三相鼠笼型异步电动机(终)课件

定义（ n0- n ）为转差，把转差与同步转速n0 之比的百分值 叫做转差率S。即：
S= （ n0 -n ）/ n0 *100%
N
如果用一原动机或其它
T
转矩去拖动异步电动机，
使它的转速超过同步转速，
n >n0 ,S<0,旋转磁场切割转
n0
子导体的
n
方向相反，导体中的电动势与电流方向都反向。由左手 定则知电磁力与旋转磁场和转子的旋转方向相反，这是制动 转矩。这时原动机对异步电动机输入机械功率，而通过电磁 感应由定子向电网输送电功率，电动机处在发电机状态。
每一相绕组都有首端，又有末端，以A相为例，则三相绕组A-X、 B-Y、C-Z、在空间上分布为A-Z-B-X-C-Y共有六部分，即总的 绕组应分为六部分，分属AZBXCY，每一部分在每极下占有的 电角度称为相带，一般用600相带
N
S
N
S
A Z B X C Y A ZB X C Y 600
每极每相槽数q
第四章 三相异步电动机原理
• 4.1 三相异步电动机的基本工作原理与结构 • 4.2交流电机绕组 • 4.3交流电机的感应电动势 • 4.4交流电机绕组的磁动势 • 4.5三相异步电动机的空载运行 • 4.6三相异步电动机的负载运行 • 4.7三相异步电动机的等效电路和向量图
4.1三相异步电动机的基本工作原理与结构
对双层绕组而言，每个相绕组有2p个线圈组，每个相绕
组串联匝数为
N

2p a
qNy
所以双层绕组相电动势基波的有效值为
E 1 2 a p E q ( y 1 ) 2 a p 4 . 4 f 1 q 4 y k W 1 N 1 4 . 4 f 1 2 p 4 a y k q W 1 1 N 4 . 4 f 1 N 4 W 1 1

转子 = 转子铁心 + 转子绕组 + 轴承
08.08.2020
由0.5mm厚,两面涂有绝缘漆 的硅钢片叠成,在其外圆冲有 均匀分布的槽,槽内嵌放转子 绕组,转子铁心装在转轴上.
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三相异步电机的类型
1、检修前准备
三相异步电 机
同,分为:
鼠笼型异步 电机
绕线型异步 电机
笼型绕组为自行闭合 的对称多相绕组,它由 插入每个转子槽的导
1、检修前准备
n0 f n
N
ei
S
结论：1. 线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致
n n 2. 线圈比磁场转得慢
0
异步
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三相异步电动机 的工作原理
1、检修前准备
旋转磁场的产生 异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极
(•)电流出
Y C
n A 0
Z
B X
iA Im sint
iB Im sint 120
iC
Im sint iA iB
240 iC
Im
t
()电流入
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三相异步电动机 的工作原理
1、检修前准备
iA
iC C
iB
A
ZX Y B
Y
t 0
C
08.08.2020
iA iB iC
Im t
A
NZ
B
S
X
合成磁场方向：
向下
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三相异步电动机 的工作原理
1、检修前准备
iA iB iC
同理分析，可得 其它电流角度下
Im
的磁场方向：
t
n 0 60

sN=
n0－nN n0
=
3 000－2 940 3 000
= 0.02
(2) 定子三相绕组为三角形联结
I1P =
IN 3
= 42.2 3
A = 24.36 A
(3) 输入有功功率
P1N= 3 UN IN N = 3×380×42.2×0.89 W = 24.8 kW
(4)
效率
N =
PN 100% = P1N
例1：三相异步电动机 p=3，电源f1=50Hz，电机额定 转速n=960r/min。
求：转差率s
同步转速：n0
60 f1 p
60 50 3
1000
r
/ min
转差率： s n0 n 1000 960 0.04
n0
1000
转矩平衡
电机输出转矩T2等于电磁转矩T减去空载转矩T0。即：
c
载的变化而自动调整，这种 s=1 能力称为自适应负载能力。
T TL Ts Tm
启动： Ts>TL (负载转矩)，电机启动
转速n，转矩T
c点：转矩达最大Tm ，转速n继续，T，沿cb走
b点：T=TL，转速n不再上升，稳定运行
若TL ，暂时T< TL,n s I2 T
例3：三相异步电动机，额定功率PN=10kW，
§6.1 三相异步电动机的结构与工
作原理
磁铁
磁场旋转
n0 f
n
N
ei
e方向用 右手定则
确定
f方向用 左手定则
确定
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 （右手定则）
磁感应强度 导线长 切割速度

14.1 异步电动机的启动性能
启动过程： 指电动机从静止到达正常工作转速的过程。
启动过程特点： 电流一般较大，转矩并不大
原因:开始时候n＝0 ，U1
R1
R2' s
2
X 1
X
' 2
2
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T CT1I2 cos2
功率因数cos2 很低
最初起动瞬间很大的启动电流引起定子 漏阻抗压降增大，主磁通约减少到额定值的一半。 一般情况:
一、转子回路串电阻启动 串入多级电阻，启动过程中采用逐级切除启动电
阻的方法。
第16页/共73页
特点和适用场合
1．起动开始时，使全部电阻均串入转子回路，随着转速 的上升，电磁转矩将减小。
2．为了缩短起动时间，通常随转速上升分级切除部分电 阻，使在整个起动过程中电动机保持有较大的电磁转矩。
3．待起动完毕后，转子绕组便被短路，转入正常运行。
第25页/共73页
2.双鼠笼式异步电动机（ Double-squirrel-cage rotor ） 上笼Top bar： 截面小，电阻大 下笼Bottom bar： 截面大，电阻小 下笼交链的漏磁 通比上笼多，漏 抗大
第26页/共73页
（1）起动时 • 转子电流的频率f2=f1，转子漏抗大于转子电阻，
第18页/共73页
工作原理：
• BP实质上是一台只有初级绕组而且铁心损耗较大 的三相变压器。BP的铁耗大就相当于Rm大。而 铁耗与磁通的频率（等于转子频率f2=sf1）的1.3 次方成正比。开始启动时，s较大，故f2较大，Rm 也较大，相当于转子电阻自动增加，则Ist减小、 Tst增大；随着启动过程的进行，n逐渐变大、s逐 渐变小，则f2变小，也就是铁耗减小，所以Rm变 小，相当于转子电阻自动变小。

三相异步电动机的工作原理
通对入称对称三相三绕相电组流三相交流电能
旋转磁场 (磁场能量)
转子绕组在磁场中 转子绕组中 受到电磁力的作用 产生 e 和 i
磁场绕组切 割转子绕组
转子旋转起来 输出机械能量
机械负载 旋转起来
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三相异步电动机的基本原理
• 基本原理——在定子绕组中，通入三相 交流电所产生的旋转磁场与转子绕组中 的感应电流相互作用产生的电磁力形成 电磁转矩，驱动转子转动，从而使电动 机工作。
便形成一个合成磁场，如图
所示，可见此时的合成磁场
是一对磁极（即二极），右
边是N极，左边是S极。
两极旋转磁场示意图
i iu
iv
0
3
三相电流波形
iw
3
iu
t
V2 U1
W2
W1 U2
V1
V2 U1
W2
W1
U2 V1
Hale Waihona Puke V2U1 W2W1 U2
V1
t= 0
Iu=Im
t =
Iv=Im
t
=
Iw=Im
• 空间120度 对称分布的三相绕组通过三相对称的交流电流时， 产生的合成磁场为极对数p=1的空间旋转磁场，每电源周期旋 转一周，即两个极距；
旋转方向：取决于三相电流的相序。
Im
i1 i2 i3
L1
i1
O
t
旋转磁场是沿着：
U1
V1
W1
L2 i2 W1
L3
i3
V2
U1
W2 U2 V2 V1
U1 W2
◆ 与三相绕组中的三相电流

能调速，进一步提高能效。
智能化控制技术
传感器技术应用
利用传感器实时监测电机 的运行状态和参数，为控 制算法提供准确的数据支 持。
控制算法优化
研究和发展先进的控制算 法，如矢量控制、直接转 矩控制等，提高电机的动 态响应和稳态性能。
网络化与远程监控
实现电机与上位机的通讯， 通过远程监控和诊断系统， 实时监测电机的运行状态 和故障预警。
改变极对数调速
通过改变电动机定子绕组的极对数来改变同步转速，实现调速。
变频调速
01
变频器的工作原理
变频器通过改变电源的频率来改变电动机的转速，从而实现调速。
02
变频器的种类
按照工作原理可分为交-直-交变频器和交-交变频器，按照输出电压的
调制方式可分为脉冲宽度调制（PWM）和脉频调制（PFM）。
03
应用领域
工业领域
广泛应用于各种类型的 机械装置，如压缩机、 泵、风机、传送带等。
农业领域
建筑领域
其他领域
用于农业机械，如拖拉 机、灌溉设备等。
用于电梯、电动工具等。
如家电、办公设备等。
02
三相鼠笼异步电动机的 启动与调速
启动方式
01
02
03
直接启动
直接将电动机的定子绕组 接入额定电压的电源，是 最简单、最经济的启动方 式。
工作原理
三相鼠笼异步电动机利用三相交流电 产生旋转磁场，该磁场与转子中的电 流相互作用，使转子转动。转子中的 电流是由磁场旋转产生的感应电流。
结构与特点
结构
三相鼠笼异步电动机主要由定子 、转子和机座组成。定子包括铁 心和三相绕组，转子包括鼠笼导 条和两端环。
特点
结构简单、运行可靠、维护方便 、价格低廉、启动性能好、过载 能力强等。

○○○
定子每相二个线圈，旋转磁场为四极。旋转磁场的磁极对数
p= 2 电流变化一周，磁场也旋转0.5周。 磁场的转速 n1=60 f 1 /2 (r/min)
返回
改变定子绕组的接线方式，可以改变异步电动机的极数。 旋转磁场的转速n1 与电动机的极数p成反比，与交流电的频率 f1 成正比。
p
1234
n1 (r/min) 3000 1500 1000 750
返回
A
N
nN
D
nm
D点：T=TL，转速n不再上升，
B 稳定运行
n > nm(AB段）： 为稳定工作区（S 较小），具有 硬特性，即电动机具有自动适应负载能力。
C
T
TL TN Tst
Tmax
电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，这
种能力称为自适应负载能力。
若TL ，暂时T< TL,n s I2 T T =TL 若TL ，暂时T> TL,n s I2 T T =TL
5 600
返回
二、转动原理
n1=0, 磁场静止，转子没有感应电流， 导体静止。
N
n1
⊙
F
n1≠0，磁场顺时针旋转。
F
S
转子产生感应电流，在磁场的作用下产 生电磁转矩，使转子转动起来，方向与 磁场方向一致。
▪ 异步电动机要转动起来，要有旋转的磁场，
对同称时三转相子电电路必须闭合。定子对称三相绕
n1
源
返回
常用的降压起动方法：
返回
Y－△换接起动
这种方法只适用于正常运转时△形连接的电动机。
Q
当S2 接起动端时，定子三相绕组Y接。
△形运行
起动电流（线电流） IstY=UP /z