电工电子技术基础 第2版

图4-10 转矩特性曲线
T 0 ，随着 由图看出：当 s 0 时，
T 随 s 增大而减小。 增大，达到最大值 Tm 以后，
s 增大，T 也开始
例4-2 有两台三相异步电动机，额定功率均为10kW，其 中一台额定转速为980r/min，另一台为1430r/min。试求它
们在额定状态下的输出转矩。
n1 nN 1500 1440 sN 0.04 n1 1500
n0 (1 s0 )n1 (1500 0.0026 1500)r / min 1496 r/min
四、三相异步电动机的运行特性
１．转矩特性 1） 三相异步电动机在稳定运行时，电源输入数 式中，U l 是线电压，I l 是线电流，
结合式（4-6）、式（4-9），得出结论：
1）电动机所产生的电磁转矩 T 与电源电压 U 1 的平方成正 比，因此电源电压的波动对电动机的转矩影响很大。 2）最大转矩 T m 与转子电阻 R2无关，因此适当调整 R2 可改变
机械特性，而最大转矩不变。
答案3
电动机电流很大，若时间
过长，则会烧坏电动机。
据式（4-7）
例4-3
Tst Kst TN 1.8×65.41N· m ≈ 117.74N· m
m≈143.90N· m 据式（4-8） Tmax mTN 2.2×65.41N· 输入功率 P1为
P1 3UN I N cos1 3 380 20 0.84 W≈11.06kW PN 10 N 100% 100% 90.44% 故 P1 11.06

组，其首端分别为 U1 、V 、 W1 ，末端分 U 2 、 W2 ，可接 V2 、 1 成星形或三角形，如 图4-2 所示。主要产生旋转磁场。
（3）机座 固定和支撑作用。
2．转子
（1）转子铁心 电动机主磁路的一部分，也用0.5mm厚且相互绝缘的硅钢片 叠压成圆柱体，中间压装转轴，外圆上冲有均匀分布的槽， 用以放置转子绕组。 （2）转轴 支撑转子铁心和输出电动机的机械转矩。 （3）转子绕组 电动机的转子电路部分，其作用是感应电动势、流过电流并 产生电磁转矩。
（7）工作方式
S1连续；S2短时间；S3断续。
（8）绝缘等级 根据绝缘材料允许的最高温度分为Y、A、 E、B、F、H、C级，见表4-1，Y系列电动机多采用E、B 级
绝缘。
表4-1 绝缘材料耐热等级
等级
最高允许温度/

Y
A
E
B
F
155
H
180
C
>180
C 90 105 120 130
三、三相异步电动机的基本工作原理
所示的 n 与 T 之间的关系曲线，该曲线称为机械特性曲线。
图4-11 机械特性曲线
（1）起动转矩 Tst
问题2.若电动机所拖动的负载 轴上所产生的转矩称为起动转矩 。起动转矩必须大于电动机所 阻力矩大于最大转矩，会怎样？
带机械负载的阻力矩，否则不能起动。通常用起动能力 K st 示，它定义为起动转矩 Tst 与额定转矩 TN 之比，即 表
第四章
异步电动机
第一节 三相异步电动机 第二节 单相异步电动机
返回主目录
电工电子技术基础 第2版
书名：电工电子技术基 础 第 2版 书号：978-7-11138785-5 作者：申凤琴 主编 出版社：机械工业出版 社 配套试题及答案
第一节 三相异步电动机
一、三相异步电动机的基本结构
n n1 (1 s )
运行有着极大的影响。其大小也能反映转子转速。即
电动机起动瞬间，转子转速 n
0 ，转差率 s
=1；理
想空载时，转子转速 n n1 ，转差率 s 机在电动状态下运行时，转差率
0 ；因此，电动
s =0～1。
图4-17
答案
1
若定子绕组增加一倍，且每个绕组在空间以相差 90 的角度排列，并把相差 180 的两个绕组首尾相串，组成
接法 △ 标准编号
图4-5 三相异步电动机铭牌
1．型号(Y112M－4）
Y 112 M — 4
磁极数，4表示四极 机座类型（L表示长机座，M表示中 机 座，S表示短机座）
中心高度（mm） 异步电动机
2．额定值 （1）额定功率 PN (kW) 电动机在额定工作状态下运行时，轴上输出的机械功率。 （2）额定电压 U N (kV或V)
铜条笼型转 子
铸铝笼型转 子
图4- 3 笼型转子
三相转子绕组
转轴
集电环
※
电刷外接线
电刷
图4-4 绕线式转子
转子绕组出线端
二、三相异步电动机的铭牌
在三相异步电动机的机座上有一块铭牌，铭牌上标出了 该电动机的主要技术数据。 型号 Y112M－4 4.0kW 380V 1440r/min 防护等级 IP44 工作制SI ××电机厂 编号 8.8A LW 82dB 50Hz B级绝 缘 45kg 年 月
2）轴上输出的机械功率 P2
P1 3Ul I l cos1
P2 P1 PCu PFe Pn
式中， PCu 是定子绕组及转子绕组中的铜损耗， PFe 铁心中存
在的铁损耗，Pn 是在运行过程中克服机械摩擦、风的阻力等
所形成的机械损耗。此式称为功率平衡方程式 。
3）机械效率
P2 100% P1
电动机刚接通电源,但尚未开始转动（ s =1）的一瞬间，
（2）最大转矩 Tm
Tst K st TN
（4-7）
问题3：电动机一但过载， 电动机能够提供的极限转矩。电动机的最大转矩与额定转矩之
比称为电动机的过载能力，也称过载系数，用 m 表示，即
会很快停转。 停转时，会发生什么？
Tm m TN
对于 p
问题1.怎样产生 两对磁极? 对磁极电动机，旋转磁场的转速
n1 60 f1
60 f1 n1 p
(4-1)
式中， n1 是旋转磁场转速，亦称同步转速（r/min）；f1 是电源频率（ Hz ）； p 是磁极对数。
2．旋转原理
旋转磁场与转子导体 间有相对运动 感应电动势
左手定则
右手定则
（2）非稳定运行区
答案
2
转速从0到 nm之间的区域。该段曲线表明：当负载转矩增大
电动机将因拖不动负载而被迫停转。 到超过电动机最大转矩时，电动机转速将急剧下降，直到停
转。通常电动机都有一定的过载能力，起动后会很快通过不
稳定运行区而进入稳定运行区工作。由于三相异步电动机机
械特性的稳定运行区比较平坦，即随着负载转矩的变化，电 动机转速变化很小，因此其机械特性为硬特性。
P2 60 P2 T2 9550 2πn n
PN
P2
1000PN 60 PN TN 9550 N 2πnN nN
(4-5)
式中，PN 是额定输出功率（kW）； nN 是额定转速 （r/min）；TN 是额定输出转矩（N•m）。
转矩特性曲线
三相异步电动机的电磁转矩T 与定子绕组上的电压和频率、转 差率、转子电路参数等有着密切联系，其关系式为
电动机在额定状态下运行时，定子绕组所加的线电压。
（3）额定电流 I N (A) 电动机在加额定电压、输出额定功率时，流入定子绕组的 线电流。 额定功率与其他额定值之间的关系
PN 3UN I NN cosN
式中， N为额定效率，cos N为额定功率因数。

（4）额定转速 nN (r/min) 电动机在额定状态下运行时的转速。 （5）额定频率 f N (Hz) 电动机所接交流电源的频率。我国电网的频率规定为50Hz。 （6）接法(△) 在额定电压下，定子绕组应采用的联结方法。 Y系列电动机，4kW以上者均采用三角形接法。
端盖 接线盒 散热筋 转轴 转子
风扇
轴承盖
机座
轴承
罩壳
图4-1 笼型三相异步电动机
1．定子 （1）定子铁心 电动机主磁路的一部分，有良好的导磁性能。
为了减小铁心损耗，采用0.5mm厚硅钢冲片叠成圆筒形，并压
装在机座内。在定子铁心内圆上冲有均匀分布的槽，用于嵌放 三相定子绕组。 （2）定子绕组 定子绕组组成一个在空间依次相差 120 电角度的三相对称绕
出现在起动瞬间。
应用 起重设备中广泛采用的绕线转子异步电动机就是利
用了这一特点，保证电动机有足够大的起动转矩来提升重物。
对于机械特性曲线，可分为两个区域： （1）稳定运行区 即 转速从 n0 到 nm 之间的区域（电动机正常运行工作区）。 该段曲线表明：当负载转矩增大时，电磁转矩增大，电动机 转速略有下降。
1．旋转磁场的产生 在三相定子绕组中流过三相对称交流电流，其波形如图4-7。
接线 原理图
结构 示意图
图4-6 两极定子绕组结构示意图
i
iU

iV
120

iW
240


据电流的参考方向（首端流入）
360


和波形图判断电流的实际方向
O
ωt
电流为正时，实际
电流从线圈首端流
图4-7 三相电流波形
进，末端流出；
一相绕组，则可构成四极（
p =2）电动机。
例4-1
已知Y112M－4三相电动机的同步转速 n1 1500
r/min，额定转速为1440r/min，空载时的转差率 S0 0.0026 。 求该电动机的磁极对数 p ， 额定转差率sN 和空载转速 解
n0 。
60 f1 60 50 p 2 n1 1500
sCR2U T 2 2 f1 R2 sX 20

2 1