电动机的电磁特性和机械特性分析解析
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（下标“s”表示其值与转差率即转速有关）
LFChun 制作
大连理工大学电气工程系
6.2 三相异步电动机的工作过程 （定子电路和转子电路分析）
LFChun 制作
大连理工大学电气工程系
1. 定子绕组中的电动势
定子绕组中通入的是三项正弦交流电，所以通过每相绕组 的磁通Φ也是按正弦规律变化的，即Φ = Φ msin ωt，有主磁 通和漏磁通。
定子、转子每相绕组的等效电路如下：
定子相当于变压 器的一次绕组
转子相当于变压 器的二次绕组
＋ I1 R1
jX1 － － jX2s
R2 I2s
U1
f1
E1 E2s
f2
－
＋＋
转子 电路 通常 是短 路的
定子每相电路
转子每相电路
※ R1、X1 —— 定子每相绕组的电阻和漏磁感抗。 ※ R2、X2s —— 转子每相绕组的电阻和漏磁感抗。
LFChun 制作
大连理工大学电气工程系
2、定子电流和定子功率因数
当电动机空载时，轴上受到的摩擦阻力极小，转速n接近于同步转 速n1，可以认为旋转磁场不切割转子绕组，因此e2≈0和i2≈0。此时， 旋转磁场仅由定子电流i10建立，空载时的主磁通Φ0与之相对应。
当电动机带上负载时n<n1，转子电流i2不再为零，旋转磁场由i1和i2 共同建立。
为简化分析，习惯常认为定子电流i1由两部分组成，一部分为励磁分 量i10，其作用是产生气隙主磁通Φ0 ；另一部分是负载分量，其作用是 抵消（或称为平衡）转子电流所产生的磁效应。
从此角度出发，能方便地理解当i2增加时，i1便相应增加这种能量的 传递和转换作用。
LFChun 制作
大连理工大学电气工程系
转子电路分析
s=1%～9%， 则f2=0.5～4.5Hz （f1=50Hz）。
此时转子的感应电动势用e2s来表示，则其有效值为：
E2s = 4.44 f2 N2 = 4.44 s f1 N2
则 E2s = sE20
LFChun 制作
大连理工大学电气工程系
3. 转子的漏磁感抗 ，等效电路如下所示：
（下标“s”表示其值与转差率即转速有关）
LFChun 制作
大连理工大学电气工程系
绕组的材质为铜线，上面会产生一定的压降
忽略 R1 和 X1 ，则 U1≈－E1
沿非磁性材料-空气闭合的， 与i之间是线性关系，可以用 线性电感元件L代表，则漏磁 感抗X1=ΩL，
有效值为：U1 =E1 = 4.44 f1 N1
LFChun 制作
f1是电源电压的频率， 是固定不变的，所 以f2和s有关.
大连理工大学电气工程系
在电动机启动瞬间， n=0，s=1，此时f2与f1相同， f2数值最大。
设此时转子的感应电动势用e20来表示，则其有效值为：
E20 = 4.44 f1 N2
即起动瞬间转子的感应电动势最大。
当异步电动机正常运行时，※ 正常运行时 f2 很低。
（下标“s”表示其值与转差率即转速有关）
LFChun 制作
大连理工大学电气工程系
9.3 三相异步电动机的电路分析
转子电路产生感应电动势e2
变压器
U2 = E2－Z2I2
三项异步 电动机
0 = E2s－ (R2＋jX2s ) I2s
0 = E2s－ Z2s I2s
1.感应电动势e2
，和变压器分析方法相同
LFChun 制作
大连理工大学电气工程系
定子、转子每相绕组的等效电路如下：
定子绕组相当于变压 器的一次绕组
转子绕组相当于变压 器的二次绕组
＋ I1 R1
jX1 － － jX2s
R2 I2s
U1
f1
E1 E2s
f2
－
＋＋
转子 电路 通常 是短 路的
定子每相电路
转子每相电路
※ R1、X1 —— 定子每相绕组的电阻和漏磁感抗。 ※ R2、X2s —— 转子每相绕组的电阻和漏磁感抗。
来自百度文库
LFChun 制作
大连理工大学电气工程系
U1=E1 = 4.44 f1 N1
※ N1 —— 定子每相绕组的等效匝数；
※ —— 定子每相绕组交链磁通的最大值，
即旋转磁场每极的磁通；
※ f1 —— e1 的频率，即定子电路的频率。
f1 =
pn1 60
—— 与交流电源同频率。
和 U1建立了联系，当f1、 N1为固定值 时， 由 电源电压U1决定。
旋转磁场以n1的转速在空间旋转，定子绕组以n1的速度切割
磁力线，因此，主磁通Φ在定子每相绕组中产生的感应电动
势为：
其有效值为：E1
定子电流除产生旋转磁通（主磁通）外，还产生漏磁通 。这 个磁通只围绕定子绕组和周围空气，而不通过转子绕组，因此 定子每相绕组中还要产生漏磁电动势：
定子每相绕组的等效电路如下：
主要研究转子电流i2和转子功率因数cos2 ，以便后来分析电
磁转矩T
定子电流的产生过程：
在旋转磁场的作用下，转子绕组也要切割磁力 线，从而产生感应电动势e2，而转子绕组是通过短 路环闭合的，从而有感应电流i2，而这电流同旋转 磁通作用产生电磁转矩T。
定子每相绕组的等效电路如下：
LFChun 制作
大连理工大学电气工程系
第6章 电 动 机
回顾内容： 三相异步电动机的工作原理 概述
对称定子三相绕组 通入对称三相电流
三相 交流 电能
旋转磁场 （磁场能量）
转子绕组中 产生 e 和 i
转子绕组在磁场中
感
受到电磁力的作用
应
电磁
转矩
转子旋转起来
LFChun 制作
磁感线切割 转子绕组
机械负载 旋转起来
大连理工大学电气工程系
6.2 三相异步电动机的工作过程 （定子电路和转子电路分析）
一、每相的等效电路
＋ I1 R1
jX1 －
U1
f1
E1
定子相当于变压
－ 器的一次绕组
＋
－ jX2s
R2 I2s
E2s
f2
＋
转子相当于变压 器的二次绕组
转子 电路 通常 是短 路的
定子每相电路
转子每相电路
※ R1、X1 —— 定子每相绕组的电阻和漏磁感抗。 ※ R2、X2s —— 转子每相绕组的电阻和漏磁感抗。
e2是转子相对于旋转磁场运动而产生的，所以f2是和转速、 转差率有关的量。
LFChu下n 制面作 具体研究一下f2大连理工大学电气工程系
2、转子感应电动势（电流）的频率f2
把它换算成每一秒钟转多少转
已知，当P=1时，i 变化一周期→旋转磁场转一圈。 当P=2时，i 变化一周期→旋转磁场转半圈。
可得，当磁极对数为P时，旋转磁场转一圈→ i 变化P个周期。 又因为正弦交流电每秒内变化的次数称为频率f 则f2的表达式如下：
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6.2 三相异步电动机的工作过程 （定子电路和转子电路分析）
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1. 定子绕组中的电动势
定子绕组中通入的是三项正弦交流电，所以通过每相绕组 的磁通Φ也是按正弦规律变化的，即Φ = Φ msin ωt，有主磁 通和漏磁通。
定子、转子每相绕组的等效电路如下：
定子相当于变压 器的一次绕组
转子相当于变压 器的二次绕组
＋ I1 R1
jX1 － － jX2s
R2 I2s
U1
f1
E1 E2s
f2
－
＋＋
转子 电路 通常 是短 路的
定子每相电路
转子每相电路
※ R1、X1 —— 定子每相绕组的电阻和漏磁感抗。 ※ R2、X2s —— 转子每相绕组的电阻和漏磁感抗。
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2、定子电流和定子功率因数
当电动机空载时，轴上受到的摩擦阻力极小，转速n接近于同步转 速n1，可以认为旋转磁场不切割转子绕组，因此e2≈0和i2≈0。此时， 旋转磁场仅由定子电流i10建立，空载时的主磁通Φ0与之相对应。
当电动机带上负载时n<n1，转子电流i2不再为零，旋转磁场由i1和i2 共同建立。
为简化分析，习惯常认为定子电流i1由两部分组成，一部分为励磁分 量i10，其作用是产生气隙主磁通Φ0 ；另一部分是负载分量，其作用是 抵消（或称为平衡）转子电流所产生的磁效应。
从此角度出发，能方便地理解当i2增加时，i1便相应增加这种能量的 传递和转换作用。
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大连理工大学电气工程系
转子电路分析
s=1%～9%， 则f2=0.5～4.5Hz （f1=50Hz）。
此时转子的感应电动势用e2s来表示，则其有效值为：
E2s = 4.44 f2 N2 = 4.44 s f1 N2
则 E2s = sE20
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3. 转子的漏磁感抗 ，等效电路如下所示：
（下标“s”表示其值与转差率即转速有关）
LFChun 制作
大连理工大学电气工程系
绕组的材质为铜线，上面会产生一定的压降
忽略 R1 和 X1 ，则 U1≈－E1
沿非磁性材料-空气闭合的， 与i之间是线性关系，可以用 线性电感元件L代表，则漏磁 感抗X1=ΩL，
有效值为：U1 =E1 = 4.44 f1 N1
LFChun 制作
f1是电源电压的频率， 是固定不变的，所 以f2和s有关.
大连理工大学电气工程系
在电动机启动瞬间， n=0，s=1，此时f2与f1相同， f2数值最大。
设此时转子的感应电动势用e20来表示，则其有效值为：
E20 = 4.44 f1 N2
即起动瞬间转子的感应电动势最大。
当异步电动机正常运行时，※ 正常运行时 f2 很低。
（下标“s”表示其值与转差率即转速有关）
LFChun 制作
大连理工大学电气工程系
9.3 三相异步电动机的电路分析
转子电路产生感应电动势e2
变压器
U2 = E2－Z2I2
三项异步 电动机
0 = E2s－ (R2＋jX2s ) I2s
0 = E2s－ Z2s I2s
1.感应电动势e2
，和变压器分析方法相同
LFChun 制作
大连理工大学电气工程系
定子、转子每相绕组的等效电路如下：
定子绕组相当于变压 器的一次绕组
转子绕组相当于变压 器的二次绕组
＋ I1 R1
jX1 － － jX2s
R2 I2s
U1
f1
E1 E2s
f2
－
＋＋
转子 电路 通常 是短 路的
定子每相电路
转子每相电路
※ R1、X1 —— 定子每相绕组的电阻和漏磁感抗。 ※ R2、X2s —— 转子每相绕组的电阻和漏磁感抗。
来自百度文库
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大连理工大学电气工程系
U1=E1 = 4.44 f1 N1
※ N1 —— 定子每相绕组的等效匝数；
※ —— 定子每相绕组交链磁通的最大值，
即旋转磁场每极的磁通；
※ f1 —— e1 的频率，即定子电路的频率。
f1 =
pn1 60
—— 与交流电源同频率。
和 U1建立了联系，当f1、 N1为固定值 时， 由 电源电压U1决定。
旋转磁场以n1的转速在空间旋转，定子绕组以n1的速度切割
磁力线，因此，主磁通Φ在定子每相绕组中产生的感应电动
势为：
其有效值为：E1
定子电流除产生旋转磁通（主磁通）外，还产生漏磁通 。这 个磁通只围绕定子绕组和周围空气，而不通过转子绕组，因此 定子每相绕组中还要产生漏磁电动势：
定子每相绕组的等效电路如下：
主要研究转子电流i2和转子功率因数cos2 ，以便后来分析电
磁转矩T
定子电流的产生过程：
在旋转磁场的作用下，转子绕组也要切割磁力 线，从而产生感应电动势e2，而转子绕组是通过短 路环闭合的，从而有感应电流i2，而这电流同旋转 磁通作用产生电磁转矩T。
定子每相绕组的等效电路如下：
LFChun 制作
大连理工大学电气工程系
第6章 电 动 机
回顾内容： 三相异步电动机的工作原理 概述
对称定子三相绕组 通入对称三相电流
三相 交流 电能
旋转磁场 （磁场能量）
转子绕组中 产生 e 和 i
转子绕组在磁场中
感
受到电磁力的作用
应
电磁
转矩
转子旋转起来
LFChun 制作
磁感线切割 转子绕组
机械负载 旋转起来
大连理工大学电气工程系
6.2 三相异步电动机的工作过程 （定子电路和转子电路分析）
一、每相的等效电路
＋ I1 R1
jX1 －
U1
f1
E1
定子相当于变压
－ 器的一次绕组
＋
－ jX2s
R2 I2s
E2s
f2
＋
转子相当于变压 器的二次绕组
转子 电路 通常 是短 路的
定子每相电路
转子每相电路
※ R1、X1 —— 定子每相绕组的电阻和漏磁感抗。 ※ R2、X2s —— 转子每相绕组的电阻和漏磁感抗。
e2是转子相对于旋转磁场运动而产生的，所以f2是和转速、 转差率有关的量。
LFChu下n 制面作 具体研究一下f2大连理工大学电气工程系
2、转子感应电动势（电流）的频率f2
把它换算成每一秒钟转多少转
已知，当P=1时，i 变化一周期→旋转磁场转一圈。 当P=2时，i 变化一周期→旋转磁场转半圈。
可得，当磁极对数为P时，旋转磁场转一圈→ i 变化P个周期。 又因为正弦交流电每秒内变化的次数称为频率f 则f2的表达式如下：