4.2 三相异步电动机的工作原 理
4.2.1旋转磁场的产生
iA
A
iB
iC
Y X Z
B C
Im
i i A
iB
iC
o
t
•三相对称交流绕组通入三相对 称交流电流时，将在电机气隙 空间产生旋转磁场；（动画1 ，动画2）
()电流入 Y C X A
n0
Im
i i A
iB
iC
o
规定 i : ―+‖ i : ―–‖
Tst T Tst体现了电动机带 载起动的能力。 若 Tst > T2电机能起 动，否则不能起动。 起动能力 K st
Tst TN
O
n
4. 电动机的运行分析
T2 T2 >T n s T T =T2
n0
常用特 性段
n
达到新的平衡
T 此过程中， n 、sE2 , I2 I1 O T2 T´2 电源提供的功率自动增加。 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。
A
B
C
接线盒
A
Z Y X C B A B C Y B X A B C
Z
X Y
Z X Y Z A
C
Y 联结
联结
2、转子
转轴 转子铁心 转子绕组
0.5mm的硅钢片叠压
笼型 绕线式
Байду номын сангаас
转子: 在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或电流,产生
旋转力矩
笼型转子 (1)笼型转子 铁芯槽内放铜条，端 部用短路环形成一体。 或铸铝形成转子绕组。
起动转矩也比较大
生产成本较高
需要使用直流电源
维护要求较高
应用： 金属切削机床、起重机、 传送带、功率不大的水泵、 通风机
在全国电动机总容量中 有85％以上是三相异步 电动机。
应用：
轧钢机、龙门刨床等主传动机构 某些电力牵引和起重设备 电车及电力机车
４.1 三相异步电动机的构造与工作原理 4.1.1.构造
cos
O
6. 额定转速 电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。
PN
注意：实用中应选 择容量合适的电机， 防止出现 “大马拉 P2 小车” 的现象。
额定转差率 N s
n0 nN n0
如： n N =1440 转/分 sN = 0.04
4.2 三相异步电动机转矩与机械特性
4.2.1 转矩公式
笼型电机的各部件
1、定子
铁心：由内周有槽的0.5mm厚硅钢片 叠成。磁路的一部分
A ----X 三相绕组 B ----Y C---- Z 机座：铸铁或钢板焊接 支撑铁心和固定电机
硅钢 片
装有三相绕组的定 子
A
定子绕组
Z X Y
定子三相绕组的联接方法。通常
电机容量 3kW Y联结
电机容量 4kW 联结
第４ 章 发电机与电动机
４.1 三相异步电动机的构造与原理 ４.２ 异步电动机的转矩与机械特性 ４.３ 异步电动机的控制 ４.４车用交流发电机 ４.５ 直流电动机
第４ 章 发电机与电动机
本章要求：
1) 了解三相异步电动机的基本结构、工作原理。 2）了解三相异步电动机的机械特性，掌握起动、调速、 反转和制动。 3）了解车用交流发电机。 4）了解直流电机的基本结构和工作原理。 5）了解直流并励、他励、串励电动机的机械特性及其 应用。 6）了解直流电动机的起动、反转和调速。
t 0
2、旋转磁场的极对数P
若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端 之间互差60°，将形成两对磁极的旋转磁场。
iA
A
C
X
Y
A
Z
iC
C
X A' Z' X' C' Y' Y B' Z
B
B X C
A
B Z
iB
Y
iA
A
Y
A
iC
C
X A' Z' X' C' Y' Y B' Z
B
C
转差率s
n1 n s 100% n1
转子转速亦可由转差率求得 n (1 s)n1 异步电动机运行中: s ( 1 ~ 9 )% 例1：一台三相异步电动机，其额定转速 n=975 r/min，电源频率 f1=50 Hz。试求电动机的 极对数和额定负载下的转差率。 解： 根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转 速的关系可知：n1=1000 r/min , 即 p=3 额定转差率为
750 ( 转 / 分）
90
可见: 旋转磁场转速n1 与频率f1和极对数p有关。
4.2. 2 三相电动机的工作 原理 1. 转动原理
定子三相绕组通入三相交流电 旋转磁场
n1 60 f1 p
n
Y
A
N
n1
Z
F F
B
(转/分） C
方向:顺时针 切割转子导体
Blv
S
X
右手定则
Bli
感应电动势 E20
0
旋转磁场转速n1与极对数 p 的关系
n1 60 f1 p (转/分)
极对数
p 1
p 2
p 3
p 4
同步转速 每个电流周期 磁场转过的空间角度 ( f 1 50 Hz )
360
180
3 000 ( 转 / 分）
1 500 ( 转 / 分）
120
1 000 ( 转 / 分）
4. 2. 2 机械特性曲线
根据转矩公式 得特性曲线： 动画 T
Tmax
Ts t
TN
T K
sR2U 1
2
2 2
R2 (sX 20 )
n0
n
动画
nN
O
S N Sm
1 S
O
TN Tst Tmax
n f (T ) 曲线
T
T f ( s ) 曲线
三个重要转矩
nN 1.额定转矩TN 电动机在额定负载时的转矩。
X

N
Z

B
B
S

S
X

iB
Z
N
A
C
Y
Im
i iA
iB
iC
t
极对数 p 2
动画
0
旋转磁场的磁极对数 与三相绕组的排列有关
3、旋转磁场的转 速
p=1时
n1 6 0 f 1
旋转磁场的转速取决于磁场的极对数 N
i
(转 /分 ）
Im Im
iA
iB
iC
S
工频： f 1 50
Hz
0 o
t

3. 起动转矩 Tst
T K
2
n0 n
2 2
电动机起动时的转矩。
sR2U 1 R2 ( sX 20 )
R2U 1
2 2 2
起动时n= 0 时，s =1
Tst K
2
R2 X 20
(1) Tst U 1 , U 1 Tst
(2) Tst与 R2 有关， 适当使 R2 Tst 。对绕线式 电机改变转子附加电阻 R´2 , 可使Tst =Tmax 。
n0
n
T
P 2 πn 60
9550
P n
O
TN
额定转矩
TN 9550
PN (千瓦) nN (转 / 分)
T
(N • m)
如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型) 的额定功 率为7.5kw, 额定转速为1440r/min, 则额定转矩为
TN 9550 PN nN 9550 7.5 1440 49.7 N . m
2.最大转矩 Tmax
电机带动最大负载的能力。
T K sR 2 R 2 ( sX
2 20 2
n0
U 1
2
n
)
令：
dT dS
0
求得
s sm
临界转差率
R2 X
20
Tmax 将sm代入转矩公式，可得
Tmax K U1
2
O
T
2 X 20
转子轴上机械负载转矩T2 不能大于Tmax ，否则将 造成堵转(停车)。
第４ 章 发电机与电动机
电动机的分类：
同步电动机 交流电动机 电动机 直流电动机 异步电动机 三相电动机 单相电动机
他励、并励电动机
串励、复励电动机
实现电能与机械能相互转换的电工设备总称为电机。
发电机
机械能
电能
电动机
直流电动机的最大特点 异步电动机 优良的调速性能 构造简单、价格 便宜、工作可靠、 使用维护方便
4. 功率与效率 额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机 械功率 P2，它不等于从电源吸取的电功率 P1。
P1 3U N I Ncos

P2 P1
笼型电机
=72~93％
5. 功率因数 三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载 时约为 0.7 ~ 0.9。空载时功率因数很低，只有 0.2 ~ 0.3。额定负载时，功率因数最高。
2 2
U1
2
电磁转矩公式
T K sR2 R2 ( sX 20 )
2 2
U1
2
由公式可知
2 1. T 与定子每相绕组电压 U 1 成正比。U 1 T
2. 当电源电压 U1 一定时，T 是 s 的函数。 3. R2 的大小对 T 有影响。绕线式异步电动机可外 接电阻来改变转子电阻R2 ，从而改变转矩。