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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5.1 三相异步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。
电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能的相互转换。
把机械能转换成电能的设备称为发电机，而把电能转换成机械能的设备叫做电动机。
在生产上主要用的是交流电动机，特别三相异步电动机，因为它具有结构简单、坚固耐用、运行可靠、价格低廉、维护方便等优点。
它被广泛地用来驱动各种金属切削机床、起重机、锻压机、传送带、铸造机械、功率不大的通风机及水泵等。
对于各种电动机我们应该了解下列几个方面的问题：（1）基本构造；（2）工作原理；（3）表示转速与转矩之间关系的机械特性；（4）起动、调速及制动的基本原理和基本方法；（5）应用场合和如何正确使用。
5.1.1 三相异步电动机的结构与工作原理1．三相异步电动机的构造三相异步电动机的两个基本组成部分为定子（固定部分）和转子（旋转部分）。
此外还有端盖、风扇等附属部分，如图5-1所示。
图 5-1 三相电动机的结构示意图1）．定子三相异步电动机的定子由三部分组成：2）．转子三相异步电动机的转子由三部分组成：鼠笼式电动机由于构造简单，价格低廉，工作可靠，使用方便，成为了生产上应用得最广泛的一种电动机。
为了保证转子能够自由旋转，在定子与转子之间必须留有一定的空气隙，中小型电动机的空气隙约在0.2~1.0mm 之间。
2．三相异步电动机的转动原理1）．基本原理为了说明三相异步电动机的工作原理，我们做如下演示实验，如图5-2所示。
图 5-2 三相异步电动机工作原理(1)．演示实验：在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一个闭合导体，当转动手柄带动蹄形磁铁旋转时，将发现导体也跟着旋；若改变磁铁的转向，则导体的转向也跟着改变。
(2)．现象解释：当磁铁旋转时，磁铁与闭合的导体发生相对运动，鼠笼式导体切割磁力线而在其内部产生感应电动势和感应电流。
感应电流又使导体受到一个电磁力的作用，于是导体就沿磁铁的旋转方向转动起来，这就是异步电动机的基本原理。
三相异步电动机的结构与工作原理
5.1.1 三相异步电动机的结构与工作原理 1．三相异步电动机的构造三相异步电动机的两个基本组成部分为定子（固定部分）和转子（旋转部分）。
此外还有端盖、风扇等附属部分，如图5-1所示。
图 5-1 三相电动机的结构示意图1）．定子三相异步电动机的定子由三部分组成：2）．转子三相异步电动机的转子由三部分组成：鼠笼式电动机由于构造简单，价格低廉，工作可靠，使用方便，成为了生产上应用得最广泛的一种电动机。
为了保证转子能够自由旋转，在定子与转子之间必须留有一定的空气隙，中小型电动机的空气隙约在0.2~1.0mm之间。
1．三相异步电动机技术数据每台电动机的机座上都装有一块铭牌。
铭牌上标注有该电动机的主要性能和技术数据。
1）．型号为不同用途和不同工作环境的需要，电机制造厂把电动机制成各种系列，每个系列的不同电动机用不同的型号表示。
如Y 315 S 6三相异步电动机机座中心高mm 机座长度代号S：短铁心M：中铁心L：长铁心磁极数2）．接法接法指电动机三相定子绕组的联接方式。
一般鼠笼式电动机的接线盒中有六根引出线，标有U1、V1、W1、U2、V2、W2，其中：U1、V1、W1是每一相绕组的始端U2、V2、W2是每一相绕组的末端三相异步电动机的联接方法有两种：星形（Y）联接和三角形（∆）联接。
通常三相异步电动机功率在4kW以下者接成星形；在4kW（不含）以上者，接成三角形。
3）．电压铭牌上所标的电压值是指电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值。
一般规定电动机的电压不应高于或低于额定值的5%。
必须注意：在低于额定电压下运行时，最大转矩T max和启动转矩T st会显著地降低，这对电动机的运行是不利的。
三相异步电动机的额定电压有380V、3000V及6000V等多种。
4）．电流铭牌上所标的电流值是指电动机在额定运行时定子绕组的最大线电流允许值。
当电动机空载时，转子转速接近于旋转磁场的转速，两者之间相对转速很小，所以转子电流近似为零，这时定子电流几乎全为建立旋转磁场的励磁电流。
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
14-三相异步电动机的结构及工作原理PPT模板
定子铁芯是电动机磁路的一部 分。为了减少铁损，定子铁芯一般 由互相绝缘的硅钢片叠成。铁芯的 内表面冲有槽，用以放置定子绕组， 如右图所示。
（3）定子绕组
定子绕组是电动机电路的一部分。它由三个完全相同的绕 组组成，每个绕组为一相，三个绕组在空间上相差120°电角 度。三个绕组的始端和末端都被引至接线盒内，可根据需要连 接成星形或三角形，如下图所示。
i1 Im sin t i2 Im sin(t 120 ) i3 Im sin(t 120 )
三相电流的波形如下图所示。
由于各相绕组中的电流是交变的，所以，各电流的磁场也 是交变的，而三相电流的合磁场则是一旋转磁场。我们通过上 图所示曲线的几个不同瞬间来分析旋转磁场的形成。
（1）在ωt＝0的瞬间，i1＝0；i2为负值，其方向为由V2端 流进，V1端流出；i3为正值，且i3与i2大小相等，其方向为由W1 端流进，W2端流出。根据右手螺旋定则可知，三相电流所产 生的合磁场方向，相当于N极在上，S极在下的两极磁极，又 称为一对磁极，如左图所示。
（2）在ωt＝60°的瞬间，i1为正值，其方向为由U1端流 进，U2端流出；i2为负值，其方向为由V2端流进，V1端流出； i3＝0。此时，三相电流的合磁场沿顺时针方向旋转了60°， 如右图所示。
（3）在ωt＝90°的瞬间，i1为正值，其方向为由U1端流 进，U2端流出；i2为负值，其方向为由V2端流进，V1端流出； i3也为负值，其方向为由W2端流进，W1端流出。此时，三相 电流的合磁场沿顺时针方向又旋转了30°，如下图所示。
上式也可写为： n (1 s)n0
【例6-1】一台三相异步电动机，其额定转速n＝975r/min。 试求电动机的极对数和额定负载时的转差率。电源频率f1＝ 50Hz。
三相异步电动机的结构和基本工作原理
使用注意事项
电压和频率
三相异步电动机应在规定的电压 和频率范围内运行，以确保其正 常工作和延长使用寿命。
负载和过载
应避免三相异步电动机过载运行， 以免造成电机过热、损坏或缩短 使用寿命。
启动和停车
在启动和停车过程中，应遵循规 定的操作程序，以避免对电机造 成损坏。
维护与保养
01
定Hale Waihona Puke 检查定期检查三相异步电动机的电气 连接、轴承和机械部件，以确保 其正常运行。
05
应用与维护
应用领域
1 2 3
工业自动化
三相异步电动机广泛应用于各种工业自动化设备， 如传送带、泵、压缩机和机床等。
交通运输
在交通运输领域，三相异步电动机用于驱动车辆、 船舶和飞机中的各种设备，如起动机、发电机和 空调系统等。
家电
在家电领域，三相异步电动机用于各种家用电器， 如洗衣机、冰箱、空调和电动工具等。
直接将电动机的定子绕组接入电源， 通过开关或接触器控制。这种启动方 式简单、经济，但启动电流较大，可 能对电网造成冲击。
降压启动
在启动时降低加在电动机定子绕组上 的电压，以减小启动电流。常用的降 压启动方式有星形-三角形启动和自耦 变压器启动。
调速方式
变极调速
通过改变电动机的极数实现调速。这种调速方式简单、可靠 ，但只能在电动机制造时确定其极数，不能实现无级调速。
效率与温度的关系
电动机的运行温度对其效率也有影响。温度过高会导致电动机效率下降，因此需要采取散热措施 来控制电动机的温度。
能效标准
为了提高电动机的能效，各国制定了能效标准。符合能效标准的电动机在相同条件下具有更高的 效率，能够减少能源消耗和碳排放。
功率因数特性
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。
汽车三相异步电动机的工作原理及结构@汽车知识基础
3.1.2 工作原理
1．三相交流电机的旋转磁场 三相异步电动机转子之所以会旋转、实现能量转换，是因
为转子气隙内有一个旋转磁场。下面来讨论旋转磁场的产生。 彼对此称相电如隔源图上132.，06°所有，示三接，相成U对1YU称形2, 电。V1流三V2通相, W过绕1三组W相的2为绕首三组端相。U定1,设子V电1绕, 源W组的1，接相在在序空三为相间U, V, W, 的初相角为零，如图4.6波形图所示。
；电压过低，电动机难以启动，即使启动后电动机也可能带不动负载，容易烧坏
。
4．额定电流
额定电流是指三相电动机在额定电源电压下，输出额定功率时，流入定子绕
组的线电流，用IN表示，以安（A）为单位。若超过额定电流过载运行，三相 电动机就会过热乃至烧毁。
三相异步电动机的额定功率与其他额定数据之间有如下关系式
740
850
990
径（mm）
中心高度（
375
450
500
560
620
mm）
2．额定功率
额定功率是指在满载运行时三相电动机轴上所输出的额定机械功率， 用表示，以千瓦（kW）或瓦（W）为单位。
3．额定电压
额定电压是指接到电动机绕组上的线电压，用UN表示。三相电动机要求所接 的电源电压值的变动一般不应超过额定电压的±5%。电压过高，电动机容易烧毁
（a）定子铁心 （b）定子冲片
图
3.2 定子铁心及冲片示意图
（3）定子绕组
定子绕组是三相电动机的电路
部分，三相电动机有三相绕组，通入
三相对称电流时，就会产生旋转磁场。
三相绕组由三个彼此独立的绕组组成，
且每个绕组又由若干线圈连接而成。
每个绕组即为一相，每个绕组在空间
三相异步电动机的结构及工作原理
三相异步电动机的结构及工作原理三相异步电动机是一种常见的电动机类型，广泛应用于工业生产和生活中的各个领域。
本文将从结构和工作原理两个方面来介绍三相异步电动机。
一、结构三相异步电动机主要由定子、转子、端盖、轴承和外壳等部分组成。
1. 定子：定子是三相异步电动机的固定部分，由定子铁心和绕组组成。
定子铁心是由许多硅钢片叠压而成，具有良好的导磁性能。
绕组是由三相绕组分别绕在定子铁心上，形成三个相位的绕组。
2. 转子：转子是三相异步电动机的旋转部分，由铸铁芯和导体组成。
转子铸铁芯是由许多铁心片叠压而成，中间留有空隙。
导体是将许多导体棒绑在转子铸铁芯上，导体棒与转子铸铁芯之间通过绝缘材料隔开。
3. 端盖：端盖是安装在电机两端的铸铁盖板，用于固定定子和转子，并起到密封作用，保护电机内部的部件。
4. 轴承：轴承是支撑转子的重要部件，用于减少转子的摩擦和摆动，保证电机的正常运转。
5. 外壳：外壳是保护电机内部部件的外部壳体，通常由铸铁或钢板制成。
二、工作原理三相异步电动机的工作原理基于电磁感应和磁场转动的原理。
1. 电磁感应：当通电时，三相绕组中的电流会产生磁场，这个磁场会感应在转子上。
由于转子上的导体被绝缘材料隔开，因此导体中会产生感应电流。
感应电流会在导体中形成一个磁场，这个磁场与定子磁场相互作用，产生一个旋转力矩。
2. 磁场转动：定子绕组中的三相电流是按照一定的时间顺序依次流过的，因此定子磁场也是按照一定的时间顺序变化的。
这个变化的磁场会导致转子上的感应电流和磁场随之变化，从而产生一个旋转磁场。
由于转子上的导体是固定在转子铸铁芯上的，所以转子会跟随旋转磁场一起旋转。
三、工作过程三相异步电动机的工作过程可以分为启动和运行两个阶段。
1. 启动阶段：在启动阶段，三相异步电动机需要通过外部的启动装置来提供起动转矩。
常见的启动装置有直接启动和星三角启动两种方式。
在启动过程中，通过逐渐增加电压或改变绕组连接方式，使得电机能够正常起动，并逐渐达到额定转速。
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汽车三相异步电动机的基本工作原理 和结构
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