籠型繞組
銅條籠 型轉子 鑄鋁籠 型轉子
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籠型轉子
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繞線轉子照片
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2）繞線型繞組
二、感應電機的運行狀態
1、旋轉磁場的產生 旋轉磁場—— 在三相對稱繞組中通以三相對稱電流， 就可以產生旋轉磁場（第四章已敘述）
fN 50 / 60 Hz 2p 2 ~ 12
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交流低壓籠型非同步電動機
UN 400 ~ 690 V PN 200 ~ 2300 kW
fN 50 / 60 Hz 2p 2 ~ 8
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YZR、YZ系列起重冶金用交流非同步電機
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Y、YR 系列普通用途電機
籠型轉子
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籠型 轉 子
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繞線型非同步電動機的轉子
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繞線型轉子
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繞線型轉子
線圈
鐵心
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電機集電環
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交流高壓籠型非同步電動機
UN 690 V，2 ~ 11 kV PN 200 ~ 3000 kW
s
ns
100%
它是表徵感應電機運行狀態的一個基本物理量根據其 大小和方向，可確定感應電機的運行狀態。
1）電動機狀態：
0＜n＜ns ,1＞s＞0
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當給定子通電後，產生同步旋轉磁場，在轉子中產生 電磁轉矩，使轉子轉動。將電能轉換成機械能。
2）發電機狀態：
若用原動機驅動轉子使 n＞ns ,则s＜0 ，此時 轉子上所產生的電磁轉矩的方向與轉子轉動的 方向相反，起制動作用，若繼續以n的速度轉 動則需從軸上輸入更大的功率。通過電磁感應， 定子輸出電功率。 3)制動狀態：
定子繞組
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定子鐵心和繞組
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三相非同步電動機結構圖
籠型轉子
繞線型轉子
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定子鐵心
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定 子
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定子鐵心片
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籠型轉子
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• 機座號從 112~315 • 功率從 0.32~50kW
左手定則決 定導條受力 方向
右手定則決 定電流方向
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那麼，n的大小如何呢？ 1）若 n ns ，導體和旋轉磁場之間就沒有相對運
動，轉子不會受力，就不會旋轉。 2）若 n＞ns ，在轉子不受外力的情況下，不可能。 3）只能是 n＜ns ，那麼又小多少呢？引入轉差率 來衡量 ns n
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2、三相非同步電動機的工作原 理
當給定子繞組，接通三相對 稱電源後，在定子、轉子之 間的氣隙內產生了以同步轉 速ns旋轉的旋轉磁場（即定 子中產生的旋轉磁場）。
轉子導條被這種旋轉磁場切 割，在導條內產生感生電流， 該電流與旋轉的磁場相互作 用，使導條產生電磁力。於 是轉子就以n的轉速跟著旋轉 磁 場旋 轉 。
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三相非同步電機的結 構
繞線轉子非同步電機剖面圖 1—轉子繞組 2—段蓋 3—軸承 4—定子繞組 5—轉子 6—定子 7—集電環 8—出線盒 河北科技大學電氣資訊學院
交流繞組
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交流繞組
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定子繞組
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●機座---主要用來固定定子和轉子，由鑄鐵製成。
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2、轉子 ●轉子鐵芯---與定子鐵芯相同，區別僅在於槽開在外圓上，用來固定轉子繞組。
●轉子繞組--- 是進行能量轉換的主要部分，根據結構又分為籠型轉子和繞線 轉子。 ●轉軸---用來支撐轉子旋轉。
3、 氣 隙
感應電機的氣隙較小，中小型電機一般為0.2～2mm，氣隙越小，產生同 樣的主磁通所需要的勵磁電流就越小，功率因數就越高，但氣隙也不能太小， 否則容易掃堂。
第五章
感應電機的穩態分析
§5.1 三相非同步電動機的工作原理及結 構
一、感應電機的結構 1、定子
●定子鐵芯---是磁路的一部分，為減小鐵損耗通 常用0.35或0.5mm的矽鋼片製成，在定子鐵芯的內 園沖有用來放置繞組的槽。 ●定子繞組---是電路的一部分，該繞組放在定子 槽內，通三相電時產生旋轉磁場，由漆包線組成。
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1、定子 由定子鐵心、定子繞組和基座三部分組成。
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若由於其他原因是轉子逆著旋轉磁場的方向轉 動，n＜0,则s＞1 ，此時轉子所產生的電磁轉 矩的方向與轉子的轉向相反，起制動作用。
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`
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§5.2三相感應電動機的定子磁場
一、空載運行時的磁動勢和磁場 1、空載運行時的磁動勢 當給定子對稱繞組通三相對稱電流時，定子繞組便產 生了合成磁動勢F1,由前述可知F1的旋轉方向與三相電 流的相序相同。在F1的作用下，產生主磁場Bm，並以ns 的同步轉速切割轉子繞組，產生三相轉子電動勢和轉子 電流， 空載時，轉子旋轉所需要的電磁轉矩很小，因 n ns ,即s 0 此 ，轉子電流很小，因此空載運行 時，定子磁動勢F1基本上就是產生氣隙主磁場Bm的激 I10 磁磁動勢Fm，對應的定子電 流 就可近似認為是激 磁電 流 Im
鐵心和機座
2 、 轉子 轉子由轉子鐵心、轉子繞組和轉軸組成。 1）籠型繞組
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2）繞線型繞組
二、感應電機的運行狀態
1、旋轉磁場的產生 旋轉磁場—— 在三相對稱繞組中通以三相對稱電流， 就可以產生旋轉磁場（第四章已敘述）
fN 50 / 60 Hz 2p 2 ~ 12
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籠型 轉 子
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線圈
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s
ns
100%
它是表徵感應電機運行狀態的一個基本物理量根據其 大小和方向，可確定感應電機的運行狀態。
1）電動機狀態：
0＜n＜ns ,1＞s＞0
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當給定子通電後，產生同步旋轉磁場，在轉子中產生 電磁轉矩，使轉子轉動。將電能轉換成機械能。
2）發電機狀態：
若用原動機驅動轉子使 n＞ns ,则s＜0 ，此時 轉子上所產生的電磁轉矩的方向與轉子轉動的 方向相反，起制動作用，若繼續以n的速度轉 動則需從軸上輸入更大的功率。通過電磁感應， 定子輸出電功率。 3)制動狀態：
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三相非同步電動機結構圖
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