第六章 交流异步电机解剖
交流异步电机基本结构及拆装
二、交流感应电动机的定子的组成
定子
主要由定子铁心、定子绕组和机 座三部分组成。
二、交流感应电动机的定子的组成
1. 定子铁心
定子铁心
主要是作为电动机主磁路的一 部分并且用来嵌放定子绕组，为了 降低定子铁心的铁损耗，定子铁心 一般由0.35~0.50mm厚、表面涂有 绝缘漆的硅钢片叠压而成。
二、交流感应电动机的定子的组成
一、交流感应电动机的结构
交流感应电动机
电磁转矩
气隙旋转 磁场
交流异步 电动机
转子绕组 感应电流
➢ 电能转换为机械能
交流感应电动机：应用最广、需求量最大
一、交流感应电动机的结构
转子结构 笼型
绕线型
定子绕组
单相 三相
一、交流感应电动机的结构
转子结构 笼型
绕线型
• 应用较为广泛 • 结构简单且坚固 • 制造成本低 • 维护方便
2. 转子绕组
分为笼型和绕线型
在转子铁心的每个槽里嵌放一根导体， 在铁心的两端用端环连接起来，形成一个短 路的绕组。如果把转子铁心拿掉，则可看出， 剩下来的绕组形状像个松鼠笼子，因此又叫 鼠笼转子。导条的材料用铜或铝。
自己短路的绕组 笼型绕组
三、交流感应电动机的转子的组成
2. 转子绕组
分为笼型和绕线型
交流异步电机基本结构
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交流异步电机
交流感应电机
那么大家知道交流异步电机的组成结构是怎样的吗？
定子绕组
KH-XJD14纯电动车交流异步电机解剖模型
2.通过解剖和各剖面喷涂不同颜色，使内外部件的机械结构和相互之间的装配关系清楚的显现在外面。
3.设备底座架(带防震胶垫)采用1.5mm冷板冲压成形，表面经喷涂工艺处理。防震胶垫与底座用M6*4螺丝固定。
二、基本配置(每台)
序号
名称
规格型号
单位
数量
1
解剖纯电动交流电机总成
时风纯电动车交流电机
套
1
2
设备底座架(带防震胶垫)
300×200×200mm(长×宽×高)；
冷板冲压成形（厚1.5mm）；
颜色：红色等
台
1
交流电动机
第六章交流电动机电机是实现电能和机械能互相转换的旋转装置。
本章主要介绍交流电动机的基本构造、工作原理、转速与转矩之间的机械特性及起动、反转、调速及制动的基本原理和使用方法等。
6．1 三相异步电动机的构造三相异步电动机分主要由定子(固定部分)和转子(旋转部分)两个基本部分组成。
见下图三相异步电动机的定子构成：由机座和装在机座内的圆筒形铁心以及其中的定子绕组组成。
见下图三相异步电动机的转子铁心是圆柱状的，也是用硅钢片叠成，表面有冲槽，用来放置转子绕组。
转子铁心装在转轴上，轴上加机械负载。
根据构造的不同可分为鼠笼式和绕线式两种。
鼠笼式异步电动机若去掉转子铁心，嵌放在铁心槽中的转子绕组，就象一个“鼠笼”，它一般是用铜或铝铸成。
见下图绕线式异步电动机的转子绕组同定子绕组一样也是三相的，它联接成星型。
每相绕组的的始端联接在三个铜制的滑环上，滑环固定在转轴上。
环与环，环与转轴之间都是互相绝缘的。
在环上用弹簧压着碳质电刷。
起动电阻和调速电阻是借助于电刷同滑环和转子绕组联接，见下图6．2 异步电动机转动原理：旋转磁场1.旋转磁场的产生三相异步电动机的定子绕组嵌放在定子铁心槽内，按一定规律连接成三相对称结构。
三相绕组AX，BY，CZ在空间互成1200，它可以联接成星形,也可以联接成三角形。
当三相绕组接至三相对称电源时，则三相绕组中便通入三相对称电流i A、i B、i C：i A=I m sinωti B= I m sin(ωt－120o)i C= I m sin(ωt＋120o)电流的参考方向和随时间变化的波形图见下图。
的产生过程(见下图)：由分析可知,当定子绕组中通入三相电流后，当三相电流不断地随时间变化时，它们共同产生的合成磁场也随着电流的变化而在空间不断地旋转着，这就是旋转磁场。
这个旋转磁场同磁极在空间旋转所产生的作用是一样的。
2.旋转磁场的转向从旋转磁场可以看出，在ωt=00的时，A相的电流i A=0，此时旋转磁场的轴线与A相绕组的轴线垂直；当ωt=900时，A相的电流i A=+I m达到最大，这时旋转磁场轴线的方向恰好与A相绕组的轴线一致。
东北大学电工技术课件 第六章
W1' V2' V2 W2 V1' V1 W1
极对数 p 2
t 0
U1 V2' W1 ' U2'
W2'
U1
N
30
V1
n0
Z N
C' S
U2 W1 U2'
S
S
N
V2 U1'
U2
C S
V1' W2
Z' NHale Waihona Puke t 0 t 60
U1 '
旋转磁场极对数
p2
(3) 旋转磁场的转速 取决于磁场的极对数和电源的电流频率 p = 1时： 电流变化一个周期，旋转磁场在空间转360°
转子绕组感应电流 I 2
E2 r X
2 2 2 2
sE20 r22 ( sX 20 )2
r2 r22 ( sX 20 )2
转子电路功率因数 cos 2
r2
2 r22 X 2
结论：转子转动时，转子电路中的各量均
与转差率 s 有关，即与转速 n 有关。
cos 2
I2
E2
转子电路功率因数 cos 20
r2
2 r22 X 20
转子以转速 n 转动时 转子感应电动势频率
f 2 sf1 4.44sf1 N 2 k2 sE20
转子感应电动势 E2 4.44 f 2 N 2 k2
转子感抗 X 2 2 f 2 LS 2 2 sf1 LS 2 sX 20
U1 4.44k1 f1 N1
E20 4.44k2 f1 N 2Φ
异步电机及控制解析
n<0，T<0，反转可以运行但不能起动。
单相异步交流电动机的工作原理
2、两相绕组的旋转磁场
单相分相式：定子安放2相绕组，它们参数相同，但空间位置上相差 900电角（对称），2相对称绕组中通入大小相等，相位相差900电角的 2相对称电流。
排气风扇
什么是单相异步交流电动机
洗衣机电机
电动车电机
油烟机电机
家 用 空 调 电 机
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什么是单相异步交流电动机
单相异步电动机的优缺点
优点：结构简单，成本低廉，噪音小。 缺点：与同容量三相感应电动机相比较，体积较大，功率 因数及过载能力都较低。 故单相感应电动机只能作成小容量： 微型：几瓦～750瓦； 小型：550瓦～3700瓦。
单相异步交流电动机的结构
与三相感应电动机相似，包括定子和转子两大部分。转子 结构都是笼型的，定子铁心由硅钢片叠压而成。定子铁心上嵌 有定子绕组。
单相感应电动机正常工作时，一般只需要单相绕组即可， 但单相绕组通以单相交流电时产生的磁场是脉动磁场，单相运 行的电动机没有起动转矩。
为使电动机能自行起动和改善运行性能，除工作绕组（又 称主绕组）外，在定子上还安装一个辅助的起动绕组（又称副 绕组）。两个绕组在空间相距900或一定的电角度。
合成磁场：一个旋转磁场：n1= 60 f1
p
起动必要条件：1）定子具有空间不同相位的2个绕组
2）两相绕组中通入不同相位的交流电流，分相
单相异步交流电动机的工作原理
单相异步交流电动机的工作原理
分析： 1）转子静止时，n=0,S=1，合成转矩为0。单相感应电动机 无起动转矩，故单相异步电动机不能自行起动。
异步电动机的基本结构示意图
▪ (4) 连接： 指电动机在额定电压下， 定子三相绕 组应采用的连接方法，一般有三角形(△)和星形(Ｙ) 两种连接。有些老式电动机铭牌上标有220 V／ 380 V两种额定电压，连接标明为△／Ｙ。这种标 法表示在三相线电压为220 V时, 为三角形（△）连 接；线电压为380 V 时，为星形（Ｙ）连接。
▪ (5) 额定频率fN： 表示电动机所接的交流电源的频率，我
国电力网的频率规定为50 Hz。
▪ (6) 额定转速nN：指电动机在额定电压、 额定频率和额定
输出功率的情况下，电动机的转速(r／min)。
▪ (7) 绝缘等级：指电动机绕组所用的绝缘材料的绝缘等级， 它决定了电动机绕组的允许温升。 电动机的允许温升与绝 缘等级的关系见下表。 绝缘等级是由电动机所用的绝缘材 料决定的。 按耐热程度不同， 将电动机的绝缘等级分为A、 E、 B、 F、 H、 C等几个等级， 它们允许的最高温度如 下表所示。
三相定子绕组中通入交流电后， 便在空间产生旋转磁 场， 在旋转磁场的作用下， 转子将作切割磁力线的运动 而在其两端产生感应电动势， 感应电动势的方向可根据 右手螺旋法则来判断。 由于转子本身为一闭合电路， 所 以在转子绕组中将产生感应电流， 称为转子电流， 电流 方向与电动势的方向一致， 即上面流出， 下面流进。
▪ (9) 温升：温升是指在规定的环境温度下， 电动机各部分 允许超出的最高温度。 通常规定的环境温度是40 ℃， 如 果电机铭牌上的温升为70 ℃， 则允许电机的最高温度可 以是40+70=110 ℃。 显然, 电动机的温升取决于电机的 绝缘材料的等级。 电机在工作时， 所有的损耗都会使电 机发热， 温度上升。 在正常的额定负载范围内， 电动机 的温度是不会超出允许温升的， 绝缘材料可保证电机在 一定期限内可靠工作。 如果超载， 尤其是故障运行， 则 电机的温升超过允许值， 电机的寿命将受到很大的影响。
三相交流异步电动机结构及工作原理
二、三相交流异步电动机的旋转原理
归纳：
只要三相异步机的对称三相定子绕组中通入对称三 相交流电，就会在定子和转子之间的气隙中产生一个随 时间变化的旋转磁场。
二、三相交流异步电动机的旋转原理
2. 转子的旋转过程
在电动机对称三相定子绕组中通
× A × F Z n1
N
入对称三相交流电流 产生气隙旋转磁场
5. 三相电动机的转子
笼型转子
转子铁芯
转子绕组（铸铝或铜条） ~380V
鼠笼式转子——笼型转子异步电动机
M 3~
电机符号
一、三相交流异步电动机的结构 ~380V
5. 三相电动机的转子
转子铁芯
绕线转子
绕线电机符号
结构简图
等效电路
绕线式转子——绕线转子异步电动机
二、三相交流异步电动机的旋转原理
1.三相异步电动机旋转磁场的产生
s n1 n 1000 975 0.025
n1
1000
三相异步电动机起动瞬间的转差率。
起动瞬间转子的转速n=0r/min 。
s n1 n 1000 0 1
n1
1000
分享完毕，谢谢!！
N
Y
×
C
S
B
×
×X
观察电流波形图及电机示意图可看出，合成磁场的转向取决于三 相电流的顺序。
二、三相交流异步电动机的旋转原理
i ωt =360°
0
ωt
ωt =360°时电流和磁场情况
A×
×
Y
N
Z n1
B
×ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
CS
X
电流随时间变化一周，电动机的气隙磁场在空间的位置也顺时 针旋转了360°。表明磁场的旋转速度与电流变化的频率有关。
异步电动机分解图
图1-1三相异步电动机的分解图一、三相异步电动机的结构(一)定子（静止部分）1.定子铁心: 定子铁心的作用是作为电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。
2.定子绕组:定子绕组的是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。
主要绝缘项目有以下三种：（1）对地绝缘（2）相间绝缘（3）匝间绝缘接线盒(△接法)定子三相绕组的接线方式（1）星形接法(Y接)（2）三角形接法(△接)3.机座（二）转子（旋转部分）转子是电动机的旋转部分，包括转子铁心、转子绕组和转轴等部件。
1.转子铁心作用:电机磁路的一部分，并放置转子绕组。
一般用0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组。
2.转子绕组作用是切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。
根据构造的不同分为鼠笼式转子和绕线式转子。
如图1-5所示。
图1-5转子绕组（1）鼠笼式转子：若去掉转子铁心，整个绕组的外形像一个鼠笼，故称笼型绕组。
小型笼型电动机采用铸铝转子绕组，对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。
如图1-6所示。
图1-6笼型转子a）笼型绕组 b) 转子外形 c) 铸铝笼型转子（2）绕线式转子：绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕组，一般接成星形，三个出线头接到转轴的三个集电环（滑环）上，再通过电刷与外电路联接，如图1-7所示。
图1-7绕线式转子异步电动机的转子接线示意图a）接线图 b)提刷装置3. 转轴用以传递转矩及支撑转子的重量，一般由中碳钢或合金钢制成。
（三）其它附件端盖、轴承、轴承端盖、风扇二.铭牌图1-8 三相异步电动机铭牌1.型号Y90L—42.额定功率PN指电动机在额定运行状态下运行时电动机轴上输出的机械功率，单位为KW。
式中，UN1、IN1、ηN、cosφN分别为电动机额定的线电压、线电流、效率、功率因数。
3.额定电压UN1指电动机在额定运行状态下运行时定子绕组所加的线电压，单位为V或KV。
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电角度。若电机有p对磁极，电机 圆周期按电角度计算就为p×360°
。
电角度=p×机械角度。
（3）、节距y与极距 一个线圈的两个有效边所跨定子内圆上的距离称
为节距。每个磁极沿定子铁心内圆所占的范围称为
极距。 y的绕 组为整距绕组， 的y绕组为短距
绕组。 （4）、每极每相槽数q
每一个极下每相所占有的槽数称为每极每相槽数 ，以q表示。
Q — 定子槽数； p — 极对数； m — 相数。
（5）、槽距角
相邻两槽之间的电角度称为槽距角。
此角亦是相邻槽中导体感应电动势的相位差。 （6）、相带
※直流电动机 ※交流电动机 ▲同步电动机
▲异步电动机 ●鼠笼型 ●线绕型
二、三相异步电动机的基本结构
分为两个基本部分：
定子（固定部分） 转子（旋转部分）
气隙
转子
鼠笼式 绕线式
构成：由机座、铁心和定子绕组组成
机座是用铸铁或铸刚制成，铁心由 互相绝缘的硅钢片叠成，内圆周表面 冲有槽，用以放置对称三相绕组；
特点：绕组的线圈数等于槽数。 主要优点： （1）可以选择最有利的节距，并同时采用分布绕组，
以改善电动势和磁动势的波形； （2）所有线圈具有相同的尺寸，便于制造；
按每极每相所占的槽数是整数还是分数，有整 数槽和分数槽之分等。
1、三相异步电动机定子绕组的几个基本概念
（1）、线圈 它有两个引出线，一个叫首端，另一个叫末端 ，在简化实际线圈的描述时，可用一匝线圈来等 效多匝线圈，其中，铁心槽内的直线部分称为有 效边，槽外部分称为端部。
（2）、电角度与机械角度 机械角度--电机圆周在几何上分成 360°。
对高压电动机：
定子绕组只有三根出线，只要电源电压符合电 动机铭牌电压值便可使用。
6.2 定子绕组
6.2.1、定子绕组的分类 按相数分，有单相、两相和三相绕组； 按槽中绕组数量的不同，有单层、双层和单双
层混和绕组； 按绕组端接部分的形状分，单层绕组有同心式
、交叉式和链式之分；双层绕组有叠绕组和波绕 组之分；
→定子三相绕组应施加的线电压
UN = 380V 单位：V或KV
型号 电压 转速
Y132S－6 380 V 960r/min
三相异步电动机
功 率 3 kW 电 流 7.2 A 功率因数 0.76
频 率 50Hz 联 结Y 绝缘等级 B
4、额定电流IN
IN = 7.2A →定子三相绕组的额定线电流，单位：A
三相异步电动机
功 率 3 kW 电 流 7.2 A 功率因数 0.76
频 率 50Hz 联 结Y 绝缘等级 B
1、型号 Y132S－6 2p = 6 →n1 = 1000 r/min
2、额定功率PNY系列机异座步中机机心座高长度度磁代极号数
PN = 3kW →轴上输出机械功率的额定值
3、额定电压UN
第六章 感应电机（异步电机）
基本要求:
1 了解三相异步电动机的结构，分清鼠笼式和绕线式两种转 子的结构特点；
2 理解三相异步电动机的铭牌数据的意义； 3 理解旋转磁场和三相异步电动机的工作原理； 4 掌握三相异步电动机改变转子转向的方法； 5 理解三相异步电动机的转矩和功率平衡关系； 6 理解三相异步电动机的工作特性；
每相绕组在一个极距中所占有的区域，以电角 度表示。 （7）、槽电势星形图 当把电机电枢上各槽内导体的基波感应电势分别 用相量表示时，这些相量将构成一个辐射星形图， 称为槽电势星形图。
三相双层绕组的槽电动势星形图
(Q 36,2 p 4)
6.2.2 三相双层绕组
通常10kW以上的三相交流电机的定子交流绕组均采用 双层绕组，双层绕组还可分为叠绕组和波绕组两类 。
7 理解三相异步电动机的机械特性以及额定状态、临界状 态和起动状态的意义；
6.1 感应电机的结构和工作原理
感应电机的主要结构 感应电机的定子绕组 感应电机的工作原理
6.1.1 三相异步电动机的基本结构
一、电机的分类:
1. 发电机 ——将机械能转换为电能； 2 .电动机 ——将电能转换为机械能。
7、额定频率
我国规定标准电源频率为50Hz
8、绝缘等级 指三相电动机所采用的绝缘材料的耐热能力，它 表明三相电动机允许的最高工作温度。
9. 联接方式 ： Y/ D接法 接线盒：
U1 V1 W1 W2 U2 V2
Y 接法：
U1 U1 V1 W1
W2 U2 V2
W1
V1 W2 U2 V2
W2
W1 V2
5、额定功率因数λN= cosN
P1N = √3 UNIN cosN
PN = ηNP1N = √3 UNIN cosNηN
6、额定转速 nN
型号 电压 转速
Y132S－6 380 V 960r/min
三相异步电动机
功 率 3 kW 电 流 7.2 A 功率因数 0.76
频 率 50Hz 联 结Y 绝缘等级 B
D接法：
U1 V1 W1 U1
Hale Waihona Puke U2 V1W2 U2 V2
对于中低压电动机：
1）如铭牌上标有“380/220V、Y/D联结”时， 表示电源电压为380V时，电机绕组采用“Y”联结； 电源电压为220V时，采用“D”联结。
2）如铭牌上标有“380V、D联结”时，表示 电机正常运行时只能采用“D”联结，但是在电动机 起动过程中可接380V电源，绕组采用“Y”联结，起 动完毕，恢复“D”联结。
鼠笼式转子 转子
轴承
转轴
绕线式转子 绕组
铁心
转轴
绕线型转子
特点：与鼠笼型转 子相比较，结构稍 复杂，价格稍贵。
应用：只在要求起 动电流小，起动转 矩大，或需平滑调 速的场合使用。
V1
U1
U2
W2
V2
集电环
W1
6.1.2 三相异步电动机的铭牌数据
型号 电压 转速
Y132S－6 380 V 960r/min
对称三相绕组有的联接成星形、有的 联接成三角形
作用： 产生旋转磁场
出线端子 铭牌数据 机座
定子绕组
构成：由铁心和绕组两部分构成
铁心也用硅钢片叠成，表面冲有槽， 装在转轴上，轴上加机械负载；因绕组 不同，可分为鼠笼式和绕线式两种。
作用：在旋转磁场作用下，产生感 应电动势或电流。
鼠笼式电动机构造简单、价格低 廉、工作可靠、使用方便