异步电机的工作原理

异步电机演示模型
N
n
S
n1
现象：线圈跟着磁铁转,且旋转方向一致；但线 圈与磁铁的转速不一样，n n1 。
14
1.转动原理
磁铁 磁场旋转
e方向用
n1
N
f
右手定则
确定
f方向用
n
e i
S
左手定则 确定
闭合
线圈
15
1.转动原理
磁极旋转 导线切割磁力线产生感应电动势
e B l v
磁感应强度 导线长 闭合导线产生电流 i
n n1
提示：如果
n n1
转子与旋转磁场间没有相对运动
无转子电动势（转子导体不切割磁力线）
转子无电流 转子慢下来
无转距
转速差：同步转速和电动机转速之差。即：
∆n=n1-n
转差率:为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差
与同步转速的比值。即：
n1 n s 100% n1
以额定转速 n N 运行时
P=1
电源频率提高，磁场旋转速度加快
问题3 : 如何改变旋转磁场的旋转速度?
n1= 60 f 1
n1 ：磁场旋转速度(转/分)
f 1： 电源频率(周/秒 Hz)
i iU iV iW ωt
60º 180º 300º 0 120º 240º 360º
P=1
电源频率降低，磁场旋转速度减慢
问题3 : 如何改变旋转磁场的旋转速度?
S
f
n1
f
n1
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A Y Z
异步电动机的转动原理：
n1
定子绕组通电 旋转磁场（转速为n1）
T
C
n
B
X
转子导体（闭合）切割磁 力线产生感应电动势及感 应电流
带电的转子导体在磁场中受力（左手定则） 转子导体受到电磁转矩T的作用 转子转动起来，且与旋转磁场同方向， 转速为n，n<n1
N
异步
n
e i
S
f
磁场旋转速度与 ωt 变化2周 磁极对数成反比 磁场旋转1周
60º 180º 300º 0 120º 240º 360º
问题3 : 如何改变旋转磁场的旋转速度?
结
论 三
60 f 磁场转速 n p
f 电源频率 p 磁极对数
i
iU
iV
iW
60º 180º 300º 0 120º 240º 360º
每相使用两个绕组：
iU
a x a' z' zc' c x' y' b' y b
iW
iV
i iU iV iW ωt
60º 180º 300º 0 120º 240º 360º
P=2
问题3 : 如何改变旋转磁场的旋转速度?
iU
a x a' z' zc' c x' y' b' y b
iW
iV
i iU iV iW ωt
Hale Waihona Puke Baidu
（右手定则） 切割速度
N
通电导线在磁场中受力
n0 f
f B l i
（左手定则）
n
e i
S
16
结论：1. 线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致 2. 线圈比磁场转得慢
n n1
异步
n1 f n
N
e i
S
17
磁铁反转时,线圈跟着磁铁反转。 旋转磁场的转向决定电动机的转向。
N
n
e i
S
f
N
f
n
e i
4.1 三相交流鼠笼式异步电动机的
工作原理 三相异步电动机
复习旧课
3.3 一、 二 、 三 、 旋转磁场
旋转磁场的产生 旋转磁场的旋转方向 旋转磁场的旋转速度
问题1: 如何在定子内获得旋转磁场?
iU
a
x
i
iW iW i iV
U
z c
y b
iV
iW ωt
60º 180º 300º 0 120º 240º 360º
y b
i
iU
iW iV iV
c
iW ωt
60º 180º 300º 0 120º 240º 360º
P=1
交流电源变化一周（变化360o电角度 ），磁场旋转一周（转360o机械角 度） ！
问题3 : 如何改变旋转磁场的旋转速度?
iU
a
x z
y b
i
iU
iW iV iV
c
iW W ωt
60º 180º 300º 0 120º 240º 360º
x z
y b
i
iW iV iU
c
iV
iW ωt
60º 180º 300º 0 120º 240º 360º
结论2:对调任意两相定子绕组与电源的接线，就可实现反转。
在VVVF逆变器中，改变半导体开关的触发顺序，即可改变电源 的相序就可以使旋转磁场反向
问题3 : 如何改变旋转磁场的旋转速度?
iU
a
x z
。
转速（转差率）与电动机运行状态之间关系
可如图所示
转子转速 n 起动时：n = 0, △n = n0
n↑→△n↓
—— 转子电磁感应最强
→转子电磁感应减弱 →n↑→n = n1 →转子电磁感应消失 →电磁转矩 T = 0 → n↓
n ＜n1
异步！
转差率 : ● 起动时: ● 理想空载时:
n1－n s= n1 ×100% n = 0，s = 1 n = n1，s = 0
f
n1
如果线圈与磁铁的转速一样，导线就没有切割 磁力线运动了！ 没有感应电动势e与感应电 流i 没有力f 的产生！
什么时候（感应）电流最大呢？ n=0的时候，线圈切割磁力线的速度最大！异步 电动机在起动时（感应）电流最大。 20
电动机转速和旋转磁场同步转速的关系
电动机转速:
n
异步电动机
电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但
一般地
n1 nN sN 100% n1
2% sN 6%
转差率s是异步电动机运行的一个重要物理量。
根据s的正负和大小可以判断出异步电动机的运行状 当0＜s＜1时，为电动机电动运行状态； 当s=1时，为电动机的起动状态； 当s＜0时，为电动机的发电机运行状态； 当s＞1时，为电磁制动状态。
结论 1: 在三相异步电机的三相定子绕组中通入三相交流 ωt=0º ωt=60º ωt=120º ωt=180º ωt=240º ωt=300º ωt=360º 电就可以在绕组内获得旋转磁场! * P=1,电流变化一个周期，旋转磁场在空间转过360°.
问题2 : 如何改变旋转磁场的旋转方向?
iU
a
● 正常运行时: ● 额定运行时:
0＜n＜n1， 1＞s＞0
sN = 0.01 ~ 0.09
三相异步电机的四象限运行
发电机状态：
●n ●
n
正向电动机状态：
●n ●
与Tem 反方向
O
与Tem 同方向
Tem
n＞ n1
0 ＜ n＜ n1
●
s＜0
ωt
定子绕组 （三相）
Y
引入新课
A
空隙
Z
定子铁心
B
C
转子
X
转轴
机 座 三相鼠笼异步电机的结构
异步电机外部由定子铁心和定子绕组组成，
在定子的三相绕组内通入三相交流电，就
会产生了旋转磁场，异步电机内部由转子
铁心和转子绕组组成，异步电机转子是如 何、转起来的呢？
讲授新课
4.1 三相鼠笼式异步感应电动机的 工作原理