第五章 感应电机的稳态分析
电机学第五版第5章 感应电机
其中
2.负载运行时的磁动势和磁场
图5-13
2.负载运行时的磁动势和磁场
图5-14 三相感应电动机负载时的磁场分布(2p=6)
5.3 三相感应电动机的电压方程和等效电路
1.电压方程 2.等效电路
1.电压方程
定子电压方程
转子电压方程 转子感应电势 转差率S=1时 因此 转子漏抗 转子电压方程 或
2.负载运行时的磁动势和磁场
图5-12表示三相绕线型转子的转子磁动势的空间相位
图5-12 a) =0 c) ≠0
b) d)
=0 ≠0
2.负载运行时的磁动势和磁场
转子反应 负载时转子磁动势的基波对气隙磁场的影响，称为转子反应。转子 反应有两个作用： （1）使气隙磁场的大小和空间相位发生变化，从而引起定子感应电 动势和定子电流发生变化。
电机学
第五章 感应电机
主编
第5章 感应电机
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 三相感应电机的结构和运行状态 三相感应电动机的磁动势和磁场 三相感应电动机的电压方程和等效电路 感应电动机的功率方程和转矩方程 笼型转子的极数、相数和参数的归算 感应电动机参数的测定 感应电动机的转矩-转差率曲线 感应电动机的工作特性 感应电动机的起动，深槽和双笼电动机
消耗于定子绕组的电阻而变成铜耗：
消耗于定子铁心变为铁耗：
从定子通过气隙传送到转子的电磁功率：
1.功率方程，电磁功率和转换功率
图5-22 由T形等效电路导出感应电动机的功率方程
1.功率方程，电磁功率和转换功率
功率方程为：
转差功率
其中
2.转矩方程和电磁转矩
转矩方程
电磁转矩
2.转矩方程和电磁转矩
第五章 感应电机
损耗，为有功分量。
空载磁动势和磁场
2、主磁通、定子漏磁通和感应电动势 根据磁通通过的路径的不同，将磁通分为两部分：主磁
通和漏磁通。由基波旋转磁动势产生的通过气隙并与定子绕
组和转子绕组同时交链的磁通称为主磁通。主磁通为每极下
表示 。 的磁通量，用 m
四极感应电机主磁通分布图
定子三相电流除产生主磁通 外，还产生仅与定子绕组交
1 表示。 链而不与转子绕组交链的磁通称为定子漏磁通，用
漏磁通包括三部分：即槽漏磁通、端部漏磁通和谐波漏磁通。
槽漏磁通和端部漏磁通
主磁路主要由定、转子铁心和气隙组成是一个非线性磁路， 受磁路饱和程度影响较大；而漏磁路的磁阻可认为是常值。 感应电动机空载运行时的电磁关系如下图所示
感应电动机空载运行时的电磁关系
转子磁动势幅值与气隙磁场幅值之间的夹角为 90
X 2 0 笼型电动机的的转子磁动势及磁场分布
转子磁动势幅值与气隙磁场幅值之间的夹角为 90 2
3、负载运行时的电磁关系
感应电动机负载运行时的电磁关系
三、激磁阻抗及漏抗
与变压器中的分析方法类似，引入激磁阻抗表征主磁 通对电路的电磁效应，则定子感应电动势与激磁电流之间 具有以下关系
分析可知 F1与F2转速相等，转向相同，在空间始终保持
相对静止 ，感应电机在任何转速下均能产生恒定的电磁转矩。
感应电机负载时气隙内的磁场由定、转子磁动势共同产生的。 当负载运行时，转子磁动势除了与定子磁动势共同产
I m
生主磁场外，还产生仅与转子绕组交链的漏磁通，转子漏
磁通也包括槽漏磁通、端部漏磁通和谐波漏磁通三种。 2、转子反应
响是通过F2起作用的
转子磁动势与主磁场 相互作用产生电磁转矩，
第五章感应电机-1
工作原理
对称三相绕组 通入对称三相电流
三相 交流 电能
转子绕组中 产生 e 和 i 转子绕组在磁场中 受到电磁力的作用
电磁 转矩
旋转磁场 （磁场能量）
感 应
转子旋转起来 磁感线切割 转子绕组 机械负载 旋转起来
二、感应电机的转动原理
1、电生磁：三相对称绕组通
三相对称电流产生圆形旋转磁 场。
n1
第 5章
感应电机
本章主要研究定、转子间靠电磁感应作用，在转子内感应 电流以实现机电能量转接的感应电机。感应电机一般都用作电 动机，在少数场合下，亦有用作发电机的。三相感应电动机在
工业中应用极广。单相感应电动机则多用于家用电器。
感应电机的结构简单．制造方便，价格便宜，运行可靠。 其主要缺点是，不能经济地在较宽的范围内实现平滑调速．此 外功率因数恒为滞后。本章先说明空载和负载时三相感应电动 机内的磁动势和磁场，然后导出感应电动机的基本方程和等效
电路，接着分析它的运行特性和起动，调速问题。
1 感应电机的基本工作原理和结构 一、感应电机的基本工作原理
感应电机定子三相对称绕 组接在三相对称交流电网上， 转子绕组对称短路。 定子绕组中流过三相对称 电流，在气隙中产生基波旋转 磁场。 气隙旋转磁场在短路的转 子绕组中感应电动势并产生电 流，该电流与气隙中的旋转磁 场相互作用产生电磁转矩，实 现感应电机的运行。
机座：固定和支 撑定子铁心。因 此要求有足够的 机械强度。
二、感应电机的基本结构
2. 转子
转子铁心：电机主磁路的组成部分，并放置转子
绕组。由厚度为0.5mm的硅钢片叠装而成，在转
子外圆周上冲制均匀分布的形状相同的槽。
转子绕组：构成电路部分。有两种结构型式：笼
第五章 感应电机稳态分析 _ 习题与解答 _
Tem
= CT Φ m I 2 cosϕ2 ，当 s = 1、 f 2
=
f1 时，使转子功率因数角ϕ2
= arctan X 2σ R2
接
近 90o ，cosϕ2 很小，I 2 cosϕ2 并不大；另外，因起动电流很大，定子绕组漏抗压降大，
使感应电动势 E1 减小，与之成正比的 Φ m 也减小。起动时， Φ m 减小， I 2 cosϕ2 并不
子绕组漏抗；代表与转子所产生的机械功率相对应的等效电阻。
6. 感应电动机运行时，定子电流的频率是多少？由定子电流产生的旋转磁动势以什么速度 切割定子和转子？由转子电流产生的旋转磁动势基波以什么速度切割定子和转子？两 个基波磁动势的相对运动速度多大？
答 定子电流的频率为 f1 ，转子电流的频率为 f 2 = sf1 ，定子磁动势以 n1 速度切割定
子，以（ n1 − n ）速度即 sn1 速度切割转子；转子磁动势也以 n1 速度切割定子，以 sn1 速
度切割转子。定、转子基波磁动势同步旋转，相对静止。 7. 说明三相感应电动机转子绕组折算和频率折算的意义，折算是在什么条件下进行的？
答 转子绕组折算就是用新绕组替换原绕组。为了导出等效电路，用一个与定子绕组的 相相数、匝数和绕组因数相同的等效绕组替换实际转子绕组，折算前后转子绕组的磁动 势和各种功率及损耗不变，因而从定子边看转子，一切未变。频率折算即用静止的转子 替换旋转的转子，折算条件也是磁动势和各种功率及损耗不变。为此，只要将转子电阻
答 (1)最大转矩不变，起动转矩上升，起动电流下降；
(2) 最大转矩下降，起动转矩下降，起动电流下降；
(3) 最大转矩下降，起动转矩下降，起动电流下降。
4. ★三相感应电动机运行时，若负载转矩不变而电源电压下降10% ，对电机的同步转速
(完整版)电机学第五版课后答案_(汤蕴璆)
1-3图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000，铁心厚度为0.025m（铁心由0.35mm的DR320硅钢片叠成），叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为0.93，不计漏磁，试计算：(1)中间心柱的磁通为 Wb，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流；
解：
槽距角
基波绕组系数
5次谐波绕组系数
7次谐波绕组系数
每相绕组串联匝数
4-19试求题4-11中的发电机通有额定电流，一相和三相绕组所产生的基波磁动势幅值。发电机的容量为12000kW，，额定电压（线电压）为6.3kV，星形联结。
解：
相磁动势幅值
三相磁动势幅值
4-21试分析下列情况下是否会产生旋转磁动势，转向怎样？（1）对称两相绕组内通以对称两相正序电流时；（2）三相绕组一相（例如C相）断线时。
解：（1）归算到一次侧等效电路的参数：
空载试验在低压侧进行 ，
折算到高压侧：
短路试验在高压侧进行
所以：
即： ，
（2）标幺值：
高压侧的电阻基准值
，
，
（3）变压器额定电压调整率和额定效率：
（4）变压器效率最大时，可变损耗等于不变损耗
最大效率：
2-20有一台三相变压器， ， ，Y,d11联结组。变压器的开路及短路试验数据为
解：
第三章直流电机的稳态分析
3-9一台四极82kW、230V、970r/min的他励直流发电机，电枢上共有123个元件，每元件为一匝，支路数 。如果每极的合成磁通等于空载额定转速下具有额定电压时每极的磁通，试计算当电机输出额定电流时的电磁转矩。
电机学：第五章 感应电机的稳态分析1
定子三相电流除产生主磁通Φm 外，还产生仅与定子绕组交链不与转子绕组 交链的磁通，这部分磁通称为漏磁通 ，这部分磁通不能转换能量。
包括三部分：槽漏磁通，端漏磁通，谐波漏磁通。
主磁通
槽漏磁
端部漏磁
谐波漏磁通与前两种漏磁通不同，它实际上通过空气隙与转子绕组交链。 这些谐波漏磁通与基波一样在定、转子绕组中感应电势。
60 sf 1 p
sns
n
而转子本身有以n的速度旋转，所以转子磁动势相对于定子的转速为
n n ns n n ns
即无论转子的实际转速为多少，转子磁动势F2和定子磁动势F1在空间的转速
总是等于ns，它们之间没有相对运动。
由于F1与F2相对静止，就可以把F1和F2合成起来，所以感应电机负载时在气 隙内产生的旋转磁场是定、转子合成磁动势。即
当n=0 s=1 E2 4.44 f1N2KW 2 m
X 2S 2f 2 L2 2f1SL2 X 2 S
表示转子不动
E2S 4.44 f2 N2 KW 2 2 4.44 f1sN2 KW 2 2 E2 S
将 E1 , E2S 代入方程组得
U1 E1 I1R1 jX1
E2S I2S R2 JX 2S I2S R2 JSX2
图5-1
鼠笼型转子铁心
铸铝式鼠笼绕组
鼠笼转子
绕线式转子铁心
绕线式电机转子
轴
转子冲片
定、转子铁心及气隙
感应电机结构图
3、气隙
在定、转子之间有一气隙，气隙大小对感应电机的性能有很大的影 响。从电机性能考虑气隙越小越好。但受到机械加工的限制。中小 型电机气隙一般为0.2-2mm。
二、感应电动机的工作原理
当对称三相绕组中通入对称三相电流后，
电机学课后答案_汤蕴缪
第一章 磁路1-1 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的导磁性能有关，计算公式为AlR m μ=，单位：Wb A1-2 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁畴间相互摩擦引起的损耗。
经验公式V fB C p nm h h =。
与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关；涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡流），通过电阻产生的损耗。
经验公式G B f C p m Fe h 23.1≈。
与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。
1-3 图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000，铁心厚度为0.025m （铁心由0.35mm 的DR320硅钢片叠成）， 叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为0.93，不计漏磁，试计算：(1) 中间心柱的磁通为4105.7-⨯Wb ，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流； (2) 考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。
解： 磁路左右对称∴可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况:铁心、气隙截面2422109.293.01025.1025.0m m A A --⨯=⨯⨯⨯==δ(考虑边缘效应时，通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度；气隙截面可以不乘系数)气隙长度m l 41052-⨯==δδ铁心长度()m cm l 21045.122025.025.15225.125.7-⨯=⨯--+⨯⎪⎭⎫⎝⎛-= 铁心、气隙中的磁感应强度T T A B B 29.1109.22105.7244=⨯⨯⨯=Φ==--δ (1) 不计铁心中的磁位降： 气隙磁场强度m A m A B H 67100.110429.1⨯=⨯==-πμδδ 磁势A A l H F F I 500105100.146=⨯⋅⨯=⋅==-δδδ电流A NF I I5.0==(2) 考虑铁心中的磁位降：铁心中T B 29.1= 查表可知：m A H 700=铁心磁位降A A l H F Fe 15.871045.127002=⨯⨯=⋅=-A A A F F F Fe I 15.58715.87500=+=+=δ A NF I I59.0≈=1-4 图示铁心线圈，线圈A 为100匝，通入电流1.5A ，线圈B 为50匝，通入电流1A ，铁心截面积均匀，求PQ 两点间的磁位降。
第五章感应电机的稳态分析
、定子铁芯：主磁路的一部分
由厚的硅钢片迭压而成
、定子绕组：交流绕组，定子电路
由许多线圈按一定规律连接而成 、机座：固定和支撑定子铁芯。
(二)转子：转子铁芯、转子绕组和转轴 、转子铁芯：主磁路的一部分 由厚的硅钢片迭压而成。 、转子绕组：分为鼠笼式和绕线式。 )鼠笼式：一般采用铸铝转子或铜条转子。(斜槽） )绕线式：是对称三相绕组，接成星形，并接到 转轴上三个集电环上，再通过电刷与外电路接通。
转子磁动势相对于定子的转速为： n n n n n n s s 结论：无论转子实际转速为多少，转子磁动 势和定子磁动势在空间始终保持相对静止。
、磁动势平衡 与变压器相似，感应电动机负载时，主磁 通是由定、转子磁动势共同产生的，则有 F F F F 1 2 m 0 I 2 I 或 I 1 m
三、感应电动机的额定值
、额定功率：轴上输出的机械功率。千瓦。 、额定电压：定子绕组的线电压，伏。 、额定电流：电机在额定电压和功率下，定子绕 组中流过的线电流，安。 、额定频率：赫。 、额定转速：电机在额定电压、频率和功率下的 转速，转分。 还有绕组的相数与接法，绝缘等级及允许温升等； 对绕线式转子，还标明转子的额定电势及额定电流
1
U 1
I0
F 0
E2
1
E1
r 1 I0
结论： 空载运行时，定子磁动势基本为激磁磁动势； 定子电流近似等于激磁电流。
、主磁通和激磁阻抗
E j 4 . 44 f N k 1 1 1w 1 1
与变压器类似，主磁通感应的电势 与产生主磁通的激磁电流的关系为：
感应电机的稳态分析
三、感应电动机的额定值
1、额定功率：轴上输出的机械功率。千瓦。 2、额定电压：定子绕组的线电压，伏。 3、额定电流：电机在额定电压和功率下，定子绕 组中流过的线电流，安。 4、额定频率：50赫。 5、额定转速：电机在额定电压、频率和功率下的 转速，转/分。 还有绕组的相数与接法，绝缘等级及允许温升等； 对绕线式转子，还标明转子的额定电势及额定电流。
感应电动机的调速
单相感应电动机
第一节 感应电机的结构与运行状态
复习 三相感应电动机的工作原理
1、基本组成 定子：定子铁心和定子绕组——交流绕 转子：转子铁心和转子绕组（自成闭合回路） 2、工作原理 （1）对称定子绕组外加对称三相交流电压，定 子绕组内有对称三相交流电流，它们联合产生 旋转磁场
（2）转子导条切割定子旋 转磁场将感应电势，从 而在闭合的导条中产生 电流，则转子导条将受 到电磁力的作用，并且 形成电磁转矩，使转子 顺旋转磁场的方向旋转,若 转子轴上有负载，电动机将输出机械功率。 感应电机的转速永远小于同步转速。 故又称为异步机。
第五章
第一节
第二节 第三节
感应电机的稳态分析
感应电机的结构与运行状态
三相感应电动机的磁动势和磁场 三相感应电动机的电压方程和等效电路
第四节
第五节 第六节 第七节 第八节
感应电动机的功率方程和转矩方程
感应电动机的参数测定 感应电动机的转矩—转差率曲线 感应电动机的工作特性 感应电动机的启动
第九节
第十节
（2）谐波漏磁通的分析： 高次谐波磁场对转子的作用与基波不同 （因其与转子的相对运动与基波不同） 但高次谐波磁场在定子绕组中感应电势的 频率为： n p p n pn f f1 60 60 60
第五章 感应电机的稳态分析
p(ns n) pns ns n pn f2 sf1 60 60 60 ns
60 f 2 60 sf1 n2 sns n p p
ns n n ns n ns sns ns
I1 I m I1L
I1L所产生的磁动势F1L与F2应大小相等，方向相 反，以维持主磁通不变。即： F1L F2 由于I1L的出现，电动机将从电源吸取一定的 电功率。
河北科技大学电气信息学院
2）转子磁动势与主磁场相互作用产生电磁转矩，以带 动轴上的负载转动。 以上两个作用综合在一起， F 0.9 m1 N1kW 1 I 1 1 2 p 体现了机电能量转化的机理。 m1 N1kW 1 3）负载时磁动势方程 Im Fm 0.9 2 p F1 Fm F1L Fm ( F2 ) F 0.9 m2 N 2 kW 2 I 2 2 或 F1 F2 Fm 2 p 说明负载时定转子磁动势之和就是定子空载磁动势， 起作用是用来产生气隙主磁场。
1 1 1
X1 2 f1L1
河北科技大学电气信息学院
4、空载时电压方程 根据基尔霍夫第二定律
U1 I10 (R1 jX1 ) E1 I10 Z1 I10 Zm
二、负载运行时的磁动势和磁场
1、转子磁动势 当电动机带上负载时，空载转速n0下降到负 载转速n，s增大，转子电流增大，因此也就产 生了转子磁动势F2，由于转子的转向与旋转磁 场的转向相同，故F2和F1的方向相同，二者的相 对转速为：
第一项即为转子本身的电阻，第二项则是使转子 电流的有效值和相位保持不变而加入的附加电阻。 当电流I2通过时，在该电阻中会产生功率损耗，
河北科技大学电气信息学院
第五章 感应电机的稳态分析
第五章感应电机的稳态分析本章主要研究定、转子间靠电磁感应作用，在转子内感应电流以实现机电能量转换的感应电机。
感应电机一般都用作电动机，在农村及风力发电等场合，亦作为发电机用。
感应电机有三相和单相的，其中三相感应电动机在工业中应用最广。
单相感应电动机则多用于家用电器。
感应电机的结构简单，制造方便，价格便宜，运行可靠。
其主要缺点是：不能经济地在较宽的范围内实现平滑调速，以及必须从电网吸取滞后的无功电流以建立磁场，使电网的功率因数变坏。
本章先说明空载和负载时三相感应电动机内的磁动势和磁场，然后导出感应电动机的基本方程，接着分析它的转矩—转差率特性、工作特性和起动、调速问题，最后介绍单相感应电动机、感应发电机和直线感应电动机。
5.1 感应电机的结构和运行状态一、感应电机的结构感应电机的定子由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。
定子铁心是主磁路的一部分。
为了减少激磁电流和旋转磁场在铁心中产生的涡流和磁滞损耗，铁心由厚0.5mm的硅钢片叠成。
容量较大的电动机，硅钢片两面涂以绝缘漆作为片间绝缘。
小型定子铁心用硅钢片叠装、压紧成为一个整体后，固定在机座内；中型和大型的定子铁心由扇形冲片拼成。
在定子铁心内圆，均匀地冲有许多形状相同的槽，用以嵌放定子绕组。
小型感应电机通常采用半闭口槽和由高强度漆包线绕成的单层（散下式）绕组，线圈与铁心之间垫有槽绝缘。
半闭口槽可以减少主磁路的磁阻，使激磁电流减少，但嵌线较不方便。
中型感应电机通常采用半开口槽。
大型高压感应电机都用开口槽，以便于嵌线。
为了得到较好的电磁性能，中、大型感应电机都采用双层短距绕组。
转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。
转子铁心也是主磁路的一部分，一般由厚0.5mm的硅钢片叠成，铁心固定在转轴或转子支架上。
整个转子的外表呈圆柱形。
转子绕组分为笼型和绕线型两类。
笼型转子：笼型绕组为自行闭合的对称多相绕组，它由插入每个转子槽中的导条和两端的环形端环构成，一根导条代表一相。
电机学第五版课后参考答案
第一章磁路电机学1-1磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的导磁性能有关，计算公式为，单位：1-2铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁畴间相互摩擦引起的损耗。
经验公式。
与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关；涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡流），通过电阻产生的损耗。
经验公式。
与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。
1-3图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000，铁心厚度为（铁心由的DR320硅钢片叠成），叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为，不计漏磁，试计算：(1) 中间心柱的磁通为Wb，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流；(2) 考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。
解：磁路左右对称可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况:铁心、气隙截面(考虑边缘效应时，通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度；气隙截面可以不乘系数)气隙长度铁心长度铁心、气隙中的磁感应强度(1)不计铁心中的磁位降：气隙磁场强度磁势电流(2)考虑铁心中的磁位降：铁心中查表可知：铁心磁位降1-4图示铁心线圈，线圈A为100匝，通入电流，线圈B为50匝，通入电流1A，铁心截面积均匀，求PQ两点间的磁位降。
解：由题意可知，材料的磁阻与长度成正比，设PQ段的磁阻为，则左边支路的磁阻为：1-5图示铸钢铁心，尺寸为左边线圈通入电流产生磁动势1500A。
试求下列三种情况下右边线圈应加的磁动势值：(1) 气隙磁通为Wb时；(2) 气隙磁通为零时；(3) 右边心柱中的磁通为零时。
解：(1)查磁化曲线得气隙中的磁场强度中间磁路的磁势左边磁路的磁势查磁化曲线得查磁化曲线得右边线圈应加磁动势(2)查磁化曲线得查磁化曲线得右边线圈应加磁动势(3) 由题意得由(1)、(2)可知取则查磁化曲线得气隙中的磁场强度中间磁路的磁势查磁化曲线得已知，假设合理右边线圈应加磁动势第二章变压器2-1 什么叫变压器的主磁通，什么叫漏磁通？空载和负载时，主磁通的大小取决于哪些因素？答：变压器工作过程中，与原、副边同时交链的磁通叫主磁通，只与原边或副边绕组交链的磁通叫漏磁通。
马达教程- 第五章 感应电机的稳态分析
第五章 感应电机的稳态分析前言：①定义：异步电机（也叫感应电机）是一种交流旋转电机，它的转速除与电网频率有关外，还随负载而变。
②应用：主要作电动机使用，如：机床；水泵；家用电器； ③它的功率因数永远是滞后的。
5.1异步电动机的结构和运行状态一、感应电机的结构1. 定子： 定子铁心：0.5mm 厚硅钢片叠压而成,磁路的一部分定子绕组：电磁线制而成,电路一部分机 座 ：铸铁或钢板焊接而成2. 转子： 转轴:支撑转子转子铁心：0.5mm 硅钢片叠压而成,磁路一部分 转子绕组： 笼型绕组 铸铝铜条绕线式绕组: 电线绕制而成,Y 接,滑环引出,外接电阻3. 气隙(gap)：磁路的一部分, δ↓→I m ↓→N ϕcos ↑但易发生扫膛现象δ↑→I m ↑→N ϕcos ↓二、感应电机的运行状态 (见P133图5-5) 1. 转差率定义：11n nn s -=式中n 1—旋转磁场的转速(同步转速) n —转子的转速当0<n<n 1时,即0<s<1时,电机为电动运行状态(电能→机械能) 当 n>n 1时,即 0>s 时,电机为发电运行状态(机械能→电能)当 n<0时,即 s >1 时,电机为电磁制动运行状态(机械能和电能→热能)2. 分析:(i 1a 的方向必与i 2a 的方向相反)(1)电机运行状态:n<n 1 ,e 1与e 2同方向 ,i 2a 与e 2同方向 ,i 2a →Te 与n 同方向(驱动性质),i 1a 与i 2a 反向→i 1a 与e 1反方向,因i 1a 由u 1产生,即i 1a 与u 1同方向,所以从电网吸收电能.(2)发电运行状态若原动机使n>n 1 →s 为负→e 2和i 2a 反向(与电机比) →T e 反向(T e 与n 反方向)(制动性质),又因i 2a 反向→i 1a 反向→i 1a 与e 1同方向(注e 1未变) →i 1a e 1为正→输出电能(3)电磁制动运行状态若T 1驱动转子以反方向旋转,则切割方向同电动运行状态→e 1,e 2,i 1a ,i 2a ,T e 同电机运行状态,因T e 与n 1同方向,但与n 反方向(制动性质),所以T1必须输入机械功率.又因e 1与i 1a 反向→i 1a e 1为负→从电网吸收电功率. 三、感应电动机的型号和额定值 1.型号例如：Y 112S-6极数6极 短机座规格代号：中心高112mm 产品代号：异步电动机 2.额定值①额定功率P N : 电动机在额定情况下运行，由轴端输出的机械功率，单位为W或kW 。
第五章 感应电机
第1节 三相感应电机的基本工作原理和结构
5.1.1 三相感应电机的运行状态 感应电机是通过定子绕组的三相电流产生旋转磁场，再利 用电磁感应原理，在转子绕组内感生电流，由气隙磁场与 转子感应电流相互作用产生电磁转矩，以进行能量转换。 感应电动机的转速恒小于或高于旋转磁场转速ns ，即n≠ns 是感应电动机工作的必要条件，因此感应电机又称为异步 电机。
规格代号是用中心高、铁芯外径、机座号、机座长度、铁 芯长度、功率、转速或极数表示。
例如，Y112M-2的“Y”为产品代号，代表感应电机；“112” 代表机座中心高为112mm；“M”为机座长度代号(S、M、L分 别表示短、中、长机座)；“2”代表磁极数为2，即两个磁
第1节 三相感应电机的基本工作原理和结构
第1节 三相感应电机的基本工作原理和结构
5.1.2 三相感应电机的基本结构 2）转子部分 ①笼型转子 在转子铁芯的每一个槽中，插入一根裸导条， 在铁芯两端分别用两个短路环把导条连接成一个整体，形 成一个自身闭合的多相对称短路绕组。 大型电机则采用铜导条; 中、小型电机的笼型转子一般都采用铸铝的。
a)铜条转子结构
第1节 三相感应电机的基本工作原理和结构
5.1.2 三相感应电机的基本结构 基本结构均由定子和转子两大部分组成，转子装在定子腔 内，定、转子之间有一缝隙，称为气隙。 1）定子部分 定子部分主要由定子铁芯、定子绕组、机座等部分组成。
（1）定子铁芯 定子铁芯是电机磁路的一部 分，为减少铁芯损耗，一般 由0.5mm厚的导磁性能较好的 硅钢片叠压而成，安放在机 座内。在定子铁芯冲有嵌放 绕组的槽，故又称为冲片。
PN 3U N I N cos N
(5-3)
第1节 三相感应电机的基本工作原理和结构
电机学_(孙旭东_著)_科技出版社_课后答案_电机学习题与题解第五章感应电机的稳态分析
第五章感应电机的稳态分析5-3三相感应电机的转速变化时，转子所生磁动势在空间的转速是否改变?为什么?答：不变。
设气隙磁场旋转速度为1n ，转子的转速为n ，转差率为11n n n s −=，则转子感应电动势和电流的频率为12sf f =，由此电流产生的磁动势相对于转子的速度为1126060sn Pf s P f n ===∆，则相对于定子的转速为1n n n =+∆，与转子转速无关。
m R 略载时的定，转子电流；(3)额定负载时转子的频率和每相电动势值。
：（1）额定转差率0373.0150014441500=−=−=s N s N n n n s （2）T 形等效电路图如右设v U U N o o 039.219031∠=∠=•，则AA j j j j x x j s R jx s R jx jx R U I m m o o20.2411.20410373.04.0)10373.04.0(4014.0039.219)()('2'2'2'21111−∠=++++∠=+++++=••σσσo 40'••j jx mΩ，解：等效电路如题5-13，设V U U oo 0380011∠=∠=•则)(())(('2'2'221111σσσx x j s R R jx s R jx R jx R U I m m m m +++++++=••AA j j j j o o35.2657.18)03.375()0200.0416.02.6()03.30200.0416.0)(752.6(74.1715.00380−∠=+++++++∠=所以定子电流A I 57.181=定子功率因数896.0)35.26cos(cos 1=−=o ϕA j j jx sR jx R jx s R I I m m m 72.4)03.375()0200.0416.02.6()03.30200.0416.0(57.18))(('2'2'2'21=++++×=+++⋅=σσA94.16W5-25试述极对数比为2:1的双速感应电动机的变极原理。
- 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)。
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 。
●機座---主要用來固定定子和轉子，由鑄鐵製成。
河北科技大學電氣資訊學院
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。
河北科技大學電氣資訊學院
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
河北科技大學電氣資訊學院
交流繞組
雙層繞組
河北科技大學電氣資訊學院
定子繞組
河北科技大學電氣資訊學院
左手定則決 定導條受力 方向
右手定則決 定電流方向
河北科技大學電氣資訊學院
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
河北科技大學電氣資訊學院
塔吊電機
• 塔機起升用的 YRTE180 • 多速的 YZTD 系列
河北科技大學電氣資訊學院
SBA系列錐形轉子電機
河北科技大學電氣資訊學院
非同步電機
河北科技大學電氣資訊學院
非同步電機
河北科技大學電氣資訊學院
非同步電機
河北科技大學電氣資訊學院
JR2 系列三相非同步電動機
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。
fN 50 / 60 Hz 2p 2 ~ 12
河北科技大學電氣資訊學院
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
河北科技大學電氣資訊學院
YZR、YZ系列起重冶金用交流非同步電機
河北科技大學電氣資訊學院
Y、YR 系列普通用途電機
定子繞組
河北科技大學電氣資訊學院
定子鐵心和繞組
河北科技大學電氣資訊學院
三相非同步電動機結構圖
院
定子鐵心
河北科技大學電氣資訊學院
定 子
河北科技大學電氣資訊學院
定子鐵心片
河北科技大學電氣資訊學院
籠型轉子
河北科技大學電氣資訊學院
籠型轉子
河北科技大學電氣資訊學院
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
河北科技大學電氣資訊學院
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：
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。
河北科技大學電氣資訊學院
`
`
河北科技大學電氣資訊學院
§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
河北科技大學電氣資訊學院
非同步電機銘牌
河北科技大學電氣資訊學院
陽羅電站 1800 kW（H）710 風機電機
河北科技大學電氣資訊學院
河北科技大學電氣資訊學院
河北科技大學電氣資訊學院
1、定子 由定子鐵心、定子繞組和基座三部分組成。
河北科技大學電氣資訊學院
定子沖片
定子線圈
河北科技大學電氣資訊學院
標準防護等級 IP23，IP44 派生的 YD、YEJ
河北科技大學電氣資訊學院
YP 系列變頻調速電機
• 功率從 0.37~315 kW • 變頻範圍 3 ~100 Hz
河北科技大學電氣資訊學院
變頻電機
河北科技大學電氣資訊學院
YG 系列輥道用電機
• 機座號從 112~315 • 功率從 0.32~50kW
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
河北科技大學電氣資訊學院
籠型轉子
河北科技大學電氣資訊學院
繞線轉子照片
河北科技大學電氣資訊學院
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）
籠型轉子
河北科技大學電氣資訊學院
籠型 轉 子
河北科技大學電氣資訊學院
繞線型非同步電動機的轉子
河北科技大學電氣資訊學院
繞線型轉子
河北科技大學電氣資訊學院
繞線型轉子
線圈
鐵心
河北科技大學電氣資訊學院
電機集電環
河北科技大學電氣資訊學院
交流高壓籠型非同步電動機
UN 690 V，2 ~ 11 kV PN 200 ~ 3000 kW