三相异步电动机工作原理和图解
三相异步电动机工作原理与图解
TKR22
sR2 (sX20)2
U12
n
n
0
T
Tmax
求解
29.11.2020
T 0 S
Tmax
KU12
1 2X2204
过载系数： T max
TN
Tmax
KU12
1 2X20
三相异步机 1.8~2.2
注意：
（1）三相异步机的 Tmax 和电压的平方成正比，所
以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。
大家好
1
第七章 异步电动机
29.11.2020
2
§7.1 三相异步电动机的构造
一. 电动机的分类
异步（感应）电动机：应用广泛。 交流 同步电动机：用于功率较大，不需要
电动机
调速，长期工作的机械。
直流：他励，并励，串励，复励。
29.11.2020
3
三相异步机的结构
三相定子绕组：产生旋转 磁场。
转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或 电流。 线绕式
iA
A
X A'
Z' X'
iC
C' Y' Y Z B'
C
B
iB
29.11.2020
Y' A Z'
C'
B
X'
X
B'
C
Z A' Y
14
iA
A
X A'
Z' X'
iC
C'
Z C
Y' B'
Y
B
iB
I m iA iB iC t
三相异步电动机点动工作原理
三相异步电动机点动工作原理
三相异步电动机是一种常见的电动机类型，它的点动工作原理如下：
1. 三相异步电动机的结构
三相异步电动机由定子和转子两部分组成。
定子是由三个相互平衡的线圈组成的，分别称为A相、B相和C相。
转子则是由导体条或铜棒组成的，它们被安装在转轴上，并可以自由旋转。
2. 三相异步电动机的工作原理
当三相交流电源的电压施加在定子上时，电流会在三个线圈之间流动，产生旋转磁场。
这个旋转磁场会引起转子中的导体条或铜棒感应电流，并产生一个与旋转磁场相互作用的磁场。
这个相互作用的磁场会使转子开始旋转，并跟随旋转磁场的变化而改变方向和速度。
3. 点动工作原理
点动是一种控制三相异步电动机启动和停止的方法。
在点动工作中，通过在起动器上按下一个按钮，电源会在短时间内施加一次电压，使电动机启动。
这个过程中，电动机会产生一个短暂的高转矩，以克服转子的惯性和摩擦力，从而使电动
机快速启动。
在点动工作中，起动器上的按钮通常称为点动按钮。
当按下点动按钮时，起动器会将电源施加在电动机上，使电动机启动。
当松开点动按钮时，电动机会继续运行，直到停止按钮按下或电源被切断。
总之，三相异步电动机的点动工作原理是通过施加一次电压来启动电动机，并产生一个短暂的高转矩，以克服转子的惯性和摩擦力，从而使电动机快速启动。
三相异步电机工作原理
三相异步电机工作原理
三相异步电机是一种常见的电动机，属于交流电动机的一种。
它的工作原理是基于电磁感应的原理。
当三相异步电机接通电源时，通过电源提供的交流电流，电机的定子绕组中产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场是由三个相位相互错开的交流电流所产生的，相互之间呈120度的间隔。
接下来，当电机的转子部分处于静止状态时，由于电磁感应的作用，定子绕组的旋转磁场会产生一个旋转磁场与之同步运动。
这个同步运动的旋转磁场实际上就是转子部分的磁场。
由于磁场的相互作用，转子部分会受到一个力矩的作用，使得转子开始沿着旋转磁场的方向旋转。
随着转子的旋转，它会逐渐接近同步速度。
不过，由于转子旋转时会有一定的转速差，即转子速度低于同步速度，所以它与旋转磁场之间会产生一个相对速度。
这个相对速度会在转子上产生感应电动势，从而形成电磁转矩，使得转子继续转动。
当转子接近同步速度时，电机达到稳定运行状态。
此时，转子与旋转磁场的相对速度几乎为零，电机可以输出恒定的转速和转矩。
需要注意的是，三相异步电机的转子并没有电源供电，它完全依靠电磁感应产生的转矩来实现运动。
同时，由于旋转磁场的
周期性变化，电机会产生一定的噪音和振动。
因此，在实际应用中，通常采取一些措施来减少这些不良影响，如使用定子绕组的磁铁励磁、采用减振材料等。
请简述三相交流异步电动机的工作原理
请简述三相交流异步电动机的工作原理
三相异步电动机是一种常见的交流电动机，其工作原理如下：
1. 建立磁场：当三相电源接通后，三相交流电流流经电动机的定子绕组，产生旋转磁场。
这个磁场由三相电流在定子绕组内形成的三个磁场叠加而成，其大小和方向随着电源电压的变化而变化。
2. 引起转子感应电动势：转子是电动机的旋转部分，它由铁芯和绕组组成。
由于转子是不接通电源的，所以在磁场的作用下，转子绕组中会感应出电动势。
3. 引起涡流：转子绕组感应电动势产生的电流被称为涡流，这个电流会在转子上形成磁场。
根据楞次定律，这个磁场会与定子的旋转磁场相互作用，产生力矩。
4. 转动转子：由于涡流与旋转磁场的相互作用，转子会受到力矩的作用，开始旋转。
根据转子和定子的几何形状和相对位置，电动机可以产生不同的负载，从而实现不同的机械输出。
总结来说，三相异步电动机的工作原理是通过定子和转子之间的磁场相互作用来产生力矩，实现旋转运动。
这种电动机结构简单、可靠性高，广泛用于工业和家庭应用。
三相异步电动机工作原理与图解
极对数和转速的关系
A
Y'
Z
C'
N •B
•
X' S
•
B'
•N
S
X C
30
CS'
X' •
• ZN'
A
n0
NZ •
•X
SC
Z'
A' Y t 0
A' t60
n0
60f p
(转/分）
Im
iA iB iC t
15
第十五页，共38页。
三相异步电动机的同步转速
60f n0 p
(转/分）
极对数
每个电流周期
磁场转过的空间角度
iA
A
X A'
Z' X'
iC
C' Y' Y Z B'
C
B
iB
第十三页，共38页。
Y' A Z'
C'
B
X'
X
B'
C
Z A' Y
13
iA
A
X A'
Z' X'
iC
C' Z
C
Y' B'
Y
B
iB
I m iA iB iC t
A Y'
C'
N
X' S
•
B'
N
•
Z
A'
Z'
•
B
•
SX
C Y
第十四页，共38页。
极对数
三相异步电动机启动控制原理及接线图
三相异步电动机启动控制原理图1.三相异步电动机的点动控制点动正转控制线路是用按钮、接触器来控制电动机运转的最简单的正转控制线路。
所谓点动控制是指：按下按钮，电动机就得电运转；松开按钮，电动机就失电停转。
典型的三相异步电动机的点动控制电气原理图如图3-1(a)所示。
点动正转控制线路是由转换开关QS、熔断器FU、启动按钮SB、接触器KM及电动机M组成。
其中以转换开关QS作电源隔离开关，熔断器FU作短路保护，按钮SB控制接触器KM的线圈得电、失电，接触器KM的主触头控制电动机M的启动与停止。
点动控制原理：当电动机需要点动时，先合上转换开关QS，此时电动机M尚未接通电源。
按下启动按钮SB，接触器KM的线圈得电，带动接触器KM的三对主触头闭合，电动机M便接通电源启动运转。
当电动机需要停转时，只要松开启动按钮SB，使接触器KM的线圈失电，带动接触器KM的三对主触头恢复断开，电动机M失电停转。
在生产实际应用中，电动机的点动控制电路使用非常广泛，把启动按钮SB换成压力接点、限位节点、水位接点等，就可以实现各种各样的自动控制电路，控制小型电动机的自动运行。
2.三相异步电动机的自锁控制三相异步电动机的自锁控制线路如图3-2所示，和点动控制的主电路大致相同，但在控制电路中又串接了一个停止按钮SB1，在启动按钮SB2的两端并接了接触器KM的一对常开辅助触头。
接触器自锁正转控制线路不但能使电动机连续运转，而且还有一个重要的特点，就是具有欠压和失压保护作用。
它主要由按钮开关SB（起停电动机使用）、交流接触器KM（用做接通和切断电动机的电源以及失压和欠压保护等）、热继电器（用做电动机的过载保护）等组成。
欠压保护：“欠压”是指线路电压低于电动机应加的额定电压。
“欠压保护”是指当线路电压下降到某一数值时，电动机能自动脱离电源电压停转，避免电动机在欠压下运行的一种保护。
因为当线路电压下降时，电动机的转矩随之减小，电动机的转速也随之降低，从而使电动机的工作电流增大，影响电动机的正常运行，电压下降严重时还会引起“堵转”（即电动机接通电源但不转动）的现象，以致损坏电动机。
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
三相异步电动机启动控制原理及接线图
三相异步电动机启动控制原理图1.三相异步电动机的点动控制点动正转控制线路是用按钮、接触器来控制电动机运转的最简单的正转控制线路。
所谓点动控制是指：按下按钮，电动机就得电运转；松开按钮，电动机就失电停转。
典型的三相异步电动机的点动控制电气原理图如图3-1(a)所示。
点动正转控制线路是由转换开关QS、熔断器FU、启动按钮SB、接触器KM及电动机M组成。
其中以转换开关QS作电源隔离开关，熔断器FU作短路保护，按钮SB控制接触器KM的线圈得电、失电，接触器KM的主触头控制电动机M的启动与停止。
点动控制原理：当电动机需要点动时，先合上转换开关QS，此时电动机M尚未接通电源。
按下启动按钮SB，接触器KM的线圈得电，带动接触器KM的三对主触头闭合，电动机M便接通电源启动运转。
当电动机需要停转时，只要松开启动按钮SB，使接触器KM的线圈失电，带动接触器KM的三对主触头恢复断开，电动机M失电停转。
在生产实际应用中，电动机的点动控制电路使用非常广泛，把启动按钮SB换成压力接点、限位节点、水位接点等，就可以实现各种各样的自动控制电路，控制小型电动机的自动运行。
2.三相异步电动机的自锁控制三相异步电动机的自锁控制线路如图3-2所示，和点动控制的主电路大致相同，但在控制电路中又串接了一个停止按钮SB1，在启动按钮SB2的两端并接了接触器KM的一对常开辅助触头。
接触器自锁正转控制线路不但能使电动机连续运转，而且还有一个重要的特点，就是具有欠压和失压保护作用。
它主要由按钮开关SB（起停电动机使用）、交流接触器KM（用做接通和切断电动机的电源以及失压和欠压保护等）、热继电器（用做电动机的过载保护）等组成。
欠压保护：“欠压”是指线路电压低于电动机应加的额定电压。
“欠压保护”是指当线路电压下降到某一数值时，电动机能自动脱离电源电压停转，避免电动机在欠压下运行的一种保护。
因为当线路电压下降时，电动机的转矩随之减小，电动机的转速也随之降低，从而使电动机的工作电流增大，影响电动机的正常运行，电压下降严重时还会引起“堵转”（即电动机接通电源但不转动）的现象，以致损坏电动机。
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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
1m 1
211
三个重要转矩
( 1 ) 额定转矩 TN ：
电机在额定电压下，以额
n
n nN 0
定转速 nN 运行，输出额
T
定功率 PN 时，电机转轴
TN
上输出的转矩。 （电动机在额定负载时的转矩。）
TN
PN
2nN
9550
PN (千瓦) nN (转 / 分)
60
2019年10月8日星期二
p 1
p2
p3
2019年10月8日星期二
360 180 120
3000 (转/分）
1500 (转/分）
1000 (转/分）
16
电动机转速和旋转磁场同步转速的关系
n 电动机转速:
电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，
但 n n0
异步电动机
提示：如果 n n0
转子与旋转磁场间没有相对运动
18
旋转磁场的旋转方向
旋转方向：取决于三相电流的相序。
iA iB iC
iA iC iB
Im
Im
t
t
n0
n0
201改9年1变0月8电日星机期二的旋转方向：换接其中两相
19
方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现 反转。
电源
A BC
电源
A BC
正转 M 3~
2019年10月8日星期二
反转 M 3~
20
（牛顿•米） 22
( 2 ) 最大转矩 Tm ax：
电机带动最大负载的能力。
如果TL Tmax电机将会
因带不动负载而停转。
T
K
R22
sR2 (sX 20 )2
U12
n
n
0
T
Tm a x
求解 T S
2019年10月8日星期二
0
Tm a x
KU12
1 2 X 20
23
过载系数： Tm ax
30
CS'
X'
ZN'
A
n0
NZ
X
SC
Z'
A' Y t 0
A' t 60
n0
60 f p
(转/分）
2019年10月8日星期二
I m iA iB iC t
15
三相异步电动机的同步转速
n0
60 f p
(转/分）
每个电流周期
同步转速 n0
极对数 磁场转过的空间角度 ( f 50Hz)
iB Im sint 120 iC Im sint 240
C
B
iA iB iC
Im
X
t
()电流入 2019年10月8日星期二
8
三相对称绕组通入三相对称电流就形成
旋转磁场。
2019年10月8日星期二
wt 0
9
2019年10月8日星期二
wt 600
wt 900
电
压
CY
B
压
ZA
C
X
Y
B
例：380/220 Y/是指：线电压为380V时采用Y接法； 当线电压为220V时采用接法。
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 ％。
2019年10月8日星期二
34
电压波动对电动机的影响
U1 I1
U1
Φ
Φ
I1
I
U1 4.44 f1N1Φ
2019年10月8日星期二
5
§7.2 三相异步电动机的工作原理
一. 转动原理：
2019年10月8日星期二
6
实际的异步电动机中， 转子之所以转动，是由于 旋转磁场的作用。
2019年10月8日星期二
7
二、旋转磁场的产生
异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极
(•)电流出
Y
n A
0
Z
iA Im sin t
XX电机厂
29
1. 型号：表明不同用途，不同环境。
Y 132 M--4 三相异步电动机
磁极数
机座中心高
机座长度代号
60 f n0 p
(转/分）
磁极数(极对数 p=2) 同步转速1500转/分
2019年10月8日星期二
30
2. 转速: 电机轴上的转速（n)。 如： n =1440 转/分
转差率 s 15001440 0.04 1500
转子感应电势 转子电流 定子电流
影响： 频繁起动时造成热量积累 大电流使电网电压降低
电机过热
2019年10月8日星期二
影响其他负载工作 27
三相异步机的起动方法：
（1） 直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般 采用直接起动。
（2） 降压起动。 Y－ 起动
自耦降压起动
（3）转子串电阻起动。
以下介绍 Y－ 起动和转子串电阻起动。
U1 I1 U1
s n0 n
n
E2 sE20
n
s
E2
n U1大
2019年10月8日星期二
U1小
T
I1
I2
35
5. 额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。
如： / 11.2A / 6.48A
表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电流 为6.48A；星形接法时线、相电流均为6.48A。
6. 额定功率：
额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率
（ P2），不等于从电源吸收的功率（P1）。两者的
关系为： P2 P1
鼠笼电机
P 3U I COS 其中
2019年10月8日星期二1
NN
=72－93％
36
7. 功率因数(cos1)：
额定负载时一般为0.7 ~ 0.9 ， 空载时功率因数很 低约为0.2 ~ 0.3。额定负载时，功率因数最大。
2019年10月8日星期二
28
§ 2.5 三相异步电动机的铭牌数据
• Y132M-4型电动机
三相异步电动机
型号 Y132M-4 功率7.5KW
电压380V
电流15.4A
转速1440 r/min 绝缘等级 B
功率因数 0.85 效率(%) 87
年月
2019年10月8日星期二
编号
频率50Hz 接法 工作方式：连续
2019年10月8日星期二
25
§ 2.4 三相异步电动机的使用
2019年10月8日星期二
三相异步电动机的起动 三相异步电动机的调速 三相异步电动机的制动
26
一、 三相异步机的起动
起动电流 I st ：
中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 ~ 7 倍。
原因：起动时 n 0 ，转子导条切割磁力线速度很大。
第七章 异步电动机
2019年10月8日星期二
1
§7.1 三相异步电动机的构造
一. 电动机的分类
异步（感应）电动机：应用广泛。 交流 同步电动机：用于功率较大，不需要
电动机
调速，长期工作的机械。
直流：他励，并励，串励，复励。
2019年10月8日星期二
2
三相异步机的结构
三相定子绕组：产生旋转 磁场。
TN
三相异步机 1.8 ~ 2.2
Tm a x
KU12
1 2 X 20
注意：
（1）三相异步机的
Tm
a
和电压的平方成正比，所
x
以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。
（2） 工作时，一定令负载转矩
TL
Tm
a
，否则
x
电机将停转。致使
n 0 (s 1) I2 I1 电机严重过热
cos1
P2
PN