第七章 电工学-三相异步电动机.
Y
Z B
X
B
B'
Z
C
S
X
此种接法下，合成磁场只有 一对磁极，则极对数p=1。 极对数p=1时：
n1 60 f 60 50 3000r/ min p 1
X
将每相绕组分成两段，按上图放入定 子槽内。形成的磁场则是两对磁极。
此时同 步转速
n1
60 f 60 50 1500r/ min p 2
铁心：由内周有槽 的硅钢片叠成。 三相绕组 U1 --- U2 V1 --- V2 W1--- W2
机座：铸钢或铸铁
电工与电子技术基础
2.转子
笼型
绕线型
笼型转子
铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。 (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。
(2) 绕线型转子 同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。 转子: 在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。
电工与电子技术基础
7. 2. 2 电动机的转动原理
A
异步机的转动原理
三相对称定子绕组 中通入对称三相交流电， 即在气隙中形成一个在 时间上、空间上都随时 间变化的一个旋转磁场。 固定不动的转子导体与 旋转磁场相切割后感应 电流成为载流导体。载 流导体又和旋转磁场相 互作用，对轴生成电磁 转矩，于是电动机就顺 着同步转速的方向转动 起来。
iA iB
iC ωt
电流入 电流出
0
X
S
A
N
n1
n1
N
S
N
ωt =0时电流和磁场情况
同理可分析出其它时 刻电流的磁场转向。
t 90
t 180
t 270
A
S
n1
A
电工与电子技术基础
显然，异步电动机中旋转磁场代替了旋转磁极。
定子电流旋转磁场的方向：取决于三相电流的相序。
i iA iB iC ωt i iB iA iC ωt
－
i2 e1
+ －
－
－
e2
+
－
+
E1 、E2 频率相同，都等 于电源频率。
e 1
+ f1
e 2
f2
U1 4.44 f N 1
异步电动机每相电路
电工与电子技术基础
7. 3. 1 定子电路
1.旋转磁场的磁通 异步电动机：旋转磁场切割导体 e， U1 E1= 4.44 f 1N1 每极磁通 U
0
0
n1
n1
若要改变异步电动机的旋转方向：只需 换接其中两相的顺序即可。
电工与电子技术基础
问题与讨论
旋转磁场的极对数 和同步转速n1之间 有什么关系？
A
Y'
iA
A Z X Y
A X A' Z' C' Y' X' Z iC B' C iB Y
iA
iC
Z'
C
iB
B
C'
X'
N
B
A Y C
N
S
S
N
N Z
ω
n1
用右手定则可判断出 转子导体中感应电流 的方向如图示；
Y
B
C S
再用左手定则判断出 转子导体的受力方向 为上右下左，因此转 子顺着同步磁场n1的 方向转动。
X
问题与讨论
电动机的转速n能等于同 步转速n1吗？
ωt =0时转子电流和转子旋转情况
提示：如果 转子与旋转磁场间没有相对运动 转子不切割磁场不能生成感应电流
转子铁芯冲片
转子铁芯是也是由 0.5mm厚的硅钢片 叠 压制成，在其外 圆冲有分布的槽。 转子铁芯可嵌放转 子绕组，构成电机 磁路的另一部分。
笼形转子绕组
铸铝笼形转子
转子绕组大部分是浇铸铝笼型，大功率也有 铜条制成的笼型转子导体，构成电机电路的 一部分。由转轴输出机械能。
电工与电子技术基础
1.定子
电工与电子技术基础ຫໍສະໝຸດ 7.1 三相异步电动机的构造
鼠笼式 三相异步电动机 绕线式 转子
端盖 定子 风叶
定子
定子铁芯 定子绕组 机座 转子铁芯 转子绕组 转轴
风罩
转子
电工与电子技术基础
问题与讨论
鼠笼型电动机的定 子各部分结构和作 用如何？
鼠笼型异步机转 子各部分的结构 和作用是什么？
定子铁芯是由0.5mm厚的 硅钢片叠 压制成，在其内 圆冲有分布的槽。 定子铁芯的作用：一是槽 内可用来嵌放定子绕组； 二是定子铁芯构成电动机 磁路的一部分。 定子绕组是由铜导线绕制而成。 构成电动机电路的一部分。 机座是电动机的支架，一般用铸 铁或铸钢制成。
n n1
结论： n≠n1 异步！
转子不是载流导体则不能受力转动
电工与电子技术基础
7. 2. 3 转差率
转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：
n1 n s 100 % n 1
电动机起动瞬间: n 转子最大转速:
0, s 1（转差率最大）
（转差率最小） n n0 , s 0
1
4.44 f1 N 1
Φ U1
2.定子感应电势的频率 f1 感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关 旋转磁场与定子导体间的相对速度为 n0 ，所以
pn0 f1 60
f 1= 电源频率 f
电工与电子技术基础
7. 3. 2 转子电路
1. 转子感应电势频率 f 2 ∵定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子 导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而 变化 旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同 定子感应电势频率 f 1 转子感应电势频率 f 2
转子感应电势频率 f 2
电动机运行之中:0
n n0 , s 1 ~ 9%
显然电动机的转差率随电动机的转速升高而减小。
电工与电子技术基础
7.3 三相异步电动机的电路分析
三相异步电动机的电 磁关系与变压器类似。 变压器： 变化 e U1 E1= 4.44 f N1 E2= 4.44 f N2
i1 + u1
电工与电子技术基础
第7章 交流电动机
7.1 三相异步电动机的构造 7.2 三相异步电动机的转动原理 7.3 三相异步电动机的电路分析 7.4 三相异步电动机转矩与机械特性 7.5 三相异步电动机的起动 7.6 三相异步电动机的调速 7.7 三相异步电动机的制动 7.8 三相异步电动机铭牌数据 7.9 三相异步电动机的选择 7.10 同步电动机(略) 7.11 单相异步电动机
电工与电子技术基础
7.2 三相异步电动机的转动原理
电工与电子技术基础
7. 2. 1 旋转磁场
(1)旋转磁场的产生 A
N Y B C S
n1
Z
三相定子 绕组中通 过的电流
i A I m sin( t 30)
iB I m sint 90
i
iC I m sint 150
三相异步电动机工作原理和图解
A
Y NZ
C
B
S
X
此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。
即： p 1
2019年10月8日星期二
12
极对数（P）的改变
将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形 成的磁场则是两对磁极。
iA
A
X A'
Z' X'
iC
C' Y' Y Z B'
C
B
i B 2019年10月8日星期二
A
Y'
Z'
转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或 电流。 线绕式
定子绕组 （三相）
A
Y
定子
Z
C
B
鼠笼式
转子
X
2019年10月8日星期二
鼠笼转子
机座
3
三相定子绕组：产生旋转磁场。 组成：定子铁心、定子绕组和机座。
2019年10月8日星期二
4
转子：在旋转磁场作用下，产生 感应电动势或电流。
组成：转子铁心、转子绕组和转轴。
10
旋转磁场的转速大小
一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°。则 同步转速（旋转磁场的速度）为：
I m iA iB iC n0 60 f (转/分）
t
A YN Z
CS
B
2019年10月8日星期X二
n0 60
A
Y
Z
N
CS
B
X
A YN Z
CS
B
11
X
极对数（P）的概念
iA
iC C iB
A
ZX Y B
1 则： 1
电工学课件--第七章--电动机教学内容
定子接线端的连接
CAB
ZXY
W2 U2 V2 U1 V1 W1
去掉W2、 U2、V2短接 片后，变为
Y型连接
△接接
返回
第二节 三相异步电动机的工作原理
旋转磁场
转动原理
转差率
返回
一、旋转磁场
1、旋转磁场的产生
定子三相绕组对称，且空间上互差120°，接
成形。 U
A iA
YZ
X
W
V
C iC iB
电工学课件--第七章--电动机
一、转动原理
N
n1
n1=0, 磁场静止，转 子不能感应电流，导 体静止。
⊙F F
S
n1≠0，磁场顺时针旋 左通力 转。 右生电 转子产生感应电流，
在磁场的作用下产生
▪ 异步电动机要转动起来，电磁转矩，使转子转
要有旋转的磁场，同时转 动起来，方向与磁场
子电路必须闭合。
方向一致。
s≈0.02～0.06
异步电动机刚起动的瞬间，n = 0 , s = 1
返回
例：某三相异步电动机额定转速nN= 980r/min，接
在 f 1= 50Hz 的电源上运行。试求在额定状态下,定
子旋转磁场速度n1、磁极对数P、额定转差率s。
解： ∵一般额定转差率为0.02～0.06 ∴n≈n1
n
n1
6
0f1 P
P60 f1 60 503
n
980
n 16P f0 1
6 050 10r0 /m 0in 3
sn1n100 9 08 00.02
n1
1000 返回
第三节 三相异步电动机的电磁 转矩与机械特性
转矩平衡 电磁转矩 机械特性
三相异步电动机的结构和工作原理
•
n=(1-s)n1
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5.4.3异步电动机旳三种运营状态
根据转差率大小和正负情况，异步电动机运营、发运营 和电磁制动运营三种运营状态。
1. 电动机运营状态 当异步电动机作电动机运营时，电磁转矩为驱动性质，电磁 转矩克服负载制动转矩而做功，把从定子吸收旳电功率转变 成机械功率从定子输出。电动机转速n与定子旋转磁场转速 N1同方向，且实际方向取决与负载大小。
•
S=n1-n/n1
• 电动机转速为nN时旳转差率称为额定转差率sN。
• 异步电动机带额定负载时，转差率很小，一般SN在
0.01~0.06之间。因为转差率反应了转子与旋转磁场之间
旳相对运动，故s旳大小对异步电动机转子电动势、电流、
功率因数等物理量都有直接影响，转差率s是异步电动机
旳一种主要参数。
• 根据转速差s，能够求电动机旳实际转速n，即
• 因鼠笼式转子构造简朴、制造以便、运营可靠，所 以得到广泛应用。
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• （2）绕线式转子绕组
•
绕线式转子绕组与定子绕组相同，也是制成三相绕组，一项接成Y
形，三根引出线分别接到转轴上彼此绝缘旳三个集电环上，经过电刷装置
与外部电路相连。转子绕组回路串入三项可变电阻旳目旳是为了改善起动
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5.4三相异步电动机旳工作原理及运营状态
电工学课后答案_第7章习题
练习题7.1.1某生产机械采用Y112M-4型三相异步电动机拖动, 起动不频繁,用熔断器作短路保护,试选择熔体的额定电流。
电动机的I N = 8.8 A。
7.2.1下列电路能否控制电机起停?SB stp SBst KM SBstp SB st KMKMKMSB st SB stp KM SBstp SB stKMKMKMKM器-7.2.2画出即能长期工作又能点动的三相笼式异步电动 机的继电器-接触器控制电路。
7.2.3画出能分别在两地控制同一台电机起停的控制电路。
7.4.1两条皮带运输机分别由两台笼式电动机拖动 ,用一套起停按钮控制它们的起停,为了避免物体堆积在运输机上 ,要求电动机按下述顺序启动和停止 :启动时, M 1启动后, M 2才随之启动;停止时, M 2停止后, M 1才随之停止。
7.5.1图 7.10 (教材图 7.5.2 )时工作台能自动往返的行程控制电路,若要求控制台退回到原位停止,怎么办?7.5.2如图三相异步电动机正反转控制电路。
控制要求是: 在正转和反转的预定位置能自动停止,并且有短路、过载和失压保护。
请找出图中的错误,画出正确的电路,并阐述从KM1 线圈通电换到KM2线圈通电的操作过程。
Q3~SB1KM R KM F SB2KM1SB3 KM23 ~ ST1KM1KM1ST2KM2KM27.5.3试说明图中所示电路的功能及所具有的保护作用。
若KM1通电运行时按下SB3 ,试问电动机的运行状况如何变化?3~Q FU1 FU2SB1FRKM1 KM2SB2 KM1 SB3 KM2 FR3 ~ST A1KM2KM1ST B1KM1KM27.5.4如图是一个不完整的起重电动机升降点动控制电路。
该电路应具有短路、过载和限位保护,且升降到位时能自动停车并有灯光显示。
请将电路补充完整,并说明ST的功能。
3~ FRSB1 SB2Q FU1 FU2KM2 KM1 STST2 HL1KM1 KM2FR3 ~7.6.1试说明图7.15所示电路的功能和触点KT1、KT2是什么触点。
三相异步电动机的结构与工作原理
三相异步电动机的结构与工作原理三相异步电动机是一种最为常见的交流电机，也是工业领域中最为常用的电机之一。
它具有结构简单、运行可靠、维护方便等特点，被广泛应用于各种工业场所、家庭及公共设施等领域。
本文将介绍三相异步电动机的结构、工作原理以及特点等内容。
一、三相异步电动机的结构三相异步电动机的主要部件包括转子、定子、端盖和风扇等。
其中，转子和定子分别对应于电机的运转部分和静止部分。
转子是由若干个零件组成的，常用的有铜导线、连接环等。
铜导线绕制在钢芯片上，钢芯片起着支撑和保护的作用，其形状可以是凸形或平面形。
定子是由铁芯和骨架两部分组成的。
铁芯是一种由硅铁片叠装而成的铁心，而骨架一般为铝制，其作用是固定铁芯。
二、三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理是基于磁通交叉作用原理而得出的。
当三相电源加入到定子绕组上时，电流经过绕组后会产生磁通，使得磁场在定子上形成旋转磁场。
旋转磁场感应到转子中的铜导线时，它们就会受到旋转磁场的作用，从而也开始自转。
这样，外加的电能就被转化为了机械能，从而将电机带动起来。
在运行过程中，由于转子的自转速度不能与旋转磁场完全同步，故转子中的感应电动势会产生一个额外的励磁磁通，它的作用是使得转子中的磁通也不断地旋转。
这个过程就称为转子的感应，由此，三相异步电动机的名称也由此而来。
在实际应用中，三相异步电动机的运行速度一般是预先设定好的，由用户自行决定。
此时，如果转速过低或过高，就需要通过改变电源的频率或改变转子上的励磁磁通来改变运行速度。
三、三相异步电动机的特点1.结构简单。
三相异步电动机的结构简单，维护方便。
2.运行可靠。
三相异步电动机采用了隔离和防护等措施，能够保证电机的运行在恶劣条件下也能够运行稳定可靠。
3.效率高。
三相异步电动机采用优良的设计和制造工艺，能够保证电机的运行效率较高，能够适应不同的负载要求。
4.适应性强。
三相异步电动机适用于各种不同的负载，能够满足不同场合的需求。
三相异步电动机ppt课件
三相异步电动机的工作原理
通对入称对称三相三绕相电组流三相交流电能
旋转磁场 (磁场能量)
转子绕组在磁场中 转子绕组中 受到电磁力的作用 产生 e 和 i
磁场绕组切 割转子绕组
转子旋转起来 输出机械能量
机械负载 旋转起来
返 回 上一节 下一节 上一页 下一页
三相异步电动机的基本原理
• 基本原理——在定子绕组中，通入三相 交流电所产生的旋转磁场与转子绕组中 的感应电流相互作用产生的电磁力形成 电磁转矩，驱动转子转动，从而使电动 机工作。
便形成一个合成磁场，如图
所示，可见此时的合成磁场
是一对磁极（即二极），右
边是N极，左边是S极。
两极旋转磁场示意图
i iu
iv
0
3
三相电流波形
iw
3
iu
t
V2 U1
W2
W1 U2
V1
V2 U1
W2
W1
U2 V1
Hale Waihona Puke V2U1 W2W1 U2
V1
t= 0
Iu=Im
t =
Iv=Im
t
=
Iw=Im
• 空间120度 对称分布的三相绕组通过三相对称的交流电流时， 产生的合成磁场为极对数p=1的空间旋转磁场，每电源周期旋 转一周，即两个极距；
旋转方向：取决于三相电流的相序。
Im
i1 i2 i3
L1
i1
O
t
旋转磁场是沿着：
U1
V1
W1
L2 i2 W1
L3
i3
V2
U1
W2 U2 V2 V1
U1 W2
◆ 与三相绕组中的三相电流
三相异步电动机运行原理
三相异步电动机运行原理嗨，朋友们！今天咱们来唠唠三相异步电动机的运行原理，这可真是个超级有趣的事儿呢。
你看，三相异步电动机就像是一个勤劳的小工匠，在咱们的工业生产和日常生活中默默地工作着。
那它到底是怎么动起来的呢？这得从它的内部结构说起。
三相异步电动机有定子和转子这两大主要部件。
定子呢，就像是电动机的家，稳稳地固定在那儿。
定子里面有三相对称绕组，这绕组就好比是房子里精心铺设的电线线路。
当三相电源接通的时候，哎呀，就像魔法一样，定子绕组中就会产生旋转磁场。
这旋转磁场可神奇啦，它就像一个无形的大手，在空间里欢快地转着圈儿。
再说说转子，转子就像是一个听话的小跟班。
它有两种类型，一种是鼠笼型的，你看这个名字，就像笼子里有只小老鼠一样，它的转子绕组是由一根根导条组成的，两端有短路环连接，看起来就特别有趣。
还有一种是绕线型的，它的绕组就像是精心编织的小辫子。
当定子的旋转磁场开始旋转的时候，转子就像是被这个无形大手吸引着一样，想要跟着一起转。
可是呢，转子的转速总是比旋转磁场的转速慢那么一点点，这就是为啥叫异步电动机啦。
你想啊，如果转子的转速和旋转磁场的转速一样了，那不就像是两个人并肩齐步走，磁场这个“人”就没办法拉着转子这个“人”走啦。
这就好比你在前面跑，后面有个人想要追你，要是他跑得和你一样快，他怎么能抓住你呢？那这个时候就有人要问了，为啥转子会跟着旋转磁场转呢？这是因为电磁感应原理呀。
旋转磁场在转子的绕组中会感应出电动势，这个电动势就像一个小信号，告诉转子绕组里的电流，嘿，咱们得动起来啦。
于是呢，在这个电动势的作用下，转子绕组中就产生了电流。
这个电流又会在磁场中受到力的作用，就像有只无形的手在推着转子转一样。
咱们再想象一下这个过程。
定子就像一个舞台，旋转磁场在这个舞台上翩翩起舞。
转子呢，就像一个小粉丝，看到偶像在跳舞，自己也忍不住跟着动起来，但是又跟不上偶像的节奏，总是慢半拍。
我有个朋友以前对电动机一窍不通，他就问我：“这电动机转起来有啥用啊？”我就跟他说：“哎呀，用处可大了去了。
三相异步电动机的构造
M 3~
直接起动线路
允许直接起 动旳条件：
KI
1 4
3
电源容量（kVA） 电动机容量（ kW）
K
：电动机起动电流倍数
I
二、降压起动
1. Y- 换接起动
电动机在起动时接成Y联结，正常运营时接成 联结。只合用于工作时接旳电动机。
1 IY 3 IΔ
1 TY 3 TΔ
优点：设备简朴，成本
低，操作以便，
•
B'
•N
S
X C
30
CS'
X' •
• ZN'
A
n0
NZ •
•X
SC
Z'
A' Y t 0
A' t 60
n0
60 f p
(转/分）
Im iA iB iC t
3．旋转磁场旳磁极对数 p 旋转磁场旳磁极对数 p 与三相定子绕组旳连接方式有 关。
4．旋转磁场旳转速 n0
n0 旳单位：转/分
n0
60 f1 p
起动特征好。
6.3 三相异步电动机旳 起动、调速与制动
6.3.1 三相异步电动机旳起动 6.3.2 三相异步电动机旳调速 6.3.3 三相异步电动机旳制动
6.3.1 三相异步电动机旳起动
起动过程:电动机接通电源后，转速由零增至稳 定运营状态旳过程。
起动转矩大
对电动机起动旳要求: 起动电流小
起动过程旳特点:
+
转子
转速n
+
W1
++
+
V1
U2
S
异步电动机原理图
三相异步电动机转子在旋
三相异步电动机课件讲解
成，整个外形如长链。
链式绕组的每个线 圈节距相等并且制造方 便；线圈端部连线较短 并且省铜。主要用于 q=2的4、6、8极小型 三相异步电动机。
二、单层交叉式绕组
单层交叉式绕组由线圈数和节距不相同的两种线圈组构成， 同一组线圈的形状、几何尺寸和节距均相同，各线圈组的端部互 相交叉。
Fp1 2 Fq1k y1 0.9( 2 qNc ) k y1kq1Ic
3、相绕组的磁动势
每个极下的磁动势和磁阻构成一条分支磁路。若电机有p 对磁极，就有p条并联的对称分支磁路，所以一相绕组的基波 磁动势就是该绕组在一对磁极下线圈所产生的基波磁动势，若 每相电流为Ip:
f p1(x, t)
Fp1
端部排列整齐 机械强度高
缺点
嵌线 困难
用铜 量大
4.3交流电机绕组的感应电动势
4.3.1 线圈的感应电动势及短距系数
一、一根导体的电动势
电动势波形: e Blv 电动势频率: f pn
60
电动势大小: Ec1 2.22 fΦ1
随时间变化的波形 取决于气隙磁密在 空间的分布波形
二、整距绕组的电动势
每个整距绕组由Nc个相同和线匝组成，每个整距线圈的 电动势:
E y1(y ) Nc Et1 4.44 fNc 1
三、短距线圈的电动势 每个短距线圈的电动势:
E y1( y ) 4.44 fNcΦ1k y1
ky1
E y1(yτ) E y1(yτ)
sin(
y τ
900
)
称为短距系数：
线圈短距时电动势 比整距时打的一个 折扣．
二、交流绕组的基本概念
三相异步电动机的结构与工作原理
三相异步电动机的结构与工作原理三相异步电动机是工业应用和日常生活中最常见的电机之一。
它的结构比较简单，由转子和定子两部分组成，广泛应用于风力发电、离心机械、制冷空调等各个领域中。
本文将介绍三相异步电动机的结构与工作原理。
一、三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构分为两部分：定子和转子。
定子通常由定子铁心、定子绕组、端线盖等组成。
转子则由转子铁心、转子绕组、轴承、风扇等组成。
1. 定子定子是电机中固定不动的部分。
它的结构主要由定子铁心和定子绕组组成。
定子铁心是由许多绝缘材料交叉堆积而成的，我们把这个叠压起来的绝缘材料称之为定子铁芯片。
在定子铁芯片的内部有呈一定角度分布，彼此之间互相绝缘的槽道，将绕组线圈放置其中。
绕组线圈则是由导线缠绕成的线圈，通常是由多股线缆捏合而成。
绕组线圈绕制在铁芯片之上，与铁芯片之间加以浸渍的绝缘材料隔离开来。
2. 转子转子是电动机中旋转的部分。
它的结构主要由转子铁心和转子绕组组成。
和定子类似，转子铁心也是由绝缘材料叠压而成的。
转子铁心的内部有相间排列着若干个“排极”，它们由铁芯片磁线圈构成。
转子绕组是由绕制在铁芯片表面的线圈组成的。
通常情况下，转子绕组是由细导线缠绕而成，每个线圈内的细导线数量都不一样。
为了避免转子绕组发热，绕制时采用的导线直径要尽量细。
二、三相异步电动机的工作原理三相异步电动机有许多种不同的工作原理，但是其最基本的工作原理是磁场的旋转。
下面我们对这一工作原理的基本过程进行解析。
在工作时，交流电通过定子绕组产生旋转磁场。
这个旋转磁场一般是由三组磁场合成而成的，所以又称之为三相旋转磁场。
定子绕组和磁场之间会形成一个特定的空隙，即转子绕组的工作区域。
由于转子绕组离定子绕组的空隙非常小，转子绕组中的导体将形成一个自身电流。
这个自身电流将会在这个电流沿转子导体时，对磁场产生扭矩作用。
实现磁场的旋转，同时也使得转子与定子之间产生了机械运动。
随着电流旋转，二者之间的空隙不断发生变化。