电机学 异步电机
电机学之异步电机1
例 13－2 一台 50Hz下运行的4极异步电动机，额定转速nN=1425r/min，转子电路参数R2=0.02W， X2=0.08W，定转子每相有效匝数比ke=10，当E1=200V时，求： （1）起动时，转子绕组每相的 E2、I2、cosj2 及转子频率 f2;
& I &+ 2 = I & I 1 m ki
mNk ki = 1 1 w1 m2 N 2 k w 2
& I 2 I& = 1L ki
N
n
n1
N
n
n1
F1L
n
n1
F2
n
F0
F1
n1
Fm
S
S
13－4 异步电动机电势平衡 一、定子电势平衡方程
I2 U 1 I1 F m F 1 F 1
+I ¢= I I 1 2 m
I& 1 & U 1
R1
X1s
& E 1
& ¢ E 2
¢ X2 s
R2¢
¢ I& 2
1- s ¢ R2 s
m1 , N1 , kw1 , f1
m1 , N1 , kw1 , f1
四、 T形等效电路
将感应电势用阻抗压降形式表示。 将定转子电路合并起来，合成一个完整的T形等效电路。
= E = (R + jX ) I = Z I E 1 2 m m m m m
变压器相比较，异步机的Zm要小， Z1要大。
三相异步电动机转速计算公式
三相异步电动机转速计算公式三相异步电动机在咱们的日常生活和工业生产中那可是相当常见的，您要是对电工学、电机学或者相关领域稍有了解，就肯定知道它的重要性。
今天咱就来好好聊聊三相异步电动机转速的计算公式。
先来说说三相异步电动机的工作原理。
简单来讲，就是通过三相交流电在定子绕组中产生旋转磁场，然后这个旋转磁场与转子导体相互作用，从而使转子转动起来。
那这转速到底咋算呢？咱们有个常用的公式：n = 60f / p × (1 - s) 。
这里面的“n”表示的就是电动机的转速，单位是转每分钟（r/min）；“f”呢，是电源的频率，在咱们国家一般是 50 赫兹；“p”指的是电机的磁极对数；“s”则是电机的转差率。
比如说，有一台三相异步电动机，电源频率是 50 赫兹，磁极对数是 2，转差率是 0.05。
那咱们来算算它的转速：首先，60×50÷2 = 1500 ，然后 1500×(1 - 0.05) = 1425 转每分钟。
您瞧，是不是挺简单的？我还记得有一次，在一个工厂里维修设备的时候，就碰到了一台转速不太正常的三相异步电动机。
那台机器负责带动一条生产线的运转，可突然之间，速度就慢了下来，产品的质量和产量都受到了影响。
当时我就赶紧去查看，第一步就是要搞清楚它的转速是不是符合正常的计算值。
经过一番仔细的测量和计算，发现原来是磁极对数出了问题，有一组磁极损坏了。
所以说，掌握这个转速计算公式，对于解决实际问题那可是相当有用的。
不管是在设备的选型、故障的排查，还是在优化系统性能方面，都能给咱们提供重要的依据。
再给您详细解释解释这公式里的每个部分。
电源频率“f”，就像人的心跳一样，稳定而规律，咱们国家一般就是 50 赫兹，很少有变化。
磁极对数“p”，这可就决定了电机的基本特性，磁极对数越多，转速就越慢。
转差率“s”呢，它反映了电机的实际运行状态和理想状态之间的差异。
总之，三相异步电动机转速计算公式虽然看起来有点复杂，但只要您多琢磨琢磨，多结合实际情况去运用，就会发现它其实并不难。
《电机学》课件 第五章异步电机3
5. 今有一台8极同步电机与一台4极绕线式感应电机同轴联接， 两台电机定子都接在50Hz的电源上。绕线式感应电机的转子引出 三相接线作为电源输出。求输出的电流频率是多少？
6. 在直流电机中铁耗是什么供给？感应电动机中铁耗又由什么 供给？为什么？
7.一台三相感应电动机，P=17kW, V=380V，定子绕组三角形接法， 4极，I=19A，f=50Hz，额定运行时有 定子铜耗=700W，转子铜耗 =500W，铁耗=450W,机械损耗=15W, 附加损耗=200W, 计算该机 在额定状态下的电磁转矩。
2、1 定子绕组串电抗起动
UX 1 U N a
2 k
I st UX 1 I stN U N a
2
Tst UX 2 1 ( ) 2 TstN U N a
2 k 2
R ( Xk X ) a R Xk
2、2 用Y-Δ起动器起动
UX 1 U N 3
I st 1 I stN 3
5.10 电磁转矩的三种表达式
1、物理表达式
pm1 N 1 k N1 ) ' ' Tem ( ) m I 2 cos 2 C M m I 2 cos 2 2
2、参数表达式
Tem
' R2 2 m1 pU 1 s ' R2 2 2 f 1 [( R1 ) ( X 1 X '2 ) 2 ] s
Tem
Pmec
2 n 2 (1 s )n1 ( 1 s ) 1 60 60
P2 T2
Tem T2 T0
pmec pad T0
Pmec Pmec Pem Tem ( 1 s ) 1 1
电机学第5章 异步电机基本理论
32
二、转子堵转时的电磁关系
– 异步电机正常运转时总是要旋转的，但是在转子不动
用 时，各种电磁关系也存在。先分析转子不动时的情况
，有助于理解其电磁物理过程
使 – 从电路分析角度来看，转子静止时的异步机的电路与 习 变压器副边短路时的变压器的电路相似
学 供 仅
33
– 定转子基波磁动势空间相对静止
8
定子铁心
用
转子铁心
使
习
学
供
仅
9
用 使 习 学 供 仅
10
用 定子冲片 使 习 学 供 仅
11
定子
使用 线圈 习 学 供 仅
12
用 使铭牌 习 学 机壳 供 仅
13
用 – 转子 • 转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分 使 • 转子绕组： –笼型转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导 习 条，形成一个多相对称短路绕组。 –绕线转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在 学 转子铁心槽内。 • 其他部件：轴，轴承，风扇等 供 仅
用 通大小的主要因素
– 比如，槽口宽在槽口漏磁通小；端部长，则端部
习使 漏磁通大 学
供 仅
26
用 – 励磁电流与励磁磁动势 • 异步电动机转子绕组开路时的定子电流与变压器一 使 样，由两部分组成 » 用来产生主磁通 0 的无功分量 I0r 习 » 用来供给铁心损耗的有功分量 I0a I0 I0r I0a 学 由于I0r I0a，所以I0基本为一无功性质电流，即I0 I0r 供 仅
学习 子导体感应电动势和电流。 供 3.电磁力：转子载流（有功分
量电流）体在磁场作用下受电
仅 磁力作用，形成电磁转矩，驱
动电动机旋转。
3
电机学 异步电机
5.2异步电机的基本工作原理
当异步电机定干绕组接到三相电源上时， 定子绕组中将流过三相对称电流，隙中将 建立基波旋转磁动势，从而产生基波旋转 磁场，其同步转速决定于电网频率和绕组 的极对数
这个基波旋转磁场在短路的转子绕组（若是 笼型绕组则其本身就是短路的，若绕线式转子则 通过电刷短路）中感应电动势并在转子绕组中产 生相应的电流，该电流与气隙中的旋转磁场相互 作用而产生电磁转矩。由于这种电磁转矩的性质 与转速大小相关，下面将分三个不同的转速范围 来进行讨论。
电机学
异步电机
第五章 异步电机
异步电机是一种交流电机，也叫感应电
机，主要作电动机使用。异步电动机广泛 用于工农业生产中，例如机床、水泵、冶 金、矿山设备与轻工机械等都用它作为原 动机，其容量从几千瓦到几千千瓦。日益 普及的家用电器，例如在洗衣机、风扇、 电冰箱、空调器中采用单相异步电动机， 其容量从几瓦到几千瓦。在航天、计算机 等高科技领域，控制电机得到广泛应用。 异步电机也可以作为发电机使用，例如小 水电站、风力发电机也可采用异步电机。
将式（5．13）、式（5．14）代人式 （5．1）中，得到
式（517）表明，在al。一0时，转子磁动势人的 大小、性质与a1。＝0时相同，即转子自动势矢 量民与al。无关，只是转于绕组相电动势、相电 流相对于a。。一0的工况均滞后了a1。电角度 （见式（5．15》。；这对研究转子的电气性能
无任何影响。庐于转子是通过转子磁动势而影响 走子，因此可以认定a；。等于任何值时定子方各
放置两个瑞环，分别把所有的导体伸出粮
外部分与端环联接起来。如果去掉铁心， 则剩下来的绕组的形状就像一个松鼠笼子。 这种笼型绕组可以用钢条焊接而成，见图4， 也可以用铝浇铸而成，见图5。
上海电力学院电机学期末考试题库--异步电机库
異步電機庫一、选择１三相异步电动机电磁转矩的大小和（）成正比。
⑴电磁功率；⑵输出功率；⑶输入功率，⑷总机械功率２如果三相异步电动机电源电压下降１０％，此时负载转矩不变，则转子电流Ｉ2:⑴减小；⑵增加；⑶不变。
３一台绕线式异步电动机，在恒转矩负载下，以转差率Ｓ运行，当转子边串入电阻Ｒ’＝２Ｒ2’时,则所得转差率将为（Ｒ’已折算到定子边）：⑴等于原先的转差率Ｓ；⑵三倍于原先的转差率；⑶两倍于原先的转差率；⑷在两倍与三倍之间。
４有一台两极绕线式异步电动机要把转速调上去，下列哪一种调速方法是可行的：⑴变极调速；⑵转子中串入电阻；⑶变频调速。
５三相异步电动机等效电路中的等效电阻（（１－Ｓ）／Ｓ）Ｒ2'上所消耗的电功率Ｐ＝ｍ1·Ｉ2’·Ｉ2’（（１－Ｓ）／Ｓ）Ｒ2’应等于：⑴输出功率Ｐ2；⑵输入功率Ｐ1;⑶电磁功率Ｐm；⑷总机械功率Ｐ。
６一台三相异步电动机运行在Ｓ＝０．０２时，由定子通过气隙传递给转子的功率中有：⑴２％是电磁功率；⑵２％是总机械功率；⑶２％是机械损耗；⑷２％是转子铜耗。
７三相异步电动机的磁势平衡是：⑴定、转子磁势的代数和等于合成磁势；⑵定、转子磁势的相量和等于合成磁势；⑶定、转子磁势波形在空气隙中之和等于合成磁势；⑷定、转子磁势算术差等于合成磁势。
８一台三相异步电动机转子电流Ｉ2和电势Ｅ2之相位差与（）有关。
⑴转子的转速；⑵转子磁势的转速；⑶定子磁势的转速；⑷负载的大小９异步电动机的空载电流比同容量的变压器大，其原因是：⑴异步电机的效率低；⑵因为异步电机是转动的；⑶异步电机空气隙较大；⑷异步电机漏抗较大。
１０三相异步电动机最大转矩的大小：⑴与转子电阻成正比；⑵和转子电阻无关；⑶近似和短路电抗成反比；⑷和短路电抗无关。
１１如果有一台三相异步电动机运行在转差率Ｓ＝０．２５，此时通过空气隙传递的功率有：⑴２５％是转子铜耗；⑵７５％是转子铜耗；⑶７５％是总机械功率；⑷２５％是总机械功率。
电机学第6章 三相异步电机的功率、转矩和运行性能
习 TN为额定负载转矩
TN=PN/ΩN
供学 ③ 起动点：s=1 ，n=0，转子 仅 静止，Tem= Tst 。
sm
R2
R12 X1σ X 2σ 2
Tmax
4f1 R1
m1 pU12
R12
X1σ
X
2 σ
2
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10
起动转矩的几个重要结论
用 Tst
2πf1[(R1
pm1U 12 R2' R2' )2 ( X1σ
很低；
用
使 • 随着负载电流增大，输入电流中的有功分量也增大，功率因数逐渐升
高；
习 • 在额定功率附近，功率因数达到
最大值。
学
供 • 如果负载继续增大，则导致转子
漏电抗增大（漏电抗与频率成正比
仅 ），从而引起功率因数下降。
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五、效率特性
P2
用 P2 pcu1 pcu 2 pFe p pad
供学习使 Tem
Pem 1
m1 pU12
R2 s
2f1
R1
R2 s
2
X1σ
X
2 σ
2
仅 1. Tem与U12成正比。
2. f1↑→ Tem ↓。
3. 漏电抗Xk↑→ Tem↓。
交流异步电机工作原理及检测
交流异步电机工作原理及检测异步电机是一种常见的交流电机，广泛应用于工业生产、农业机械、家用电器等领域。
本文将介绍异步电机的工作原理以及常用的检测方法。
异步电机的工作原理：异步电机是通过电磁感应原理工作的，由固定的定子和转动的转子组成。
定子上绕有三相对称的线圈，通电时产生旋转磁场。
转子上的线圈通过磁场感应产生电动势，由于转子线圈和旋转磁场的速度不同，所以产生了转动运动。
具体来说，当三相电流通过定子线圈时，各相的磁通在定子的转子中合成一个旋转磁通。
转子线圈感应到旋转磁通，产生电动势，在电动势的作用下，转子线圈形成感应电流，产生旋转力矩，使得转子旋转，从而带动负载进行工作。
异步电机的检测方法：1.测量电阻：通过测量定子线圈的电阻值，可以判断定子线圈是否断路或短路。
通常可以使用万用表进行测量。
2.检测绝缘强度：通过测量定子线圈和地面之间的绝缘电阻，可以判断绝缘效果。
一般使用绝缘电阻表进行检测，需要将定子线圈与地面相连，然后测量绝缘电阻。
3.测量定子线圈电感：通过测量定子线圈的电感值，可以了解线圈的状态。
常用的测量方法是使用LCR桥或LCR表进行测量。
4.检测转子线圈的连通性：通过测量转子线圈各相之间的电阻值，可以判断转子线圈是否连通正常。
通常可以使用万用表进行测量。
5.测量转速和震动：通过测量转子转速和电机震动情况，可以判断电机运行状态是否正常。
通常可以使用霍尔效应、光电传感器等装置进行测量。
6.功率测量：通过测量输入电流和电压，可以计算出电机的功率。
可以使用功率测试仪进行测量。
以上是一些常用的异步电机检测方法，通过对电机的各项指标进行检测和分析，可以及时发现电机故障，提高设备的可靠性和安全性。
在实际检测过程中，需要根据具体情况选择适合的检测方法和仪器设备。
电机学
第四节 三相异步电动机的型号 及额定值
1.三相异步电动机的型号
电机产品的型号一般采用大写印刷体的汉语 拼音字母和阿拉伯数字组成，它是表示电机主要 技术条件、名称和规格的一种产品代号。如中小 型三相异步电动机表示如下：
大型异步电动机表示为：
我国生产的异步电动机种类很多，Y系列是 小型鼠笼全封闭自冷式三相异步电动机，还有如 JQ2、JS、子铁心、定子绕组和机座 构成。 定子铁心是电机磁路的一部分，为了减小交变 磁场在铁心中引起的铁耗，定子铁心采用导磁性能 好、铁耗小、厚度为0.5mm的硅钢片叠压而成，叠 片间需经绝缘处理。为了嵌放定子绕组，每个硅钢 片上都冲制出一些沿圆周均匀分布、尺寸相同的槽。
图8-3
图8-4
定子绕组接线端子
2.转子
异步电动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组 成。转轴用于固定和支撑转子铁心，并输出机械功率。 转轴一般用中碳钢做材料，起支撑和固定转子铁 心及传递转矩的作用。
转子绕组是转子的电路部分，在交变的磁场中 感应电动势，流过电流并产生电磁转矩，转子绕组 分为笼型绕组和绕线型绕组两种，所以按转子结构 分类，异步电机可分为笼型电机和绕线式电机。
第三节 笼型转子的极数和相数
任何电机的定子和转子极数都应该相同， 否则，电磁转矩等于零，电机无法工作。绕线型 转子的极数，在设计时通过转子绕组的适当联结， 使其与定子极数一致。笼型转子的绕组由导条加 端环构成，与绕线型转子结构不同，其极数和相 数也有自己的特点，本节就笼型转子的极数和相 数进行讨论。
根据转差率s为正（或负）的大小，三相异步 电动机可分为电动机、发电机和电磁制动三种运 行状态。
（1）电动机运行状态 0＜ s ＜1
电磁转矩T是驱动转矩，电机作为电动机运行，将 从电源吸收(输入)的电能转变为轴上的机械能(输出)。
三相异步电机频率与转速的关系
三相异步电机频率与转速的关系
三相异步电机是一种常见的电动机，其转速与频率之间存在一定的关系。
根据电机学原理，三相异步电机的转速n与电源频率f之间的关系可以表示为：
n = 60f / p
其中，n表示电机的转速（单位为转/分钟），f表示电源的频率（单位为赫兹），p表示电机的极对数。
从这个公式可以看出，当电源频率f保持不变时，电机的转速n与极对数p成反比。
也就是说，如果电机的极对数增加，那么电机的转速就会降低；反之，如果电机的极对数减少，那么电机的转速就会提高。
此外，需要注意的是，三相异步电机的额定转速通常是指电机在额定工作状态下的转速。
在实际应用中，为了保证电机能够稳定运行并满足负载需求，通常会通过调整电源频率或电机参数来控制电机的转速。
例如，可以通过变频器来改变电源频率，从而实现对电机转速的调节。
三相异步电机的转速与电源频率之间存在一定关系，可以通过调整电源频率或电机参数来实现对电机转速的控制。
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Y 接法： UNUN 3,ININ 3UNINcosNN 16
三相异步电动机铭牌数据
型号: 用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。 例如： Y 132 M－4 磁极数( 极对数 p = 2 ) 机座长度代号
机座中心高（mm） 三相异步电动机 教材表8.8.1中列出了各种电动机的系列代号。
17
异步电动机产品名称代号
23
13.2 异步电机的三种运行状态
1、感应电动机的模型
n0 f n
N
ei
S
感应电动机的模型
磁铁
闭合 线圈
24
2、异步电机作为电动机状态运行
定子三相绕组通入三相交流电
vA n0
Y NZ
F
旋转磁场
n1 60f1 p
(转/分）C
F
S
B
方向:顺时针
X
切割转子导体 Blv
右手定则
感应电动势 E20
感应电流 I2 旋转磁场
15
感应电动机的型号及其额定数据
异步电动机 短铁心
例： Y 132 S - 4
铭 牌
机座中心高 极数 度(mm)
•额定值:正常运行时的主要数据指标 UN (V)、IN(A)、PN(kW)、nN(r/min)、fN(Hz) 、ηN、cosφN等
•额定电压/额定电流/额定功率的关系
△接法：UNUN,ININ 3PN 3UNINcosNN
下电机的线电流为 6.73A；三角形联结下线电
流为 11.64A。两种接法下相电流均为 6.73A 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 3UNINcos
P2
鼠笼电机
P1
=72~93％
21
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。
14
三、三相感应电动机的额定值
（1）额定功率PN［kW］：额定工况下从轴上输出的机
械功率；
（2）额定电压UN［V］：定子绕组引出端的线电压； （3）额定电流IN［A］：定子绕组中的线电流； （4）额定频率fN［Ｈz］：一般为50Hz； （5）额定转速nN［r/min］：额定工况下的转子转速。
P N3 U N INNcoN s
产品名称 异步电动机
新代号 Y
绕线式异步电动机
YR
防爆型异步电动机
YB
高起动转矩异步电动机 YQ
汉字意义 异 异绕 异爆 异起
老代号 J、JO JR、JRO JB、JBO JQ、JQO
18
接法:
定子三相绕组的联接方法。通常
W2 U2 V2 电机 3 容 k W 量 Y 联结
U1 V1 W1 电机 4 容 kW 量 联结
B
★同步转速n1
同步转速n1是由定子对称三相绕组施以三相对称电压，流过
三相对称电流而产生的。它与电网频率f1及电机极对数p的关
系为：
n1
60 f1 p
☆
★感应电势和电磁转矩
旋转的气隙磁场切割转子导体，在转子导条中产生感应电 势，其大小与转子导体所处的气隙磁密、转子导体有效长度 、及转子导体与旋转的气隙磁场的相对切割速度的关系为：
2
第十三章 异步电机的基本理论
重点：
1、（难点）理解： 转子感应电势、电流的频率，转子 磁势与定子磁势的关系；
2、理解频率折算、绕组绕组折算的概念；
3、会画异步电机T形等效电路，熟练计算功率、转矩、损
耗等。
3
13.1 异步电机的结构及额定值
一、感应电动机的分类
1、按定子绕组供电电源相数分
➢ 单相感应电动机（家用） ； ➢ 三相感应电动机（大多数） ； ➢ 两相感应电动机（控制电机）。
第四篇：异步电机
• 原理：与变压器相似 • 应用：主要作电动机运行（单相、三相） • 优点：结构简单、运行可靠、制造容易、成本低 • 缺点：功率因素低、调速比直流电机复杂
1
第十三章 异步电机的基本理论
★用途：异步电机主要用作电动机，是应用最广泛的一 种电动机，厂矿企业，交通工具，娱乐，科研，农业生产 ，日常生活都离不开异步电动机。
绕线式绕组与定子绕组相似，其连接示意图如下：
13
4、感应电动机的气隙
感应电动机的气隙比同容量的直流电机小得多，一般 仅为0.2~1.5mm。
气隙大小对电动机的影响很大，气隙过大将增大励磁 电流分量，使电动机功率因数变差；但气隙过小将使装配 困难，运行不可靠，磁场高次谐波分量增强，从而使附加 损耗增强及起动性能变差。
9
3、感应电动机的转子
感应电动机的转子由转轴、转子铁芯和转子绕组组成 。 （1） 转子铁心
笼型
线绕式
10
（2）转子绕组 笼型
线绕式
转子绕组的作用是产生感应电动势、产生电流并产生电磁 转矩。
11
笼型转子 绕线式转子
12
笼型绕组是在转子铁芯的每个槽内放一根导体，在伸出 铁芯的两端用导电环分别将所有导条连接起来，形成一个 自行闭合的短路绕组。
2、按转子绕组结构分
➢ 笼型感应电动机(结构简单、制造容易、运行可靠。 ）
▪单笼； ▪双笼 ▪深槽式 ➢ 绕线式(起动、制动、调速性能好。）☆
4
二、三相感应电动机的基本结构
1、感应电动机总体结构
5
6
7
2、定子 定子由定子铁芯、定子绕组和机座、端盖等组成。
（1）定子铁心
8
（2）定子绕组
（3）机座与端盖
说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或低 于额定值的 5% 。因为在电动机满载或接近 满载情况下运行时，电压过高 或过低都会使 电动机的电流大于额定值, 从而使电动机过热。 三相异步电动机的额定电压有380V，3000V, 及6000V等多种。
20
电流:
电动机在额定运行时定子绕组的线电流值。
例如： Y / 6.73 / 11.64 A 表示星形联结
接线盒
U1
W2 U2 V2
W2 U2
V2
W1
Y 联V结1 U1 V1 W1
W2 U1
W2 U2 V2
W1 V2
V1 U2 U1 V1 W1
联结 19
电压: 电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值。
例如：380/220V、Y/ 是指线电压为 380V 时 采用 Y联结；线电压为 220V 时采用 联结。
cos
注意：实用中应选
择容量合适的电机，
防止出现 “大马拉
O
额定转速: PN
P2 小车” 的现象。
电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。
22
额定转 sN差 n0n 率 0nN
如： n N =1440 转/分
sN = 0.04
绝缘等级: 指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分 为A、E、B、F、H五级，A级最低(105ºC)，H 级最高(180ºC)。