比，即：
T K T I 2 cos 2
cos
式中 KT 2 的表达
是 一 个与 式及 与
电动 机 结构 有关 的 常数 。将 I2 U1 的关系式代入上式，得三相异
、 步
电动机电磁转矩公式的另一个表示式：
T K
sR2U
2 1
R
2 2

(sX 20 ) 2
式中 K 是一常数。可见电磁转矩 T 也与转差率 s 有关，
忽略R1和X1上的压降，则：U1 E1
U1 E1 4.44 f1N1m
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2．转子电路分析
e2

i2 R2

(e 2 )

i2 R2

L 2
di2 dt
E2 I2R2 (E 2 ) I2R2 jI2 X 2
i1
+ u1 －
e1 eσ1
定子
转子
电阻
电刷 滑环
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7.3.2 三相异步电动机的调速
三相异步电动机的转速：
n

(1
s)no

(1
s)
60 f1 p
1．变极调速
通过改变电动机的定子绕组所形成的磁 极对数p来调速。因磁极对数只能是按1、 2、3、…、的规律变化，所以用这种方 法调速，电动机的转速不能连续、平滑 地进行调节。
第7章 电动机 学习要点
三相异步电动机的转动原理 三相异步电动机使用方法 三相异步电动机的运行和控制方法 三相异步电动机的机械特性 单相异步电动机的转动原理 直流电动机的转动原理 步进电动机的转动原理
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第7章 电动机
7.1 三相异步电动机的结构及转动原理 7.2 三相异步电动机的电磁转矩和机械特性 7.3 三相异步电动机的运行与控制 7.4 三相异步电动机的选择与使用 7.5 单相异步电动机 7.6 直流电动机 7.7 步进电动机
因数也都与转差率 s 有关，如图所示。
I2，cos 2
I2
cos 2
1s
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7.2.2 三相异步电动机的电磁转矩
三相异步电动机的电磁转矩 T 是由旋转磁场的每极磁通
与转子电流 I2 相互作用而产生的，故电磁转矩与转子电 流的有功分量 I 2 cos 2 及定子旋转磁场的每极磁通 成正
并且与定子每相电压 U1 的平方成正比，电源电压对转矩影
响较大。同时，电磁转矩 T 还受到转子电阻 R2 的影响。
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7.2.3 三相异步电动机的机械特性
T Tmax
Tq TN
n n0 a nN
b
O
sm
1s
(a) T=f(s)曲线
O
c
TN Tq Tmax T
(b) n=f(T)曲线
1．起动转矩
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7.3.3 三相异步电动机的反转
因为三相异步电动机的转动方向是由旋转 磁场的方向决定的，而旋转磁场的转向取 决于定子绕组中通入三相电流的相序。因 此，要改变三相异步电动机的转动方向非 常容易，只要将电动机三相供电电源中的 任意两相对调，这时接到电动机定子绕组 的电流相序被改变，旋转磁场的方向也被 改变，电动机就实现了反转。
i2 e2 eσ2

f2

p(no n) 60

no n no

pno 60
sf1
E2 4.44 f2N2m 4.44sf1N2m sE20
E 20 4.44 f1 N 2 m 为n 0 即s 1 时的转子电动势。
X 2 2L2 2f2L 2 2sf1L 2 sX20
电动机停车时将三相电源中的任意两相对调， 使电动机产生的旋转磁场改变方向，电磁转矩 方向也随之改变，成为制动转矩。 注意：当电动机转速接近为零时，要及时断开 电源防止电动机反转。 特点：简单，制动效果好，但由于反接时旋转 磁场与转子间的相对运动加快，因而电流较大 。对于功率较大的电动机制动时必须在定子电 路（鼠笼式）或转子电路（绕线式）中接入电 阻，用以限制电流。
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Φ
n0
F ×
M
3～
n
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3．发电反馈制动
电动机转速超过旋转磁场 的转速时，电磁转矩的方 向与转子的运动方向相反， 从而限制转子的转速，起 到了制动作用。因为当转 子转速大于旋转磁场的转 F 速时，有电能从电动机的 定子返回给电源，实际上 这时电动机已经转入发电 机运行，所以这种制动称 为发电反馈制动。
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7.3 三相异步电动机的 运行与控制
7.3.1 三相异步电动机的起动
1．直接起动
直接起动是利用闸刀开关或接触器将电动机直 接接到额定电压上的起动方式，又叫全压起动。 优点：起动简单。 缺点：起动电流较大，将使线路电压下降，影 响负载正常工作。 适用范围：电动机容量在10kW以下，并且小 于供电变压器容量的20％。
ωt
O
120° 240°
360°
A
A
A
×
·
Y×
·Z Y
× Z Y·
Z
× C
· BC · ·
X
(a) ωt = 0°
X
(b) ωt = 120°
BC
×B ×
X
(c) ωt = 240°
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结论：
(1)在对称的三相绕组中通入三相电流，可
以产生在空间旋转的合成磁场。
(2)磁场旋转方向与电流相序一致。电流相
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电动机在正常运转时，其转速n总是稍低 于同步转速no，因而称为异步电动机。又因 为产生电磁转矩的电流是电磁感应所产生的 ，所以也称为感应电动机。
异步电动机同步转速和转子转速的差值与 同步转速之比称为转差率，用s表示，即：
s no n 100% no
转差率是异步电动机的一个重要参数。 异步电动机在额定负载下运行时的转差率约 为1%~9%。
U1 V1 W1 U1 V1 W1 W2 U2 V2
U2 V2 W2 (a) 星型连接
U1 V1 W1
U1 V1 W1
W2 U2 V2
U2 V2 W2
(b) 三角形连接
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7.4.2 三相异步电动机的选择
合理选择电动机关系到生产机械的安 全运行和投资效益。可根据生产机械所需 功率选择电动机的容量，根据工作环境选 择电动机的结构形式，根据生产机械对调 速、起动的要求选择电动机的类型，根据 生产机械的转速选择电动机的转速。
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例：有一台 4 极感应电动机，电压频率为 50 Hz，
转速为 1440 r／min，试求这台感应电动机的转差率。 解：因为磁极对数p 2 ，所以同步转速为：
no

60 f1 p

60 50 2
1500 r/min
转差率为：
s no n 100% 1500 1440 100% 4%
Δ接运行
Y 接起动
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自耦降压起动：利用 三相自耦变压器将电 动机在起动过程中的 端电压降低，以达到 减小起动电流的目的。 自耦变压器备有40％、 60％、80％等多种抽 头，使用时要根据电 动机起动转矩的要求 具体选择。
起动 运行
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绕线式异步电动机转子绕组串入附加电阻 后，既可以降低起动电流，又可以增大起 动转矩。
第二台：
TN
9550 PN nN
9550 7.5 49.4 N m 1450
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3．最大转矩
对 应 于 最 大 转 矩 的 转 差 率 sm 可 由
dT ds
0 求得，为sm
R2 X 20
。最大转矩为：
Tm a x

K
U
2 1
2X 20
过载系数：
Tmax
TN 一般三相异步电动机的 1.8 ~ 2.2 。
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7.1 三相异步电动机的结 构及转动原理
7.1.1 三相异步电动机的结构
三相异步电动机由定子和转子构成。定子和转 子都有铁心和绕组。定子的三相绕组为AX、 BY、CZ。转子分为鼠笼式和绕线式两种结构。 鼠笼式转子绕组有铜条和铸铝两种形式。绕线 式转子绕组的形式与定子绕组基本相同，3个 绕组的末端连接在一起构成星形连接，3个始 端连接在3个铜集电环上，起动变阻器和调速 变阻器通过电刷与集电环和转子绕组相连接。
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7.1.2 旋转磁场的产生
把三相定子绕组接成星形接到对称 三相电源，定子绕组中便有对称三相电 流流过。
iA 2I p sin t iB 2I p sin(t 120) iC 2I p sin(t 120)
iA
A
ZX
iB C
Y
B
iC
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i
iA
iB
iC
跳 动 ： 在 起 动 时 将 定 子绕组连接成星形，通电后电 动机运转，当转速升高到接近 额定转速时再换接成三角形。 适用范围：正常运行时定子绕 组是三角形连接，且每相绕组 都有两个引出端子的电动机。 优点：起动电流为全压起动时 的1／3。 缺点：起动转矩均为全压起动 时的1／3。
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7.3.4 三相异步电动机的制动
1．能耗制动
电动机定子绕组切断三相电源后迅速接通直 流电源。感应电流与直流电产生的固定磁场 相互作用，产生的电磁转矩方向与电动机转 子转动方向相反，起到制动作用。 特点：是制动准确、平稳，但需要额外的直 流电源。
Φ
+ －F
n0=0
×
M
3～
n
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2．反接制动