第8章三相异步电动机的工作特性和参数测定
原理简述
一、基本方程式和等效电路
异步电机定子绕组所产生的旋转磁场，以转差速度切割转子导体，在转子导体中感应电势，产生电流，转子导体中的电流与定子旋转磁场相互作用而产生电磁转矩，使转子旋转。当转子
的转速
与定子旋转磁场的转速相等时，定、转子之间没有相对切割，转子中就没有电流，也就
不能产生转矩。因此转子的转速一定要异于磁场的转速，故称异步电机。由于异步而产生的转矩称
为异步转矩。当
时，为电动机运行；时为发电机运行；当即转子逆着磁场
方向旋转时，它是制动运行。异步电机绝大多数都是作为电动机运行。其转矩和转速（转差率）曲线，如图8-1所示。
由《电机学》中可知，将转子边的量经过频率折算和绕组折算，可得到异步电机的基本方
程式为：
式中转差率是异步电机的重要运行参数，为折算到定子一边的转子参数，也就是从定子上测得转子方面的数值。
由方程式可以画出相应的等效电路，如图8-2所示。
当异步电动机空载时，，。附加电阻。图8-2中转子回路相当
开路；当异步电动机堵转时，，，附加电阻，图8-2转子回路相当短路，这就和变压器完全相同。因此异步电机也可以通过空载实验和堵转（短路）实验来求出异步电机的
等效电路中的各参数。
二、空载实验
由空载实验可以求得励磁参数，以及铁耗和机械损耗。实验是在转子轴
上不带任何机械负载，转速，电源频率的情况下进行的。用调压器改变试验电压大
小，使定子端电压从逐步下降到左右，每次记录电动机的端电压、空载
电流和空载功率，即可得到异步电动机的空载特性，如图8-3所示。
图 8-3 空载特性图 8-4 铁耗和机械耗分离
空载时，电动机的输入功率全部消耗在定子铜耗、铁耗和转子的机械损耗上。所以从空载
功率中减去定子铜耗，即得铁耗和机械耗之和，即
式中为定子绕组每相电阻值，可直接用双臂电桥测得。
机械损耗仅与转速有关而与端电压无关，因此在转速变化不大时，可以认为是常数。
铁耗在低电压时可近似认为与磁通密度的平方成正比。机械耗和铁耗之和与端电压的
平方值的曲线接近直线，如图8-4所示，把曲线延长与纵坐标交于Ｋ点，由Ｋ点作
平行于横坐标的直线，此直线以下就表示与端点电压无关的机械损耗，直线以上的部分即为不同电压的铁耗。
由曲线
和
上查得额定电压
时的和，可知
式中
；其中可由堵转实验确定，则励磁电抗为
三、堵转实验
异步电动机从堵转(
短路试验可以求出等效电路中的和。
调节试验电压，使
，然后逐步减小电压，每次记录端电压
、定子电流和
功率
，即可得短路特性曲线，如图8-5所示。
图 8-5 短路特性图 8-6 对数座标下的短路特性
由于堵转时漏抗
随漏磁路饱和程度的增加而减小，与不是直线关系，而是指
数关系。对中型和小型电机，
，堵转转矩。因此，如果在低于
额定电压下进行堵转试验，为了准确地求得额定电压时的堵转电流、堵转转矩，须作双对数堵转曲线，向上推至额定电压时求得。如图8-6。
根据堵转特性曲线，可查得对应于的，求出堵转阻抗、电阻和
电抗，公式如下
此时，由于定子电压较低，磁通较小，所以铁耗可以忽略，即，且短路时等效电
路中的附加电阻，可以看出：
从上式中解出和，得：
进一步假设，并利用，上式又可写为：
由(8-8第二式可知：，把此式代入(8-8第一式可解得：
还可证明：
式中：
对于大、中型异步电动机，由于，等效电路中的励磁支路可近似认为无穷
大，在堵转时的等效电路可简化为图8-7所示，这样可用下列简化公式来确定、和。
图 8-7 堵转时的等效电路
对于大、中型异步电动机，用以上简化后求得的参数作出等效电路与实际情况相差不大。
在正常工作情况下，定、转子漏电抗处于不饱和状态，为一常数。但当电机堵转时（即起动情况）定、转子电流比额定电流大(5～7倍，漏磁路饱和，漏电抗比正常工作时小(15～30%左右，所以电机从起动到正常工作状态漏磁路饱和情况不同，漏电抗不是一个常数。为了计算上力求
准确，堵转时应分别测取、和时的堵转数据，以便计算工作
特性时用求得不饱和漏电抗，计算起动特性时，用求得的饱和漏电抗值，计算
最大转矩时，采用时的漏电抗值。因为最大转矩时，定子电流
。等效电路没有考虑各种饱和情况引起电抗的变化，计算时要注意修正。
异步电动机在工厂的出厂试验中，必须每台进行空载和堵转试验。空载试验时，可以从空载电流和空载损耗中检查定子绕组、磁路、气隙、装配等方面的质量问题。堵转试验时，一般将堵
转电流调到额定电流，从堵转电压、堵转功率中检查鼠笼转子的结构参数，若进一步求出可以检查鼠笼转子铸铝质量的情况。
四、直接法求取工作特性
在额定电压和额定频率下，电动机的转速（或转差率）、电磁转矩、定子电流、功率因
数、效率与输出功率的关系称为异步电动机的工作特性，它是
考核电动机性能的重要指标。直接法求取工作特性是指在电源电压、频率的条
件下，直接给转子轴上加负载进行的。当改变电动机的负载时，分别记录，由此算出输出功率、功率因数、效率等得到工作特性。
五、损耗分析法计算电动机的效率
直接负载法适合于中小型电机，对大容量异步电动机，由于设备所限，直接加负载有一定困难，因此在参数和机械耗已知的情况下（根据空载、堵转实验或设计值）、给定转差率，根据型等效电路，即可算出定、转子电流和励磁电流及各种功率损耗，进而算出输出功率和电动机的效率。总损耗有：
式中为铁耗；为机械耗，由空载试验中分析得出，两者为基本不变的损耗。
为定子铜耗，
为转子铜耗（铝耗），，电磁功率。
是输入功率为时的转差率。
为杂散损耗，对铜条鼠笼转子，。对铸铝鼠笼转子，
（为额定输出功率）。由于杂散损耗与制造工艺直接有关，国家规定在现有的条件下必须实际测出。所以
实验八三相异步电动机工作特性和参数测定实验
一、实验目的
1．掌握三相异步电动机直接负载和空载、堵转实验方法。
2．用空载、堵转实验数据，求出异步电动机每相等效电路中各个参数。
二、实验内容
1．用测功机作负载，测出三相异步电动机的工作特性。
2．空载实验，测出空载特性曲线
3．堵转实验，测出堵转特性曲线
4．从空载实验和堵转实验中求出和等参数。
三、实验说明和操作步骤
记录本小组实验机组的铭牌数据。
每次实验，应从所求测量值的上限开始读数，然后逐渐减小测量值，这样求得的整条曲线，其温度比较均匀，减小因温度不同带来的误差。
1．直接负载法求取异步电动机的工作特性
测功机说明：
在实验室中用测功机直接加负载的方法有以下两种：
① 涡流测功器作异步电动机的负载，这种机组只要调节涡流测功器的励磁电流，就能调节
异步电动机负载的大小，负载转矩可以直接从测功器的刻度板上读得（本实验的刻度单位为公斤力·米）。
② 以电动测功机作异步电动机的负载，这种测功机是将一台直流发电机改装成的。它的定子可以在两个支柱上左右摆动，加负载时将电动测功机接成他励发电机，电枢发出的直流电消耗在
电阻箱上（也可以馈向直流电网），同时定子摆动一个角度，可以通过指针读出转矩（公斤力·米）。
负载实验是在定子上施加额定电压和额定频率的情况下进行的，接线如图8-8所示，（a）为涡流测功器线路，（b）为电动测功机线路。
操作步骤:
（1）按图接线，记录被试电机额定电压、额定电流值。
（2）调压器输出电压调至零，无错误后合上开关S1、S2，升高调压器输出电压起动异步
电动机。并将电压调至额定值。
（3）将测功机励磁回路单相调压器输出调至0位置（逆时针到底）。
（4
）保持电动机外加电压不变，通过调节单相调压器改变整流电路的输入电
压，从而改变了整流电路的输出电压，即改变了测功机的励磁电流，调节电动机的负载。在
范围内均匀测取
点，每次记录三相电流、三相功率和转速、转矩。数据
填入表8-1内。
图 8-8 三相异步电动机负载实验接线图 表8-1 负载实验数据
伏
序 号
记 录 数 据 计 算 数 据
表中的单位为公斤·米；为三相电流平均值(安；；；
；；。
2. 空载实验
空载实验就是在电动机轴上不带负载时，定子绕组上施加额定频率的三相对称电压，然后通过
调压器，调节定子绕组上的电压，在不同电压下测取三相，接线同图8-8。
空载实验可以作出空载特性曲线，利用空载实验数据从空载功率中分离出铁耗和机械损耗，进而计算出。
操作步骤如下：
（1）先将调压器输出电压调至零，测功机不加励磁，使电动机处于空载状态。
（2）合上电源开关S1、S2，逐渐升高电压，起动电动机并将电压调至额定值。
（3）调节电动机的电压，由逐渐减少到可能达到的最低电压（即电流回升时的电压，此时电压很低，磁场很弱，电机为了克服一定的空载力矩，转差率会增大，转子电流亦随
之增大，从而引起定子电流的回升，此电压值约为左右）。读取三相空载电压、电流、功率，共取7～9点，记录填入表8-2。
表8-2 空载实验数据（）
序号
记录
数据
计算
数据
表中
为三相线电压平均值；为三相电流平均值；；
。
3． 堵转实验（短路实验）
堵转实验时电流很大，为了使电流不致过大，应降低电源电压进行。控制堵转电流
以下，电压约在
以下。
堵转实验可以测取堵转特性和等效电路中和
等参数。事先检查转子旋转方向，
然后堵住转子。实验线路与空载时相同。 操作步骤如下： （1
）用螺栓堵住转子（即
），调压器输出电压调到零位置。
（2）合上电源开关S1、S2
，以堵转电流为准，观察电流表，慢慢升高电压，在额定电流
左右（此时电压大约100伏左右）观察仪表工作是否正常。调节外施电压，使电流升到
，迅速读取三相电流、功率、电压，从大约之间均匀测取5～7点，记录填入表8-3。此实验动作要迅速，因为此时电机不转，散热条件差，防止电机绕组过热。电压允许只测一相值。
（3）实验完毕立即断开电源，将堵转的螺栓取掉，以便以后的实验正常进行。
注意：记录室温及定子每相冷态电阻值
。
表8-3 短路实验数据 （
）
序 号
记 录
数 据 计 算 数 据
表中
为三相线电压平均值；
为三相电流平均值；
；
。
四、实验报告
1．根据表8-1数据，在同一座标纸上画出工作特性曲线
2．根据表8-2数据画出空载特性曲线
3．根据表8-3数据画出堵转特性曲线
4．从空载和堵转实验中求出等效电路各参数
（1）根据室温时的冷态电阻值，换算到基准工作温度75℃时的定子每相电阻。
式中为室温θ℃时的冷态电阻
（2）分出铁耗和机械耗，用公式（8-2
）求出各点的
，作曲线，从曲线
中查得额定电压
时的铁耗
和机械耗数值，用公式（8-3
）求出。
（3
）由堵转曲线中查得时的数值，按公式（8-11）求得归算到定子边
的转子电阻
和定转子不饱和电抗和。按公式（8-4）求出。
（4）作出T型等效电路图
五、思考题
1．容量略大一些的异步电机，测量定子电阻时为什么一定要用双臂电桥。
2．从工作特性曲线形状来说明异步电机轻载运行的不经济原因。
3．空载损耗中转子绕组的损耗为什么可以略去不计。
4．实验中异步电动机空载电流约占额定电流的百分之几，为什么要比变压器空载电流大得多。
三相异步电动机的结构与工作原理 5.1 三相异步电动机 实现电能与机械能相互转换的电工设备总称为电机。电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能的相互转换。把机械能转换成电能的设备称为发电机，而把电能转换成机械能的设备叫做电动机。 在生产上主要用的是交流电动机，特别三相异步电动机，因为它具有结构简单、坚固耐用、运行可靠、价格低廉、维护方便等优点。它被广泛地用来驱动各种金属切削机床、起重机、锻压机、传送带、铸造机械、功率不大的通风机及水泵等。 对于各种电动机我们应该了解下列几个方面的问题：（1）基本构造；（2）工作原理；（3）表示转速与转矩之间关系的机械特性；（4）起动、调速及制动的基本原理和基本方法；（5）应用场合和如何正确使用。 5.1.1 三相异步电动机的结构与工作原理 1．三相异步电动机的构造 三相异步电动机的两个基本组成部分为定子（固定部分）和转子（旋转部分）。此外还有端盖、风扇等附属部分，如图5-1所示。 图5-1 三相电动机的结构示意图 1）．定子 三相异步电动机的定子由三部分组成：
2）．转子 三相异步电动机的转子由三部分组成： 鼠笼式电动机由于构造简单，价格低廉，工作可靠，使用方便，成为了生产上应用 得最广泛的一种电动机。 为了保证转子能够自由旋转，在定子与转子之间必须留有一定的空气隙，中小型电动机的空气隙约在0.2~1.0mm 之间。 2．三相异步电动机的转动原理 1）．基本原理 为了说明三相异步电动机的工作原理，我们做如下演示实验，如图5-2所示。 图 5-2 三相异步电动机工作原理
(1)．演示实验：在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一个闭合导体，当转动手柄带动蹄形磁铁旋转时，将发现导体也跟着旋；若改变磁铁的转向，则导体的转向也跟着改变。 (2)．现象解释：当磁铁旋转时，磁铁与闭合的导体发生相对运动，鼠笼式导体切割磁力线而在其内部产生感应电动势和感应电流。感应电流又使导体受到一个电磁力的作用，于是导体就沿磁铁的旋转方向转动起来，这就是异步电动机的基本原理。 转子转动的方向和磁极旋转的方向相同。 (3)．结论：欲使异步电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合的转子绕组。 2）．旋转磁场 （1）．产生 图5-3表示最简单的三相定子绕组AX 、BY 、CZ ，它们在空间按互差1200的规律对称排列。并接成星形与三相电源U 、V 、W 相联。则三相定子绕组便通过三相对称电流：随着电流在定子绕组中通过，在三相定子绕组中就会产生旋转磁场(图5-4)。 00sin sin(120)sin(120)U m V m W m i I t i I t i I t ωωω=??=-??=+? 图 5-3 三相异步电动机定子接线 当ωt=00时，0A i =，AX 绕组中无电流；B i 为负，BY 绕组中的电流从Y 流入B 1流 出；C i 为正，CZ 绕组中的电流从C 流入Z 流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（a ）所示。 当ωt=1200时，0B i =，BY 绕组中无电流；A i 为正，AX 绕组中的电流从A 流入X 流出；C i 为负，CZ 绕组中的电流从Z 流入C 流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（b ）所示。 当ωt=2400时，0C i =，CZ 绕组中无电流；A i 为负，AX 绕组中的电流从X 流入A 流出；B i 为正，BY 绕组中的电流从B 流入Y 流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（c ）所示。 可见，当定子绕组中的电流变化一个周期时，合成磁场也按电流的相序方向在空间 旋转一周。随着定子绕组中的三相电流不断地作周期性变化，产生的合成磁场也不断地 B
三相异步电动机基本知识 1 电机概述 电机的型式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，电机构造的一般原则是：用适当的有效材料（导磁和导电材料）构成能互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率和电磁转矩，达到转换能量形态的目的。 为了减少激磁电流和旋转磁场在铁心中产生的涡流和磁滞损耗，铁心有0.5mm厚的硅钢片叠压而成。硅钢片绝缘层的作用？笼型转子结构简单、制造方便。对要求启动电流小、启动转矩大的电机，可以采用绕线式电机。 按电机功能来分，可分为： ①发电机——把机械能转换成电能； ②电动机——把电能转换成机械能； ③变压器、变频机、变流机、移相器——分别用于改变电压、频率、电流相位。 ④控制电机——作为控制系统中的元件。 又可按以下方法分类： 电机变压器（也可称为 静止电机） 旋转电机 直流电机 交流电机 感应电机(异步 电机) 异步发电机 异步电动机 同步电机 同步电动机 同步发电机 调相机 下面主要讲述高压中大型三相异步电机。 S=ns-n/ns 2 电机型号、结构及分类
2.1 分类 a）按中心高分类 可分为微型电机、小型电机、中型电机、大型电机。一般来说，H80以下的称为微型电机（也叫分马力电机，功率在1kW以下），H80～H315的称为小型电机，H355～H630的称为中型电机，H710～H1000的称为大型电机。 b）按防护等级分类 基本上可分为开启式、防护式和封闭式电机。开启式电机的常用结构是IP11，防护式电机的常用结构是和IP22、IP23，封闭式电机的常用结构是IP44和IP54。 IP是International Protection 的意思，紧跟其后的第一个数字表示电机防护固体的能力(0-无防护；1-防护大于50mm的固体；2-防护大于12mm的固体；3-防护大于2.5mm 的固体；4-防护大于1mm的固体；5-防尘。)，第二个数字表示电机防水的能力(0-无防护电机；1-防滴电机；2-15°防滴电机；3-防淋水电机；4-防溅水电机；5-防喷水电机；6-防海浪电机；7-防浸水电机；8-潜水电机)。 请参考标准GB4942.1-85《电机外壳防护分级》。 c) 按安装方式分类 总体上可分为卧式电机和立式电机。 卧式电机的典型结构是IMB3，其余派生结构有IMB35、IMB5等。立式电机的典型结构是IMV1（把IMB5立起来装即可,轴伸朝下），其余派生结构有IMV15（把IMB35立起来装即可,轴伸朝下）等。 IM即International Mounting。 请参考标准GB997-2008《电机结构及安装型式代号》。(IEC60034-7:2001) 旋转电机的结构形式、安装形式及接线盒位臵---IM代码。 结构形式：有关固定用构件、轴承装臵和轴伸等电机部件的构成形式。
异步电动机基本知识 异步电动机(asynchronous motor) 又称感应电动机,是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩,从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。异步电动机按照转子结构分为两种形式:有鼠笼式、绕线式异步电动机。作电动机运行的异步电机。因其转子绕组电流是感应产生的，又称感应电动机。异步电动机是各类电动机中应用最广、需要量最大的一种。在中国，异步电动机的用电量约占总负荷的60％多。 基本特点 转子绕组不需与其他电源相连，其定子电流直接取自交流电力系统；与其他电机相比，异步电动机的结构简单，制造、使用、维护方便，运行可靠性高，重量轻，成本低。以三相异步电动机为例，与同功率、同转速的直流电动机相比，前者重量只及后者的二分之一，成本仅为三分之一。异步电动机还容易按不同环境条件的要求，派生出各种系列产品。它还具有接近恒速的负载特性，能满足大多数工农业生产机械拖动的要求。其局限性是，它的转速与其旋转磁场的同步转速有固定的转差率（见异步电机），因而调速性能较差，在要求有较宽广的平滑调速范围的使用场合（如传动轧机、卷扬机、大型机床等），不如直流电动机经济、方便。此外,异步电动机运行时,从电力系统吸取无功功率以励磁，这会导致电力系统的功率因数变坏。因此，在大功率、低转速场合（如拖动球磨机、压缩机等）不如用同步电动机合理。 应用
由于异步电动机生产量大,使用面广,要求其必须有繁多的品种、规格与各种机械配套。因此，异步电动机的设计、生产特别要注意标准化、系列化、通用化。在各类系列产品中，以产量最大、使用最广的三相异步电动机系列为基本系列；此外还有若干派生系列（在基本系列基础上作部分改变导出的系列）、专用系列（为特殊需要设计的具有特殊结构的系列）。异步电动机的种类繁多，有防爆型三相异步电动机、ys系列三相异步电动机、y、y2系列三相异步电动机、YVP系列变频调速电动机等等. 新中国第一台异步电动机于50年代初在合肥工业大学诞生。 如何判断是机械故障还是电气故障 异步电动机出现异常声音有机械方面和电气方面的原因。首先确定是哪方面引起的，其方法是接上电源，有不正常的声音存在，切断电源。不正常声音仍存在，为机械故障，否则为电气方面故障。 机械方面 (1)轴承损坏或润滑油严重缺少，油中有杂质等。消除方法：更换或清洗轴承并换新油。清洗轴承要先将轴承中旧油除去，然后用毛刷或布块蘸汽油煤油等溶剂来清洗。一定要清洗干净，否则轴承会损坏。正在刷扫时轴承不要转动，避免有毛、线等杂物轧入轴承滚道。洗净后的轴承，用干净的布擦干，不能用棉纱等多绒毛的东西擦，以免有绒毛等杂物落入轴承，也不要用手摸，免得轴承沾染汗水而锈蚀。洗净并干燥后的轴承要按照规定重新加入纯净的润滑脂，一般润滑脂占轴承内腔容积的1/2～1/3为宜。(2)风罩或转轴上零件(风扇、联轴器等)松动。消除方法：固紧风罩或其他零件。(3)风罩内有杂物。消除方法：用毛刷或布清除杂物。(4)轴承内圈和轴配合太松。消除方法：堆焊转轴轴承档，并按规定尺寸车好，使其配合紧密。(5)定
第8章三相异步电动机的工作特性和参数测定 原理简述 一、基本方程式和等效电路 异步电机定子绕组所产生的旋转磁场，以转差速度切割转子导体，在转子导体中感应电势，产生电流，转子导体中的电流与定子旋转磁场相互作用而产生电磁转矩，使转子旋转。当转子 的转速 与定子旋转磁场的转速相等时，定、转子之间没有相对切割，转子中就没有电流，也就 不能产生转矩。因此转子的转速一定要异于磁场的转速，故称异步电机。由于异步而产生的转矩称 为异步转矩。当 时，为电动机运行；时为发电机运行；当即转子逆着磁场 方向旋转时，它是制动运行。异步电机绝大多数都是作为电动机运行。其转矩和转速（转差率）曲线，如图8-1所示。 由《电机学》中可知，将转子边的量经过频率折算和绕组折算，可得到异步电机的基本方 程式为：
式中转差率是异步电机的重要运行参数，为折算到定子一边的转子参数，也就是从定子上测得转子方面的数值。 由方程式可以画出相应的等效电路，如图8-2所示。 当异步电动机空载时，，。附加电阻。图8-2中转子回路相当 开路；当异步电动机堵转时，，，附加电阻，图8-2转子回路相当短路，这就和变压器完全相同。因此异步电机也可以通过空载实验和堵转（短路）实验来求出异步电机的 等效电路中的各参数。 二、空载实验 由空载实验可以求得励磁参数，以及铁耗和机械损耗。实验是在转子轴 上不带任何机械负载，转速，电源频率的情况下进行的。用调压器改变试验电压大 小，使定子端电压从逐步下降到左右，每次记录电动机的端电压、空载 电流和空载功率，即可得到异步电动机的空载特性，如图8-3所示。 图 8-3 空载特性图 8-4 铁耗和机械耗分离 空载时，电动机的输入功率全部消耗在定子铜耗、铁耗和转子的机械损耗上。所以从空载 功率中减去定子铜耗，即得铁耗和机械耗之和，即 式中为定子绕组每相电阻值，可直接用双臂电桥测得。 机械损耗仅与转速有关而与端电压无关，因此在转速变化不大时，可以认为是常数。 铁耗在低电压时可近似认为与磁通密度的平方成正比。机械耗和铁耗之和与端电压的 平方值的曲线接近直线，如图8-4所示，把曲线延长与纵坐标交于Ｋ点，由Ｋ点作 平行于横坐标的直线，此直线以下就表示与端点电压无关的机械损耗，直线以上的部分即为不同电压的铁耗。
三相异步电动机的基本原理 三相异步电动机的基本原理 第一节三相异步电动机的工作原理及结构 概述 交流电机分为： 同步电机——多为发电机，电机的转速与频率之间有严格关系； 异步电机——多为电动机，转速与频率间没有严格关系。 均有单、三相之分，我们将主要讨论三相异步电动机。 定子绕组接上电源，转子电流是靠定子绕组感应而来，也称感应电机。定、转子绕组无电的联系。可以将定子绕组看成变压器原方，转子绕组看成付方。从广义上讲，异步电机是变压器的一个特殊形式，其基本原理、分析方法均和变压器类似。我们主要讨论他们的不同之处。优点：结构简单，制造方便，价格低廉，与同容量的直流电机比较，价格为其1/3，重量为其一半。 缺点：调速性差，或讲调速范围很小。在感性负载下，满载，空载 ，使整个电网变坏。 用途：大多数负载调速要求不高，低可用其它方法补偿，在拖动系统中广泛使用。何为异步电机呢？ 先看其基本电磁关系： 原理上讲：导体与磁场有相对运动会感应电势，方向用右手定则判定；载流导体在磁场中受力，方向用左手定则判定。 可见，电动势和转矩产生的条件有： 1）旋转磁场的存在； 2）感应电流（闭合绕组）； 3）转差存在。 若：1）线圈中通以直流电产生磁场——同步电机； 2）线圈电流是感应而来的——异步电动机； 3）转速n 是顺旋转磁场转的，改变n 转向——改变磁场转向。 不可能人为摇动手柄，电机内部要有个旋转磁场，且转速稳定。为了产生旋转磁场，实际电机结构与模型是不同的，采用一定的电机结构，确实可以产生一个要求的旋转磁场。 一、三相异步电动机的结构 与直流电机一样，静止部分------定子， 转动部分------转子， 不同的是定子上无明显的磁极，极数是由旋转磁场在气隙中形成的。 （一）定子
三相异步电动机结构与工作原理 —— 实现电能与机械能相互转换的电工设备总称为电机。电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能的相互转换。把机械能转换成电能的设备称为发电机，而把电能转换成机械能的设备叫做电动机。 在生产上主要用的是交流电动机，特别三相异步电动机，因为它具有结构简单、坚固耐用、运行可靠、价格低廉、维护方便等优点。它被广泛地用来驱动各种金属切削机床、起重机、锻压机、传送带、铸造机械、功率不大的通风机及水泵等。 对于各种电动机应该下列几个方面的问题（1）基本构造；（2）工作原理；（3）表示转速与转矩之间关系的机械特性；（4）起动、调速及制动的基本原理和基本方法；（5）应用场合和如何正确使用。 一、三相异步电动机的结构 三相异步电动机的两个基本组成部分为定子（固定部分）和转子（旋转部分）。此外还有端盖、风扇等附属部分。 1、定子 三相异步电动机的定子由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成 a.定子铁芯 定子铁芯是用硅钢片叠成，是电动机磁通经过部分，主要起导磁作用。 b.定子绕组 定子绕组是用铜或铝制的电磁线绕制而成，然后嵌放在定子铁芯槽内。三相异步电动机共有 三相绕组，对称分布在定子铁芯上，三相绕组的起端分别用U1、V1、W1表示，末端对应用U2、
V2、W2表示。为了便于改变接线，三相绕组的六个 端线都接在电动机定子壳体外的接线盒内，绕组可 以连接成星形或三角形。 c.机座 机座是用铸铁或铝铸造而成，他的作用是固定铁芯和支持端盖。 2、转子 转子由转轴、转子铁芯、转子绕组三部分组成 a.转子铁芯 转子铁芯由硅钢片叠压而成。 b.转子绕组 转子绕组有两种形式，即鼠笼式和绕线式。鼠笼式转子绕组鼠笼式绕组用铝浇铸或铜条与端环铆接 而成，绕线式转子绕组与定子绕组相似，也是采用 电磁线绕制而成，然后嵌入转子铁心上。转子的三 相绕组一般接成星形，三根引出线分别接在固定在 转轴上的三个铜制滑环上。环与环之间以及与轴之 间彼此绝缘，通过电刷是绕组与外电路接通，所以 绕线式电动机又称滑环式电动机。 c.转轴上加载负载 二、三相异步电动机的转动原理 1、基本原理 当磁铁旋转时，磁铁与闭合的导体发生相对运动，鼠笼式导体切割磁力线而在其内部产生感应电动势和感应电流。感应电流又使导体受到一个电磁力的作用，于是导体就沿磁铁的旋转方向转动起来，这就是异步电动机的基本原理。转子转动的方向和磁极旋转的方向相同，欲使异步电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合的转子绕组。 2、三相异步电动机的定子电路与转子电路 三相异步电动机中的电磁关系同变压器类似，定子绕组相当于变压器的原绕组，转子绕组（一般是短接
第一部分三相异步电动机的基本知识 一、三相异步电动机概述： 作电动机运行的三相异步电机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。 1、什么叫电动机？ 将电能转变为机械能的电机。通常电动机的作功部分作旋转运动，这种电动机称为旋转电动机；也有作直线运动的，称为直线电动机。电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到万千瓦级。电动机的使用和控制非常方便，具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。 各种电动机中应用最广的是交流异步电动机（又称感应电动机）。它使用方便、运行可靠、价格低廉、结构牢固，但功率因数较低，调速也较困难。大容量低转速的动力机常用同步电动机（见同步电机）。同步电动机不但功率因数高，而且其转速与负载大小无关，只决定于电网频率。工作较稳定。在要求宽范围调速的场合多用直流电动机。但它有换向器，结构复杂，价格昂贵，维护困难，不适于恶劣环境。20世纪70年代以后，随着电力电子技术的发展，交流电动机的调速技术渐趋成熟，设备价格日益降低，已开始得到应用。 电动机在规定工作制式（连续式、短时运行制、断续周期运行制）下所能承担而不至引起电机过热的最大输出机械功率称为它的额定功率，使用时需注意铭牌上的规定。 电动机运行时需注意使其负载的特性与电机的特性相匹配，避免出现飞车或停转。电动机的调速方法很多，能适应不同生产机械速度变化的要求。一般电动机调速时其输出功率会随转速而变化。从能量消耗的角度看，调速大致可分两种：⑴、保持输入功率不变。通过改变调速装置的能量消耗，调节输出功率以调节电动机的转速。 ⑵、控制电动机输入功率以调节电动机的转速。 2、什么是异步电机？ 利用气隙旋转磁场与转子绕组中的感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现能量转换的交流电机。主要作电动机用。异步电机的转子实际转速总是低于（作电动机运行）或高于（作发电机运行）旋转磁场的转速，两者始终存在一定差异，故称异步。异步是这种电机产生电磁转矩的必要条件。由于转子绕组电流是感应而生的，所以异步电机也称为感应电机。如果旋转磁场和转子的转速分别为n s和n，则异步电机的转差率s为 它代表转子导体与旋转磁场之间的相对运动速度。在电源电压和频率一定的条件下，转子导体中的电动势、电流及异步电机的运行状态都由转差率决定。 当转差率s不同时，异步电机有3种不同的运行状态： 0＜s≤1，n S＞n≥0 电动机运行 s＜0，n＞n 发电机运行 S
三相异步电动机的基本结构 一、定子结构 定子是电动机的固定部分，通常由铁心、绕组和端盖等部分组成。 1.铁心：定子的铁心是由大块的铁芯叠压而成，用来提供磁导磁通磁路。铁芯通常由硅钢片制成，以减小磁导率和交流磁通的损耗。 2.绕组：绕组是定子中最关键的组成部分，它是由铜或铝线绕制的线圈。绕组一般分为槽绕组和分布绕组两种形式。 槽绕组是将线圈绕制在定子铁心槽内，使其更牢固稳定。槽绕组的优 势是能够承受较大的电流和功率，并具有较高的电气效率。然而，槽绕组 的制造工艺较为复杂，成本较高。 分布绕组是将线圈分布在定子铁心表面或槽外，可以简化制造工艺和 降低成本。但分布绕组的缺点是绕组不够紧凑，散热效果不佳，电机体积 较大。 3.端盖：定子的两端通常有两个端盖，用来固定绕组。端盖还可以起 到密封和保护定子的作用。 二、转子结构 转子是电动机的转动部分，它与定子之间通过电磁感应产生力矩。 1.铁心：转子的铁心通常由大块的铁芯叠压而成，和定子的铁心类似。不过，转子的铁芯通常采用气隙槽设计，用来减小铁心铁芯的损耗。 2.绕组：转子的绕组通常采用螺旋形绕组，以增加绕组导电面积。绕 组的导线常采用铜材质，因为铜具有良好的导电性能。
3.短路环：转子绕组上通常有两个短路环，它们连接绕组的两端。短路环的作用是在转子绕组与定子磁场之间产生闭合回路，使得转子感应出的磁场与旋转方向一致。 三、末端结构 末端是将电动机与外部电源连接的部分，它通常包括轴承和端盖。 1.轴承：电动机的转子通常通过两个轴承支撑。一般有一轴承位于电机的前端，另一轴承位于电机的后端。轴承用于支撑转子的旋转并减小转子与定子之间的摩擦损耗。 2.端盖：末端的两个端盖用来固定轴承，保护轴承不受外界物体的侵害。端盖还可以起到密封和散热的作用。 除了上述基本结构，三相异步电动机还包括一些辅助部件，如风扇和冷却器。风扇用于冷却电动机，防止过热。冷却器通常通过循环冷却剂将电机内部的热量带走，提高电机的工作效率。 总之，三相异步电动机的基本结构包括定子、转子和末端部分。通过绕组和磁场的相互作用，电动机可以转动并产生驱动负载的力矩。这些基本结构的设计和制造是确保电机正常运转的关键。
三相异步电动机的工作原理是根据电磁感应原理而工作的，当定子绕组通过三相对称交流电，则在定子与转子间产生旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，在转子回路中产生感应电动势和电流，转子导体的电流在旋转磁场的作用下，受到力的作用而使转子旋转。下面，我们分析旋转磁场的产生，电动机的旋转、转差率及转向。 三相异步电动机要其旋转起来先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕阻就是用来产生旋转磁场的，我们知道，但相电源相与相之间的电压在相位上是相差120度的，三相异步电动机定子绕阻中的三个绕阻在空间位置上也差不120度，这样，当定子绕阻通入三相电源时，字子绕阻会产生一个旋转磁场，电流第变化一个周期旋转磁场在空间旋转一周，即旋转磁场的旋转速度与电流变化是同步的，旋转磁场的转速为n=60f/p式中f为电源频率，p是磁场的极对数，n的单位是：每分钟转速，电动机的转速与磁极数和使用电源的频率有为，为此，控制电动机的转速有两种方法：1、改变电动机的极对数。2、变频法，现很多是利用变频技术控制电动机的无极变速。 旋转磁场的旋转方向与绕阻中电流的相序有关，相序A、B、C顺时针排列，磁场则顺时针旋转，若把三根电源中的任意两根对调，如将B相电流通入C相，，C相电流通入B相绕阻中，则相序为：C、B、A则磁场必然逆时针方向旋转，利用这一特性我们可以很方便地改变电动机的方向。 一般情况下，电动机的实际转速n，低于旋转磁场n1，因为假设n=n1则转子导条与旋转磁场就没有想对运动，就不会切割磁力线，也就不会产生，磁转矩，所以转子的转速n必然小于n1为此，我们称三相电动机为异步电动机。
旋转磁场产生原理 三相异步电动机的定子铁芯中放置三相结构完全相同的绕组U、V、W，各相绕组在空间上互差120°电角度，如下图所示，向这三相绕组通入对称的三相交流电，如图（b）（c）所示。下面我们以两极电动机为例说明电流在不同时刻时，磁场在空间的位置。 下图（b）所示，假设电流的瞬时值为正时是从各绕组的首端流入，（用〇中间加个×表示），末端流出（用“⊙”表示），当电流为负值时，于此相反。在ωt=0的瞬间，iu=0，iv为负值，iw为正值，如图（c）所示，则V相电流从V2流进，V1流出，而W相电流从W1流进，W2流出。利用安培右手定则可以确定ωt=0瞬间由三相电流所产生的合成磁场方向，如图（d）①所示。可见这时的合成磁场是一对磁极，磁场方向与纵轴线方向为一致，上方式北极，下方是南极。 在ωt=π/2时，经过了四分之一周期，iu由零变为最大值，电流由首端U1流入，末端U2流出；iv仍为负值，U相电流方向与（1）时一样；iw也变为负值，W 相电流由W1流出，W2流入，其合成磁场方向如图（d）②所示，可见磁场方向已经较ωt=0时按顺时针方向转过90°。 应用同样的分析方法可画出ωt=π，ωt=2/3*π，ωt=2π时的合成磁场，分别如图（d）③④⑤所示，由图中可明显地看出磁场的方向逐步按顺时针方向旋转，共计转过360°，即旋转了一周。
三相异步电动机的工作原理及特性 1 三相异步电动机 实现电能与机械能相互转换的电工设备总称为电机。电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能的相互转换。把机械能转换成电能的设备称为发电机，而把电能转换成机械能的设备叫做电动机。 在生产上主要用的是交流电动机，特别三相异步电动机，因为它具有结构简单、坚固耐用、运行可靠、价格低廉、维护方便等优点。它被广泛地用来驱动各种金属切削机床、起重机、锻压机、传送带、铸造机械、功率不大的通风机及水泵等。2．三相异步电动机的转动原理 1）．基本原理 为了说明三相异步电动机的工作原理，我们做如下演示实验，如图5-2所示。 图5-2 三相异步电动机工作原理 (1)．演示实验：在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一个闭合导体，当转动手柄带动蹄形磁铁旋转时，将发现导体也跟着旋；若改变磁铁的转向，则导体的转向也跟着改变。 (2)．现象解释：当磁铁旋转时，磁铁与闭合的导体发生相对运动，鼠笼式导体切割磁力线而在其内部产生感应电动势和感应电流。感应电流又使导体受到一个电磁力的作用，于是导体就沿磁铁的旋转方向转动起来，这就是异步电动机的基本原理。 转子转动的方向和磁极旋转的方向相同。 (3)．结论：欲使异步电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合的转子绕组。
1).三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机由定子和转子构成,定子和转子之间有气隙. (1)定子 定子由铁心,绕组,机座三部分组成. 铁心由0.5mm 的硅钢片叠压而成; 三相绕组连接成星形或三角形; 机座一般用铸铁作成,主要用于固定和支撑定子铁心. (2)转子 转子由铁心和绕组组成. 转子同样由硅钢片叠压而成,压装在转轴上; 转子绕组分为鼠笼式和线绕式两种. 线绕式异步电动机还有滑环,电刷机构. 2).三相异步电动机的工作原理 1)三相正弦交流电通入电动机定子的三相绕组,产生旋转磁场,旋转磁场的转速称之为同步转速; (2)旋转磁场切割转子导体,产生感应电势; (3)转子绕组中感生电流; (4)转子电流在旋转磁场中产生力,形成电磁转矩,电动机就转动起来了. 电动机的转速达不到旋转磁场的转速,否则,就不能切割磁力线,就没有感应电势,电动机就停下来了.转子转速与同步转速不一样,差那么一些,称之为异步. 设同步转速为no,电动机的转速为n,则转速差为 ; no-n; 电动机的转速差与同步转速之比定义为异步电动机的转差率S,S 是分析异步电动机运行情况的主要参数,且可得异步电动机的转速方程式为: 异步电动机的调速方法主要有三种:变磁极对数p;变转差率S;变频率f. 电动机启动方式包括：全压直接启动、自耦减压起动、Y-△起动、软起动器、变频器。 1、全压直接起动： n n n S -=p f n 600=)1(60S p f n -=
三相异步电动机知识点-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
三相电动机知识点 1.三相电动机的额定电流指的是电机电源引入线的线电流，对于星型接法的电动机，线电流就等于相电流，对于三角形接法的电动机，线电流等于根号3倍的相电流。 2.额定电流计算公式：Ie=P/（√3U*η*COSφ） 3. P--电动机额定功率 4. U--电动机线电压 5. η--电动机满载时效率 6. COSφ---电动机满载时功率因数 7.目前国产电动机无5kW这个规格，与之最接近的是，以Y系列 2极电机为例，η=%，COSφ= 则该电动机的额定电流为： 8. Ie=*1000/(√3*380**=（A） 9.热继电器所说调节的最大电流指的是热继电器动作电流的上限，也即该热继电器可以用以保护电动机过载的最大电流。 10.额定电流经验公式计算： 额定电流(A)=额定功率（kw）×2 11.直接启动：
1) 主要取决于电动机的功率与供电变压器的容量之比值，若电动机 功率小于变压器容量的20%时允许直接启动；若电动机不经常启动，则电动机功率小于变压器的容量30%允许直接启动。 满足公式即可直接启动： 电动机功率电源总容量额定电流启动电流⨯+≤443N st I I 2) 一般启动电流可达额定电流的5~7倍。 12.星三角降压起动： 13.自偶变压器降压起动： 14.软起动器： 15.变频器启动： 16.电缆选择的原则是 简单算法： 17.10mm2（含10mm2）以下的线以导线截面积乘以5就是该截面积导线的载流量 18.相应的截面积100mm2以上乘以乘以2 19.16mm2、25mm2乘以4 20.35mm2、50mm2乘以3 21.70mm2、95mm2乘以
三相异步电动机结构详细图解 图1封闭式三相异步电动机的结构 1-端盖2—轴承3—机座4—定子绕组5—转子 6—轴承7—端盖8—风扇9—风罩10—接线盒 异步电动机的结构也可分为定子。转子两大部分。定子就是电机中固定不动的部分，转子是电机的旋转部分。由于异步电动机的定子产生励磁旋转磁场，同时从电源吸收电能，并产生且通过旋转磁场把电能转换成转子上的机械能，所以与直流电机不同,交流电机定子是电枢.另外，定。转子之间还必须有一定间隙（称为空气隙)，以保证转子的自由转动。异步电动机的空气隙较其他类型的电动机气隙要小,一般为0。2mm～2mm。 三相异步电动机外形有开启式。防护式。封闭式等多种形式，以适应不同的工作需要.在某些特殊场合，还有特殊
的外形防护型式，如防爆式.潜水泵式等。不管外形如何电动机结构 基本上是相同的。现以封闭式电动机为例介绍三相异步电动机的结构。如图1所示是一台封闭式三相异步电动机解体后的零部件图。 1.定子部分 定子部分由机座.定子铁心。定子绕组及端盖.轴承等部件组成。 （1）机座。机座用来支承定子铁心和固定端盖。中。小型电动机机座一般用铸铁浇成,大型电动机多采用钢板焊接而成。 (2)定子铁心。定子铁心是电动机磁路的一部分。为了减小涡流和磁滞损耗，通常用0。5mm厚的硅钢片叠压成圆筒,硅钢片表面的氧化层（大型电动机要求涂绝缘漆）作为片间绝缘，在铁心的内圆上均匀分布有与轴平行的槽，用以嵌放定子绕组。 （a)直条形式(b)斜条形式
图2 笼型异步电动机的转子绕组形式 (3）定子绕组。定子绕组是电动机的电路部分，也是最重要的部分,一般是由绝缘铜（或铝)导线绕制的绕组联接而成。它的作用就是利用通入的三相交流电产生旋转磁场。通常,绕组是用高强度绝缘漆包线绕制成各种型式的绕组，按一定的排列方式嵌入定子槽内。槽口用槽楔(一般为竹制）塞紧。槽内绕组匝间.绕组与铁心之间都要有良好的绝缘。如果是双层绕组（就是一个槽内分上下两层嵌放两条绕组边)，还要加放层间绝缘。 （4）轴承.轴承是电动机定。转子衔接的部位,轴承有滚动轴承和滑动轴承两类，滚动轴承又有滚珠轴承（也称为球轴承)，目前多数电动机都采用滚动轴承.这种轴承的外部有贮存润滑油的油箱，轴承上还装有油环,轴转动时带动油环转动，把油箱中的润滑油带到轴与轴承的接触面上.为使润滑油能分布在整个接触面上,轴承上紧贴轴的一面一般开有油槽. 2.转子部分 转子是电动机中的旋转部分,如图3.7中的部件5.一般由转轴。转子铁心。转子绕组.风扇等组成。转轴用碳纲制成,两端轴颈与轴承相配合。出轴端铣有键槽，用以固定皮带轮或联轴器。转轴是输出转矩。带动负载的部件。转子铁心也是电动机磁路的一部分。由0.5mm厚的硅钢片叠压成圆
三相异步电动机结构与工作原理 三相异步电动机 实现电能与机械能相互转换的电工设备总称为电机。电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能的相互转换。把机械能转换成电能的设备称为发电机，而把电能转换成机械能的设备叫做电动机。 在生产上主要用的是交流电动机，特别三相异步电动机，因为它具有结构简单、坚固耐用、运行可靠、价格低廉、维护方便等优点。它被广泛地用来驱动各种金属切削机床、起重机、锻压机、传送带、铸造机械、功率不大的通风机及水泵等。 对于各种电动机我们应该了解下列几个方面的问题：（1）基本构造；（2）工作原理；（3）表示转速与转矩之间关系的机械特性；（4）起动、调速及制动的基本原理和基本方法；（5）应用场合和如何正确使用。 三相异步电动机的结构与工作原理 1．三相异步电动机的构造 三相异步电动机的两个基本组成部分为定子（固定部分）和转子（旋转部分）。此外还有端盖、风扇等附属部分，如图5-1所示。 图5-1 三相电动机的结构示意图 1）．定子 三相异步电动机的定子由三部分组成： 定子定子铁心由厚度为0.5mm的，相互绝缘的硅钢片叠成，硅钢片
圆上有均匀分布的槽，其作用是嵌放定子三相绕组 AX、BY、CZ。 定子绕组 三组用漆包线绕制好的，对称地嵌入定子铁心槽的相 同的线圈。这三相绕组可接成星形或三角形。 机座机座用铸铁或铸钢制成，其作用是固定铁心和绕组2）．转子 三相异步电动机的转子由三部分组成： 转子 转子铁心 由厚度为0.5mm的，相互绝缘的硅钢片叠成，硅钢片 外圆上有均匀分布的槽，其作用是嵌放转子三相绕组。 转子绕组 转子绕组有两种形式： 鼠笼式-- 鼠笼式异步电动机。 绕线式-- 绕线式异步电动机。 转轴转轴上加机械负载 鼠笼式电动机由于构造简单，价格低廉，工作可靠，使用方便，成为了生产上应用得最广泛的一种电动机。 为了保证转子能够自由旋转，在定子与转子之间必须留有一定的空气隙，中小型电动机的空气隙约在0.2~1.0mm之间。 2．三相异步电动机的转动原理 1）．基本原理 为了说明三相异步电动机的工作原理，我们做如下演示实验，如图5-2所示。
三相异步电动机详解 1、三相异步电动机的工作原理 1.1三相异步电动机转差率及公式 电动机旋转磁场转速n1与转子实际转速n之差（n1-n）称为旋转差，转速差与同步转速之比的百分比叫做转差率，用符号S表示。转差率计算公式为：S=（n1-n）/n1×100%。 转差率是异步电动机的一个重要参数，习惯上用转差率的大小来说明电动机的运行速度。电动机空载时转差率很小，即转子的转速接近同步转速。随着负载的增加，转差率也增大。就是说，转子的转差速随负载而变。三相异步电动机的额定负载运行时，其转差率很小，约为2%~6%。 1.2 通电后三相异步电动机的运行工作原理 如下示意图所示的三相异步电动机工作原理，当电机定子绕组接通三相电源后，绕组中便有三相交流电流通过，并在空间产生一个旋转磁场。设旋转磁场按顺时针方向旋转，则静止的转子同旋转磁场之间就有了相对运动，转子导体因切割磁力线二产生感应电动势。 由于转子导体构成闭合回路。因此在这电动势的作用下，转子导体内就有感应电流产生，此电流又与旋转磁场相互作用而产生电磁力，这样异步电动机的工作原理转子就顺着旋转磁场的旋转方向转动起来。 为什么叫异步电动机：上述工作原理中转子的速度总是小于同步转速，否则，转子导体与磁场之间无相对运动，也就无感应电流产生，转子也转不起来。正因
为如此，我们才把这种交流电动机叫做异步电动机。又因为这种电动机的转子电流时由电磁感应产生的，所以又把它叫做感应电动机。 1.3 三相异步电动机的工作原理（如何产生旋转磁场并转动） 三相异步电动机的工作原理是根据电磁感应原理而工作的，当定子绕组通过三相对称交流电，则在定子与转子间产生旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，在转子回路中产生感应电动势和电流，转子导体的电流在旋转磁场的作用下，受到力的作用而使转子旋转。下面，我们分析旋转磁场的产生，电动机的旋转、转差率及转向。 （1）旋转磁场产生原理 三相异步电动机的定子铁芯中放置三相结构完全相同的绕组U、V、W，各相绕组在空间上互差120°电角度，如下图所示，向这三相绕组通入对称的三相交流电，如图（b）（c）所示。下面我们以两极电动机为例说明电流在不同时刻时，磁场在空间的位置。 下图（b）所示，假设电流的瞬时值为正时是从各绕组的首端流入，（用〇中间加个×表示），末端流出（用“⊙”表示），当电流为负值时，于此相反。 在ωt=0的瞬间，iu=0，iv为负值，iw为正值，如图（c）所示，则V相电流从V2流进，V1流出，而W相电流从W1流进，W2流出。利用安培右手定则可以确定ωt=0瞬间由三相电流所产生的合成磁场方向，如图（d）①所示。可见这时的合成磁场是一对磁极，磁场方向与纵轴线方向为一致，上方式北极，下方是南极。 在ωt=π/2时，经过了四分之一周期，iu由零变为最大值，电流由首端U1流入，末端U2流出；iv仍为负值，U相电流方向与（1）时一样；iw也变为负值，W相电流由W1流出，W2流入，其合成磁场方向如图（d）②所示，可见磁场方向已经较ωt=0时按顺时针方向转过90°。 应用同样的分析方法可画出ωt=π,ωt=2/3*π,ωt=2π时的合成磁场，分别如图（d）③ ④ ⑤ 所示，由图中可明显地看出磁场的方向逐步按顺时针方向旋转，共计转过360°，即旋转了一周。
第六章三相交流异步电动机 三相的意思是有三相绕组，通入三相对称电流，每个绕组是一相。 三相异步电动机结构简单，运行可靠，制造方便，有较高的运行效率和较好的工作 特性，所以非常通用，这里就以三相异步电动机为例介绍交流电机。 6.1结构 三相异步电动机种类很多，但基本结构相同，都是由定子和转子这两大基本部分组 成的，在定子和转子之间具有一定气隙。此外，还有一些附件。 乞一轴壊』4一定予蜿组* 5-转于』6-^j 7—集电环| 8—岀线當 6.1.1定子部分 定子是用来产生旋转磁场的，三相异步电动机的定子一般由外壳、定子铁心和定子 绕组组成。 (1) 定子铁心 异步电动机定子铁心是电动机磁路的一部分，由薄硅钢片叠压而成的。每片之间绝 缘，减少了由于交变磁通通过引起的铁心涡流损耗。铁心内圆有均匀分布的槽口，用来 嵌放定子线圈。 (2) 定子绕组 定子绕组是三相电动机的电路部分，给三相钉子绕组通入对称三相电流时就会产生 旋转磁场。 三相绕组由三个彼此独立的绕组组成，每个绕组又由若干线圈连接而成。线圈由绝 缘铜/铝导线绕制 而成。每个绕组即为一相，各绕组在空间相差 120。电角度。 1 一鸦子18组』乞一難昌I
定子三相绕组的六个出线端 6 4 n n 都引至接线盒上，首端是d i ,d 2,d 3 , 末端是d 4,d 5,d 6，这六个出线端在 接线盒里的排列方式如图，可以接 成星形或三角形。 6.1.2转子部分 (1)转子铁心 是由硅钢片叠压而成的，套在转轴上，作为电动机磁路的一部分，同时用来安放转 子绕组。 (2)转子绕组 分为绕线型和鼠笼型两种，异步电动机由此分为绕组转子异步电动机与鼠笼异步电 动机两种。 ①绕线型绕组 与定子绕组一样也是个三相 绕组， 一般接成星形。三相引出 线分别接到转轴 上的三个集电环 (滑环)上，集电环与转轴 是绝 缘的。通过电刷与外电路相连， 这 就有可能在转子电路中串接电 阻或电动 势以改善电动机的运行 性能。 ②鼠笼型绕组 在转子铁心每个槽中插入一根铜条， 铜条两端的铜环(端环)把导条连接起来，称 为铜排转子。 或者是把转子导条和端环、风扇叶片等用铝液一次浇铸成型，称为铸铝转子。 笼形绕组因结构简单、制造方便、运行可靠，所以得到广泛应用。 6 込 6 D. 6 <&)
第1章电动机的基本知识 当将电能输入电动机而使其转变为机械能输出时这种运行状态称为电动状态。 电动机是各种生产机械的原动机，工农业生产、交通运输、家用电器等电气设备很多是以电动机为动力来驱动机械运转和工作，从而完成各自的使命。故电动机的性能特性决定了电气设备的优劣。 1.1 电磁基本知识 任何电动机的工作原理都是建立在基本电磁定律基础L的。为了更好地了解电动机的工作原理，有必要简单介绍一下电磁的一些基本知识和定律。 1.1.1 电流和磁场 磁体周围空间存在有磁场，能吸引附近的铁磁物质；而继电器线圈通电流后，能吸引衔铁；起重电磁铁通电流后，能吸引几吨重的钢铁。由此可见，线圈通入电流也会产生磁场。 取一根导线，把它穿过一块较大的硬纸板的小心，如图1—1所示。在纸板上均匀地撤上铁屑，当导线洒以直流电流时，例如电流从导线上端流到下端，用手指轻敲纸板，铁屑就会有规则地以导线为中心，形成许多圆环。再用一个可以自由转动的小磁针放在圆环上，当小磁针静止时，它的指向就停在圆环的切线方向上。这些圆环就是通电导线的磁力线，小磁针N极的指向就是磁力线的方向。如果将纸板沿通电导线上下移动，可以看到磁力线的形状和方向均不改变，这说明此导线各截面处的磁场相同。 图1—1 导线通电产生磁场示意图 如果改变电流的方向，从导线的下端流到上端，那么可以看到磁力线形状不变，但小磁针N极的指向与前相反，也就是说，磁场方向改变了。这表明磁力线的方向与电流的方向有关。 (2) 右手螺旋定则 由上介绍可见，电和磁之间有着密切的联系，当电流通过导体时，在它的周围就会产生磁场，靠近导体的地方，磁场强度大，远离导体的地方，磁场强度小。可以将磁场假想成由许多磁力线组成的同心圆，电流的方向与磁力线方向之间的关系可以用右手螺旋定来表示。其定义为：用右手握住导线，让大拇指的方向与电流方向一致，那么弯曲的四指就是磁力线环绕的方向，如图1—2所示。如果用导线的截面积来表示磁场的方向，如图1—3(a)表示电流向着读者而来，用表不，图1—3(b)表示电流离读者而去，用表示。