华北电力大学电机学第18章 三相异步机的结构和基本工作原理
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第十八章三相异步电动机的结构和基本工作原理
第一节异步电动机的用途和分类
三相异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械，例如：风机、泵、压缩机、机床、轻工及矿山机械、农业生产中的脱粒机和粉碎机、农副产品中的加工机械等等。
在民用生活中，电扇、洗衣机、电冰箱和空调器等一般由单相异步电动机来拖动。
优点：
结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高并具有适用的工作特性。
缺点：
功率因数较差，电机在运行过程中必须从电网吸收感性无功功率，因此它的功率因数总小于1。
异步电动机的种类很多，从不同的角度看，有不同的分类法，常见的有：
按定子相数分
单相异步电动机两相异步电动机三相异步电动机
绕线型异步电动机
鼠笼型异步电动机按转子结构分
第二节三相异步电动机的结构
三相异步电动机的定子部分在结构上和同步电机的定子部分完全相同。
对中、小容量的低压异步电动机，通常定子三相绕组的六个出线头都引出，这样可根据需要灵活地接成“Y”形或“D”形。
U1 V1 W1U
V1 W1
1
W2 U2 V2W2 U2 V2
Y联结
D联结
三相异步电动机的转子部分结构类型主要有两种：鼠笼型和绕线型。
鼠笼型转子绕组由插入每个转子槽中的导条和两侧的短路端环构成，如果去掉转子铁心，剩余的转子绕组就像一个松鼠笼子。
鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图
下图是三相绕线型转子结构。
绕组的三个出线端子接到固定在转轴上的三铜环上，通过电刷引出。
特点：可以在转子绕组中串入附加电阻，来改善电机的起动性能或作转速调节用。
5）额定功率因数指电动机在额定负载时定子侧的功率因数；
cos N 1）额定功率（kW ）指额定运行时转轴上的输出机械功率；
N P 2）额定电压（V ）指加在绕组上的线电压；
N U 3）额定电流（A ）指定子绕组中的线电流；
N I 4）额定频率（Hz ）我国工业用频率为50Hz ；f 第三节三相异步电动机的额定值
6）额定转速（r/min ）指电机额定运行时转轴的转速；
N n 2()9550(/min)
N N N P kW T n r （N m ）7）电动机的额定输出转矩计算式为
.思考：如果转矩单位为kg m
，该如何计算？.提示：1、对于高压电动机，定子绕组只有三根出线，只要电源电压符合电动机铭牌电压值便可使用。
2、对于中低压电动机：
1）如铭牌上标有“380/220V、Y/D联结”时，表示电源电压为380V时，电机绕组采用“Y”联结；电源电压为220V时，采用“D ”联结。
2）如铭牌上标有“380V、D联结”时，表示电机正常运行时只能采用“D”联结，但是
在电动机起动过程中可接380V电源，绕组采用“Y”联结，起动完毕，恢复“D ”联结。
两极异步电动机示意图1nn <160f n p =(/min)r 定子绕组接三相电源,流过三相对称电流，气隙中产生基波旋转磁场，转速为同步速:
电动机运行时的基本电磁过程：
同步速的气隙磁场切割转子绕组，产生感应电动势并在转子
绕组中产生相应的电流；转子绕组在磁场中受到电磁
力矩作用，这个力矩驱动转子旋转，实现电动机的工作过程。
第四节三相异步电动机的简单工作原理
1n S
N
N S
1
n n <1n 两极异步电动机示意图
思考：①能否等于？何谓异步？
②电机的转向决定于什么？
n 1n 两极发电机示意图两极电机制动运行图N S 1
n 1
n n >N
S
1n 0n <
11n n s n -=由于异步电动机的转速总不等于同步速，因此在描述异步电机转速时通常采用转差率的概念。
转差率的概念定义如下：把同步速和电机转子转速之差与同步速的比值称为转差率，用表示：n 1n s
1n n 1n 转差率的概念
状态电动机发电机电磁制动
n 与s 关系
n<n
1
0<s<1
n>n
1
,s<0
n与n
1
反向，
n<0,s>1
E
1
的性质反电动势电源电动势反电动势T 的性质电磁驱动力矩电磁阻力矩电磁阻力矩
能量转换电能→机械能原动机机械
能→电能
电能+机械
能→内部损
耗（短路）。
