第七章

异步电动机原理

异步电动机结构、额定数据与工作原理三相异步电动机的电磁关系及等值电路

三相异步电动机的功率与转矩三相异步电动机的机械特性

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电机与拖动

7.1 异步电动机结构、额定数据与工作原理一、异步电动机的主要用途 异步电机主要用作电动机，去拖动各种生产机械。 优点:结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、 坚固耐用、运行效率较高等。 缺点:功率因数较差。异步电动机运行时，必须从电 网里吸收落后性的无功功率，功率因数总是小于1。 异步电机又叫感应电机。

N

n12015/12/25 电机与拖动

S

二、异步电动机的分类 (1)按定子相数分: ① 单相异步电动机； ② 两相异步电动机； ③ 三相异步电动机。 ① 绕线式异步电动机； ② 鼠笼式异步电动机。

(2)按转子结构分:

此外，根据电机定子绕组上所加电压的大小，又有高压 异步电动机、低压异步电动机之分。从其它角度看，还 有高起动转矩异步电机、高转差率异步电机、高转速异 步电机等等。2015/12/25 电机与拖动 3

三、异步电动机的主要结构

异步电动机在结构上也是由定子、转子、气隙组成。 p209

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1、异步电动机的定子： 异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组 三个部分组成的。

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2、异步电动机的转子： 由转子铁心、转子绕组和转轴组成的 转子铁心：是电动机磁路的一部分，它用0.5mm厚 的硅钢片叠压而成。铁心固定在转轴或转子支架上， 整个转子的外表呈圆柱形。 转子绕组：分为笼型和绕线型两类。 1)笼型转子：

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2)绕线型转子：绕线型转子的槽内嵌放有用绝缘导线组 成的三相绕组，一般都联接成Y形。转子绕组的三条引线 分别接到三个滑环上，用一套电刷装置引出来，如图所示。 这就可以把外接电阻串联到转子绕组回路里去，以改善电 动机的启动性能或调节电动机的转速。

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四、 异步电动机的铭牌数据 (1)额定功率 PN 指电动机在额定运行时轴上输出的 机械功率，单位是kw。 (2)额定电压 UN 指额定运行状态下加在定子绕组 上的线电压，单位为V。 (3)额定电流IN 指电动机在定子绕组上加额定电压、 轴上输出额定功率时，定子绕组中的线电流，单 位为A。 (4)额定频率f 指我国规定工业用电的频率是50Hz。 (5)额定转速n N 指电动机定子加额定频率的额定电 压，且轴端输出额定功率时电机的转速，单位为 r/min 。 (6)额定功率因数 cos N 指定子边的功率因数。2015/12/25 电机与拖动 8

如何根据电机的铭

牌进行定子的接线？(1)当电动机铭牌上标明“电压380/220V,接法Y/△” 时，这种情况下，究竟是接成Y或△,要看电源电压 (线电压)的大小。如果电源电压为380V,则接成Y 接；电源电压为220V时，则接成△接。 (2)当电动机铭牌上标明“电压380V,接法时△”时， 则只有这一种△接法。但是在电动机起动过程中，可 以接成Y接，接在380V电源上，起动完毕，恢复△接 法。

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五、异步电动机的工作原理 旋转磁场n1 导体切割磁力线 产生e,I 通电导体在磁场中受力 T 转子转动n n<n1

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异步电动机转差率s:

n1 n s n1在正常情况下，异步电动机的转子转速总是略低于旋转 磁场的转速(同步转速)。转差率是一个表征异步电动 机运行状态的一个基本参数。感应电动机的转速随负载 的变化而变化。

n与s一一对应2015/12/25 电机与拖动 11

7.2 三相异步电动机的电磁关系及等值电路

电磁过程基本方程

转子静止时的异步电动机

转子转动的异步电动机

等值电路2015/12/25 电机与拖动 12

一、异步电动机(YD)运行时的电磁过程

(一)转子静止时的YD(n=0)(什么情况下转子会静止？)以绕线式YD为例

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由于整个分析过程是完全对称的，所以在分析时仅以A相为 例来进行讲解。由电流产生的旋转磁场的磁动势的特点： 1)幅值：

3 4 2 Nkdp1 F0 I0 2 2 p

2)转向：3)转速：

60 f电 n1 p2015/12/25 电机与拖动 14

a.转子开路时的工作情况

旋转的 1

E1 4.44 f1 N1kdp1 1 E2 4.44 f 2 N 2 kdp 2 1电压变比： N1k dp1 E1 ke E2 N 2 k dp 2

n1 f1 p 60f电 n1 60 p

f1 f电

而转子静止 f 2 f1 f电YD, B的I 0的区别2015/12/25 电机与拖动 15

电压方程式：

E I R E U 1 1 0 1 s1 I R jI X E1 0 1 0

1

I (R jX ) E 1 0 1 1 I Z E1 0 1

U2 E 22015/12/25 电机与拖动

定子一相漏 阻抗

b.转子堵转时的电磁关系1.物理过程:

E 2 I 2 (r2 R2 ) jX 2

r2

60 f 2 F (旋转) n2 n1 2 p.

I 0 I12015/12/25 电机与拖动 17

.

.

2.磁势平衡 U1 E1 4.44 f1N1kdp1 1 1 C

F F F 1 2 0m2 4 2 N 2 kdp 2 3 4 2 N1kdp1 I1 I2 2 2 p 2 2 p 3 4 2 N1kdp1 I0 2 2 . p . . I2 I 1 I 0 ( ) ki

其中ki 2015/12/25

3N1kdp1 m2 N 2 kdp 2

3 ke m2

I2 ki 电流变比： I1

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(二)三相异步电动机转子旋转时的电磁关系

n1 n s n1

通常sN 0.02 ~ 0.06(nN 接近n1) n p p(n1 n) n1 f2 sf1,f 2 (1

~ 3) Hz 60 60 n1 转子边各量均要发生变化2015/12/25 电机与拖动 19

E2 s 4.44 f2 N2kdp 2 1 4.44sf1 N2 kdp 2 1 sE2X 2 s l 2 f 2l 2 sf1l sX 2I 2s.

E2 s (实际工作时转子外接电阻r2为0) R2 jX 2 s

.

cos 2 2015/12/25

R2 R ( sX 2 )2 2 2

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转子旋转磁动势

3 4 2 N 2 kdp 2 F2 I2s 2 2 p60 f 2 60sf1 n2 sn1 n1 n p p 相对于定子的转速为: F 2

n2 n n1.

结论:不论转子转与不转,定转子磁势在空间总是静止的, 仍可合成.

F 1 F2 s F 02015/12/25

.

.

. I 2s I1 I0 电机与拖动 ki .

.