三相异步电动机的转动原理 旋转磁场

Im
i A i B iC
t
三相异步电动机的同步（旋转磁场）转速：
60 f n0 (转/分） p
极对数
每个电流周期 磁场转过的空间角度
同步转速
( f 50Hz)
n0
p 1
p2 p3
360 180 120
3000(转/分） 1500(转/分） 1000(转/分）
电动机转速和旋转磁场同步转速的关系：
C
iA
iB
iC
t
Im
X
()电流入
iA
A
iA
iB
iC
t
iC
iB
Z X Y
C B
Im
A
Y
N
Z
合成磁场方向：
t 0
C
B
向下
S
X
同理分析，可得 其它电流角度下 的磁场方向：
iA
iB
iC
t
Im
n0
A Y
60
Z
n0
Y
A Z
n0
Y C
A Z B X
N
B
X
CS
C
B X
t 60
t 120
异步电机运行中: 电动机起动瞬间:
s 1% ~ 9%
（转差率最大） n 0, s 1
2.定子中通入三相对称电流
（1）电路图
定子的末端（X、Y、Z）连接在一起，首端（A、B、 C）分别接入三相对称电源，三相电源相序为U、V、W， 三个绕组中就会产生三相对称电流iu、iv、iw。
（2）三相对称电流的数学表达式 以Iu 为初始相量，则：
60 f1 磁极对数p=2→旋转磁场的转速 n1 2
60 f1 当p=4时，旋转磁场的转速 n1 4
3.推论：当有p对磁极时， 旋转磁场的转速 n1
60 f1 p
也就是说，旋转磁场的转速与电源频率成 正比，与磁极对数成反比。
例：我国交流电的工频是50Hz,则转子的转速与极对
数的关系为：
复习
右手安培定则：
用右手握住导线，让伸直的大 拇指所指的方向与电流的方向 一致，那么四指的弯曲方向就 是磁感线的环绕方向。
1、旋转磁场的产生
在异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极 (•)电流出
A
n0
Z B
i A I m sin t
iB I m sin t 120
Y
iC I m sin t 240
t 0
iU=0，iV＜0，iW＞0
t
i
Im
iU
iV
iW
C
Y
A
30°
Z
B
t
C S'
NZ
B

X'
B

X
ZN ' A'
C S
C
Y
t 60
iW=0，iU＞0，iV＜0
Z
电流变化 60 ，磁场旋转 30
i
Im
iU
iV
iW
C'
A Y'

Z
60
B

S
N
N
t
X'
（4）当ω t=360°时，iu=0，iv＜0，iw＞0； 与ω t=240°时刻相比较，顺时针旋转了120° （C相→A相）。
4.小结
◆1.三项对称定子绕组通入三相对称电流后， 定子中产生了旋转磁场。
◆2.电流变化一周期（360°），旋转磁场也 旋转一周（360°）。
◆3.产生的旋转磁场有一对磁极（一个N极， 一个S极）。 ◆4.旋转磁场的旋转方向与三相电流相序一致。
M 3~
3、极对数（P）的概念
iA
A Z X Y B
A
Y
N
Z
iC C
iB
C
B
S
X
此种接法（每相绕组只有一组线圈）下，合成磁场 只有一对磁极，则极对数为1。
即：
p 1
将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。 形成的磁场则是两对磁极。
iA
C'
A X A' Z' X'
iC
iB
Y'
Z B'
Y B
Y' C' X' B'
B'
S
Y

C
t 120
iV=0，iU＞0，iW＜0
Z'
A'
电流变化120 ，磁场旋转 60
以此类推：
i
Im
A
iU
iV
iW
C'
X'
Y'
Z

N
B
t
S

S
N
A'
Y
180
X
B'
C
t 360
iU=0，iV＜0，iW＞0
Z'
电流变化一个周期，旋转磁场在空间转了1/2转
Z
A
Z'
C
A'
Y
B X C
iA
A
A Y'
Z'
iC
iB
X A' Z' X' C' Y Y' Z B' B C
C'
X'
N

B
S

S
N
A'
Y
X
B'
C
Im
i A i B iC
t
Z
极对数
p2
3、旋转磁场的转速大小
一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°。则
同步转速（旋转磁场的速度）为：
Im
i A i B iC
60 f1 3.旋转磁场的转速与极对数的关系：n1 p
P98面 填空题（1、2、3）
五、随堂练习 六、作业
课后习题：判断题（1、2）、选择题（1、2） 、问答题（1、2）
i
Im
iU
iV
iW
A Y
N
Z
t
t 0
iU=0，iV＜0，iW＞0
C X
B
S
i
Im
iU
iV
iW
A
Y Z
120
t
经过计算，交流电机的同步转速用表格表示为：
p
n1(r/min)
1
3000
2
1500
3
1000
…
…
四、总结
1.三相对称的定子绕组中通入三相对称电流时产生旋转磁场。 2.旋转磁场旋转方向与三相对称电流相序一致。要改变旋转 磁场的旋转方向，也就是电动机的旋转方向，只需要把定 子绕组接到电源的三根导线中的任意两根对调即可。
磁场的旋转方向：A→C→B （逆时针）
对调（U/V）
3.任意对换两根电源相线（如对调U、V或者U、W）,旋转 磁场的旋转方向： iC U U i A B A
ZX Y B C
对调（U/W）
iA
绕组内电流相序:iB → iA → iC
iC
V W
ZX Y B C
iB
iA
V W
绕组内电流相序:iC → iB → iA 磁场旋转方向：逆时针
t 180
三相感应电动机的工作原理（图解） n1 N f
T
n f
S
旋转磁场的定性分析图解
N i W2 V1 U2 S 123 4 5 6 U V W t
V2
W1
U1
分析规定： 电流 I 为正时，从首端流入、末端流出； 电流 I 为负时，从首端流出、末端流入。
旋转磁场的连续观察
S N N W2 V1 S
磁场旋转方向：逆时针
4.小结： ◆由上面分析可知：要改变旋转磁场的旋转方向（亦 即改变电动机的旋转方向）时，只要把定子绕组接 到电源的三根导线中的任意两根对调即可。
三、旋转磁场的磁极对数与旋转速度
1.两极旋转磁场的转速
磁极对数p=1→旋转磁场的转速 n1 60 f1
2.四极旋转磁场的转速
60 f1 n 同理分析可知，当p=3时，旋转磁场的转速 1 3
三相异步电动机的转动原理
磁铁
n0
N
f
n
e i
S
闭合 线圈
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 导线长度 闭合导线产生电流 i 通电导线在磁场中受力
用右手,先让大拇指 与四指垂直,让磁感 （右手定则）线垂直穿过手心,大 拇指的指向与导线 运动方向一致,那么 四指的指向就是感 切割速度 应电流的方向.
t 120
120
N
C
B
S
C
N B
S
X
X
t 360
120
A Y
N
Z
Y
A A
t 240
Z
S
B C N B
C
S
X
X
120
A Y'
Z

iU
B
A X A' Z' X' C' Y' Y B' Z
C'
X'
N
S

S
N
A'
Y
iw
X
C
B
B'
C
iv
Z'
i
Im
iU
iV
iW
iW
C
t
(•)电流出
X
3.旋转磁场的产生
（1）当ω t=0时，iu=0，iv＜0，iw＞0； （2）当ω t=120°时，iv=0，iu＜0，iw＞0；
与ω t=0时刻相比较，顺时针旋转了120° （A相→B相）。 （3）当ω t=240°时，iw=0，iu＜0，iv＞0；
与ω t=120°时刻相比较，顺时针旋转了120° （B相→C相）。
N
f B l i
（左手定则）
n0 f
n
e i
S
1. 线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致 结论： 2. 线圈比磁场转得慢
n n0
异步
n0 f
N
n
e i
S
三相感应电动机的转速小于磁场速度
由于转子转动的方向与磁场旋转的方 向是一致的，所以如果n=n1，则磁场与转 子之间就没有相对运动，它们之间就不存 在电磁感应关系，也就不能在转子导体中 感应电动势、产生电流，也就不能产生电 磁转矩。所以，感应电动机的转子速度不 可能等于磁场速度。因此，这种电动机一 般也叫做异步电动机。
电动机转速:
n
ห้องสมุดไป่ตู้异步电动机
电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，
但
n n0
提示：如果
n n0
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） 无转子电流 无转距
5、转差率
( s ) 的概念：
转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：
n0 n s 100 % n 0
i
A Z X Y B
iU I m sin t
iV I m sin t 120
iW I m sin t 240
C
（3）电流的波形图
（4）电流的参考方向
当电流i为正时，由首端流入尾端流出； 当电流i为负时，由尾端流入首端流出 。
()电流入
Y
A Z
i
Im
B
iU
iV
n0 60 f (转/分）
t
n0
Y
C
N
A
60
A
N
Z
B X
Y
CS
Z B
Y C
S
A
Z B X
S
N
X
极对数和转速的关系：
A Y' A
Z

C'
X'
N
B
30
C S'
NZ
n0

S

S
N
A'
Y
X'
X

X
B'
C
ZN '
C S
Z'
t 0
A'
t 60
60 f n0 (转/分） p
C
S
N B
X
t 120
iV=0，iU＞0，iW＜0
i
Im
iU
iV
iW
A A Y
Z
t
C
S
N
X B
t 240
iW=0，iU＜0，iV＞0
120
i
Im
iU
iV
iW
120
A
t
t 360
iU=0，iV＜0，iW＞0
Y
N
Z
C X
B
S
A Y
t 0
Z Y A Z
二、旋转磁场的旋转方向
1. 电源以正序U、V、W接入定子时，旋转磁场的旋转方向： 2. 电源以相序U、W、V接入定子时，旋转磁场的旋转方向： iA iA
C
A ZX Y B
U
A
U
iB
iC
V W
ZX Y B C
iC
V
iB W
电源电压相序：U→V→W 绕组内电流相序：iA→iC→iB
电源电压相序：U→V→W 绕组内电流相序：iA→iB→iC 磁场的旋转方向：A→B→C （顺时针）
V2 W1
U1
U2
S N
2、旋转磁场的旋转方向
旋转方向：取决于三相电流的相序。
iA
iB
iC
t
iA
iC
iB
t
Im
Im
n0
n0
改变电机的旋转方向的方法：改变相序（换接其中两相）
三相异步电动机的正、反转
方法：将与电源相接的任意两相互换(改变相序 )，就可实现反转。 电源 电源
A B C
A
B
C
正转
反转
M 3~