电动机工作原理

iB
iC
ωt
O
120 °
240 ° 36 0 °
A
A
A
×
·
Y×
·Z Y
× Z Y·
Z
× C
· BC · ·
X
(a) ωt = 0°
X
(b) ωt = 120°
BC
×B ×
X
(c) ωt = 240°
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结论：
(1) 在对称的三相绕组中通入三相电流，可
以产生在空间旋转的合成磁场。
(2) 磁场旋转方向与电流相序一致。电流相
i2 e2 eσ2
?
f2 ?
p(no ? 60
n)
?
no ? no
n
? pno 60
?
sf1
? E2 ? 4.44 f2 N2? m ? 4.44sf1N2? m ? sE20
E 20 ? 4.44 f1 N 2 ? m 为n ? 0 即s ? 1 时的转子电动势。
X2 ? ? 2 L2 ? 2?f2 L? 2 ? 2?sf1L? 2 ? sX20
n0
1500
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7.2 三相异步电动机的 电磁转矩和机械特性
7.2.1 三相异步电动机的电路分析
1．定子电路分析
i1
i2
u1 ? i1R1 ? (? e? 1) ? (? e1)
?
i1R1
?
L? 1
di1 dt
?
N1
d? dt
+
u1 －
e1 eσ1
e2 eσ2
U?1 ? I?1R1 ? (? E?? 1) ? (? E?1) ? I?1R1 ? jI?1X1 ? (? E?1)
X 20 ? 2? f1 L? 2 为n ? 0 即s ? 1 时的转子漏抗。
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转子每相电流：
I2 ?
E2
?
R22
?
X
2 2
sE 20 R22 ? (sX 20 ) 2
转子的功率因数为：
cos ? 2 ?
R2
?
R22
?
X
2 2
R2
R
2 2
?
(sX 20 ) 2
可见异步电动机的转子电流和功率
第7章 电动机
学习要点
三相异步电动机的转动原理 三相异步电动机使用方法 三相异步电动机的运行和控制方法 三相异步电动机的机械特性 单相异步电动机的转动原理 直流电动机的转动原理 步进电动机的转动原理
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第7章 电动机
7.1 三相异步电动机的结构及转动原理 7.2 三相异步电动机的电磁转矩和机械特性 7.3 三相异步电动机的运行与控制 7.4 三相异步电动机的选择与使用 7.5 单相异步电动机 7.6 直流电动机 7.7 步进电动机
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7.1 三相异步电动机的结 构及转动原理
7.1.1 三相异步电动机的结构
三相异步电动机由定子和转子构成。定子和转 子都有铁心和绕组。定子的三相绕组为 AX、 BY、CZ 。转子分为鼠笼式和绕线式两种结构。 鼠笼式转子绕组有铜条和铸铝两种形式。绕线 式转子绕组的形式与定子绕组基本相同， 3个 绕组的末端连接在一起构成星形连接， 3个始 端连接在3个铜集电环上，起动变阻器和调速 变阻器通过电刷与集电环和转子绕组相连接。
因数也都与转差率 s 有关，如图所示。
I2，cos ? 2
O
I2
cos ? 2
1s
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7.2.2 三相异步电动机的电磁转矩
三相异步电动机的电磁转矩 T 是由旋转磁场的每极磁通
? 与转子电流 I2 相互作用而产生的，故电磁转矩与转子电 流的有功分量 I 2 cos ? 2 及定子旋转磁场的每极磁通? 成正
序为 A-B-C 时磁场顺时针方向旋转；电流相序
为A-C-B时磁场逆时针方向旋转。
(3) 磁场转速 (同步转速 )与电流频率有关，
改变电流频率可以改变磁场转速。对两极 (一
对磁极 )磁场，电流变化一周，则磁场旋转一
周。同步转速no与磁场磁极对数p的关系为：
no
?
60 f1 p
r/源自文库in
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7.1.3 三相异步电动机的转动原理
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例：有一台 4 极感应电动机，电压频率为 50 Hz，
转速为 1440 r／min，试求这台感应电动机的转差率。 解：因为磁极对数 p ? 2 ，所以同步转速为：
no
?
60 f1 p
?
60 ? 50 2
? 1500 r/min
转差率为：
s ? no ? n ? 100% ? 1500 ? 1440 ? 100% ? 4%
静止的转子与旋转磁场之 间有相对运动，在转子导体中 产生感应电动势，并在形成闭 合回路的转子导体中产生感应 电流，其方向用右手定则判定 。转子电流在旋转磁场中受到 磁场力F 的作用， F 的方向用左 手定则判定。电磁力在转轴上 形成电磁转矩。电磁转矩的方 向与旋转磁场的方向一致。
no
×
F·
·
× F ×n ·
并且与定子每相电压 U1 的平方成正比，电源电压对转矩影
响较大。同时，电磁转矩 T 还受到转子电阻 R2 的影响。
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7.2.3 三相异步电动机的机械特性
比，即：
T ? K T ? I 2 cos ? 2
cos
?式2 的中表K达T式是及一?
个与 与
电动 机 结构 有关 的 常数 。将 I2 、 U1 的关系式代入上式，得三相异步
电动机电磁转矩公式的另一个表示式：
T? K
sR2U
2 1
R22 ? (sX20 ) 2
式中 K 是一常数。可见电磁转矩 T 也与转差率 s 有关，
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7.1.2 旋转磁场的产生
把三相定子绕组接成星形接到对称 三相电源，定子绕组中便有对称三相电 流流过。
iA ? 2I p sin ? t iB ? 2I p sin(? t ? 120?) iC ? 2I p sin(? t ? 120?)
iA
A
ZX
iB C
Y
B
iC
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i
iA
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电动机在正常运转时，其转速 n总是稍低 于同步转速 no，因而称为 异步电动机 。又因 为产生电磁转矩的电流是电磁感应所产生的 ，所以也称为感应电动机。
异步电动机同步转速和转子转速的差值与 同步转速之比称为转差率，用s表示，即：
s ? no ? n ? 100% no
转差率是异步电动机的一个重要参数。 异步电动机在额定负载下运行时的转差率约 为1%~9%。
忽略R1和X1上的压降，则：U?1 ? ? E?1
U1 ? E1 ? 4.44 f1N1? m
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2．转子电路分析
e2
?
i2 R2
?
(? e?
2)
?
i2 R2
?
L?
2
di2 dt
E?2 ? I?2 R2 ? (? E?? 2 ) ? I?2 R2 ? jI?2 X2
i1
+
u1 －
e1 eσ1