三相交流电机的分类及特点
三相异步交流电动机
绕线式：
结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻 可人为改变电动机的机械特性。
本书主要介绍鼠笼式电动机的工作原理及特性
3. 气隙
定、转子之间的空气隙称为气隙。
气隙对电机的性能有重大的影响为了降低电机 的空载电流和提高电机的功率，气隙应尽可能小，但 气隙太小又可能造成定、转子在运行中发生摩擦，因 此异步电机气隙长度应为定、转子在运行中不发生机 械摩擦所允许的最小值。
U1
W2 U2 V2
W1 V1
三相绕组接三相交流电Y型联接
三相交流电电流波形
A
Y
N
Z
C
S
B
X
Y
S
C
A
Z
N
B X
A Y
Z
C
B X
t 60
A
Y
S
Z
N
C
B
X
动画演示
2．旋转磁场的转向 动画演示
同样根据上述分析方法可知，只要将三相交流电中的
任意两相交换接线位置，则旋转磁场就可实现逆时针方向
转动。 3．旋转磁场的极数
槽形有三种：半闭口槽、半开口槽、开口槽。
定子铁心
异步电机的定子槽形
绕组是用绝缘带包扎并浸漆处理
W2 U1 V2
过的成型线圈。定子绕组是电机的电
路，其作用是产生感应电动势、流过 电流和实现机电能量转换。三相定子
U1 V1 W1
绕组空间对称分布，共有六个线端引
出机壳外，每相绕组的首端用符号
接线盒布局图
(a)铜条笼型转子
(b)铸铝的笼型转子
（2）绕线式转子
绕线式绕组是与定子绕组相似的对称三相绕组。一般接 成星形。将三个出线端分别接到转轴上三个滑环上，再通过 电刷引出电流。绕线式转子的特点是可以通过滑环电刷在转 子回路中接入附加电阻，以改善电动机的起动性能、调节其 转速。
交流电动机(图解说明)
电动机的分类：
电动机
交流电动机
异步机 同步机
鼠笼式 绕线式
直流电动机 他励、异励、串励、复励
鼠笼式交流异步电动机授课内容： 基本结构、工作原理、 机械特性、控制方法
§8.1 三相异步电动机的构造
定子绕组
三相定子绕组：产生旋转 磁场。
转子：在旋转磁场作用下，
（三相）
A
Y
定子
Z
产生感应电动势或
电流。
f2
n0 60
n
P
n0 n0
n
n0 60
P
Sf1
§8.4 三相异步电动机的转矩与机械特性
8.4.1 转矩公式 电磁转矩 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,
受到电磁力所形成的转距之总和。
T KTΦmI2 cos2
常数 每极磁通
转子电流
转子电路的
cos2
I2
其中
E2
R22
X
2 2
SE20 R22 (SX 20 )2
U2
分析规定： 电流 I 为正时，从首端流入、末端流出； 电流 I 为负时，从首端流出、末端流入。
旋转磁场的连续观察
S N
S
U1
N
V2 W2
W1 V1
U2
S
N
2、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
Im
Im
t
iB t
n0
n0
改变电机的旋转方向的方法：改变相序（换接其中两相）
( 3 ) 起动转矩 Tst：
电机起动时的转矩。
n
n
T
K
R22
三相交流电
三相交流电1. 介绍三相交流电是一种常用的电力供应方式，广泛应用于各种工业和商业领域。
与单相交流电不同，三相交流电是由三个相位的电流组成的，通过相位差为120度的三个线路供电。
三相交流电具有高效、稳定的特点，适用于大型电动机和高功率负载的供电。
2. 三相交流电的原理三相交流电的原理基于三个正弦波形相位差120度的电流相互作用。
三相交流电的产生需要三相发电机或变压器。
这些设备通过旋转磁场在输出端产生三个相位差为120度的正弦波形电流。
三相交流电的三个相位分别称为A相、B相和C相。
它们分别用字母A、B和C表示。
三个相位的电流周期性地交替变化，形成一个循环。
三相交流电的频率通常为50Hz或60Hz，与交流电的标准频率相对应。
在三相交流电系统中，电压和电流的峰值通常用大写字母表示，例如VAB表示A相和B相之间的电压，Ic表示C相的电流。
3. 三相交流电的优势相较于单相交流电，三相交流电具有以下优势：3.1 更高的功率传输能力三相交流电系统可以提供比单相交流电系统更高的功率传输能力。
由于三个相位的电流分别延迟相位差120度，三相交流电系统的总功率比等效单相交流电系统高三倍。
3.2 较低的线路损耗由于三相交流电系统的电流分散在三个线路中，相同功率下的电流密度相对较低，从而减小了线路损耗。
这对于长距离输电尤为重要，可以节省能源成本。
3.3 高电压和低电流三相交流电系统中的三个相位之间存在相位差，这使得电流在不同的相位之间完全或部分相互抵消。
相互抵消的电流减小了电流总和，从而降低了线路和设备的电流需求，减少了电缆和设备的尺寸和重量。
3.4 供电稳定性高由于三个相位的电流周期性地交替变化，三相交流电系统的供电稳定性相对较高。
即使在一个相位的电流波形受到扰动，其他两个相位的电流波形仍然保持稳定，从而确保负载得到持续稳定的供电。
4. 应用领域三相交流电在各个领域都有广泛的应用。
下面列举了一些主要的应用领域：4.1 工业领域三相交流电在工业领域中应用广泛，用于供电大型电动机和高功率负载。
项目三 交流电机类型及其控制技术
第四节 三相异步感应电动机的转矩与功率的关系
从定子输入到转子的功率（kw）
Pm
2 n0T
60
式中， T 为旋转磁场作用于转子导体所产生的转矩； n0 为旋转磁场的同步
转速。
当转子的转速为 n（r/min）时，转子产生的总机械功率（包括有用功率和损
耗的功率）（W）
2 nT
Pm 60
式中，n 为电动机转子转速。
2)制动运转状态。三相异步感应电动机的三种制动运转状态：反馈制动、反 接制动和能耗制动。一般情况下，电动汽车利用反馈制动回收能量可以达到车辆 所消耗能量的10%～15%,这对与电动汽车的节能有重要意义。
在反馈制动状态，感应电动机被电动车带动，并将一部分惯 性能量转换为转子钢耗，而大部分通过进入定子。除去定子铜 耗与铁耗后，电能反馈到电流转换器被转换并储存到动力电池 中，因此又称为发电制动。由于Te为负，s<0，所以反馈制动状 态的机械特性是电动状态机械特性向第三象限的延伸。
下降，如图 3-13 所示。
图 3-13 功率因数特性
(5)效率特性 效率特性η = f2(P2)。根据η = P2/ P1，P2 =0，η =0。P2 增加，η 提高，当 P2 增加到某一临界值时, η 又下降。这是因为铜损与电流有关，与电流平方成正比， 如图 3-14 所示。
图 3-14 效率特性
三相异步电动机根据其转子结构的不同又可分鼠笼式和绕线式两大类，其中鼠笼 式应用最为广泛。
交流异步电机具有以下的特点。交流异步电动机具有结构简单、坚固耐用、价格 便宜、工作可靠、效率较高、无需保养等特点，特别是采用鼠笼式转子时，交流电 动机具有其他电动机不可比拟的优点，随着电子调速技术的发展，已成为电力拖动 选择的主要机型。
电工学第三章三相交流电ppt课件
6
3.1.2 三相电路中负载的联结方法
1. 三相负载
分类
三相负载：需三相电源同时供电
负载
三相电动机等
单相负载：只需一相电源供电
照明负载、家用电器
对称三相负载：ZA=ZB= ZC
三相负载
如三相电动机
此时负载中性点N´即为 A, 因此负载各相电压为 N
UA 0 , UA 0
B
UB UB A, UB 380 V UC UC A , UC 380 V C
+
U A
iA
iC
– –
N´
–
iB
+ U C U B +
此情况下，B相和C相的电灯组由于承受电压上所加 的电压都超过额定电压（220V) ，这是不允许的。
(2) 相UA电B=流UBC=UIIICABCABCA=UUUUZZZClCAABB=AABBCCUP
A
+–
U AB
– U CA
B U+ BC C–
+
IB IC
ICA
ZCA
IAB
ZBC ZAB
IBC
相电流： 线电流：
IIAA、B、IIB、BC、IC ICA
线电流不等于相电流
20
(3) 线电流
IA IAB ICA
16
(2) A相断路
A
1) 中性线未断
B、C相灯仍承受220V N
电压, 正常工作。
2) 中性线断开
B
变为单相电路，如图(b) C 所示, 由图可求得
I UBC 380 12 .7 A RB RC 10 20
三相交流电路和电动机
一、三相交流电动势的产生
三相交流电动势由三相交流发电 机产生。
它的主要组成部分是定子和转子。
转子是转动的磁极，定子是在铁心槽
上放置三个几何尺寸与匝数相同的线
圈（称为定子绕组），它们排列在圆
周上的位置彼此相差120°，分别用 U1-U2，V1-V2，W1-W2表示。
图6-1 三相交流发电机原理示意图
1、旋转磁场的产生
三相异步电动机的定子绕组接成星形，形成对称三相（三 个绕组结构相同，空间互差120°）星形负载。将它们的首端 U1、V1、W1接到对称三相电源上，三个绕组中有对称三相电 流通过（相位依次相差120°），其波形如图6-16所示。
正弦电流通过三相绕组，根据电流的磁效应可知，每个绕组都要 产生一个按正弦规律变化的磁场。三相绕组就会产生一个合成磁场， 此合成磁场是一个旋转磁场。
电工基础 （第2版）
主编：刘志平、苏永昌
第六章 三相交流电路和电动机
本章主要介绍三相交流电压、三相星形与三角形联结、三 相电路的功率及三相异步电动机、单相异步电动机。
第一节 三相交流电源 第二节 三相负载的连接 第三节 三相电路的功率 **第四节 三相笼型异步电动机 **第五节 三相异步电动机的启动 **第六节 安全用电
U1、V1、W1表示各相绕组的首端， U2、V2、W2表示各 相绕组的末端。各相绕组的电动势参考方向规定为线圈的
末端指向始端。
一、三相交流电动势的产生
当原动机带动转子顺时针以角速
度ω 逆时针匀速转动，作切割磁力线 运动，因而产生感应电动势eU、eV、 eW 。由于三个绕组的结构相同，在空 间相差120°，因此eU、eV、eW 三个电 动势：振幅相同，频率相同，彼此间
的相位差为120°。
三相交流永磁同步驱动电机励磁方式
三相交流永磁同步驱动电机励磁方式一、概述三相交流永磁同步电机是一种高性能、高效率的电机，广泛应用于工业生产和交通工具领域。
其励磁方式是影响其性能和效率的关键因素之一。
在本文中，我们将探讨三相交流永磁同步驱动电机的励磁方式，包括直接励磁和间接励磁两种方式的原理、特点、优缺点以及在实际应用中的适用场景。
二、直接励磁方式直接励磁方式是指通过外部直流电源直接为永磁同步电机提供磁场励磁的方式。
其原理是利用外部直流电源产生恒定的磁场，通过转子定子之间的空气隙传递给转子，从而使得电机能够产生稳定的磁场，实现电机的驱动。
直接励磁方式的特点是励磁电流恒定，磁场稳定，能够提供较高的功率密度和效率。
由于直接励磁方式不需要额外的磁场反馈装置，因此结构简单，成本相对较低。
直接励磁方式也能够实现电机的精确控制，适用于对精度要求较高的场合。
然而，直接励磁方式也存在一些缺点。
直接励磁需要使用外部直流电源，并且要求其稳定性和可靠性较高，增加了系统的复杂度和成本。
直接励磁方式在高速、高温等特殊工况下容易出现励磁失效的情况，影响了电机的性能和寿命。
直接励磁方式在一些特殊场合中并不适用。
三、间接励磁方式间接励磁方式是指通过转子上的感应电动势来产生磁场的方式。
其原理是利用转子在旋转过程中产生的感应电动势，使得转子上的永磁体也产生磁场，从而实现电机的励磁。
间接励磁方式的特点是不需要外部直流电源，能够减少系统的复杂度和成本。
由于感应电动势的产生与转子的旋转速度成正比，因此间接励磁方式能够随着电机的转速变化而自动调节磁场的大小，实现了较好的动态性能。
然而，间接励磁方式也存在着一些问题。
由于感应电动势的大小与转子的转速成正比，因此在低速或者静止状态下无法产生足够的磁场，影响了电机的起动性能。
由于感应电动势的产生需要转子上的导体与磁场的相对运动，因此在高速、高温等工况下容易出现感应电动势不稳定的情况，影响了电机的性能。
四、直接励磁与间接励磁的适用场景比较在实际应用中，选择合适的励磁方式需要根据电机的性能要求、工作环境和成本等因素综合考虑。
三相交流电机的分类及特点
三相交流电机的分类及特点1、三相异步电动机（鼠笼）（无刷）（1）结构：转子：鼠笼定子：3绕组（2）原理：三相异步电机（Triple-phase asynchronousmotor）是感应电动机的一种，同时接入380V三相交流电流（相位差120度）形成旋转磁场，鼠笼产生感应电流，进而运动。
靠感应来实现运动，定子旋转磁场切割鼠笼，使鼠笼产生感应电流，感应电流受力使转子旋转。
转子转速与定子旋转磁场转速必须有转速差才能形成磁场切割鼠笼，产生感应电流。
（3）启动：星三角启动、降压启动。
（4）换向：交换定子三相中任意两个接头的接线。
（5）调速：调速困难。
（6）特点：由于三相异步电动机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速旋转，存在转差率，所以叫三相异步电动机。
三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。
与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。
按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。
笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。
2、绕线式三相异步电动机（有滑环）（1）结构：转子：3绕组+3个滑环定子：3绕组（2）原理：与三相异步电机相同。
（3）启动：1）转子串电阻调速启动；2）转子串频敏变阻器调速启动；3）转子串极调速启动；4）转子串水电阻调速启动；5）转子串变频调速启动；（4）换向：交换定子三相中任意两个接头的接线。
（5）调速：同启动。
（6）特点：绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。
调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能（启动电流小）和调节电动机的转速，适合启动时间较长、频繁启动的场所。
绕线式异步电动机的使用，一般是在一些需要较大启动转矩的场合，比如吊车（起重机）磨球机、破碎机等。
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三相交流电机的分类及特点
一、异步电机
1.感应电机
感应电机是最常见的三相交流电机，根据转子运行的方式又分为单相感应电动机和三相感应电动机。
单相感应电动机是一种简单的感应电动机，由于在单相电源中只有一路电流，无法产生旋转磁场，因此需要额外的起动装置（如启动电容器或启动绕组）来产生旋转磁场。
单相感应电动机主要用于家用电器和小型机械设备。
三相感应电动机是最普遍使用的感应电动机，它通过三相电源产生的电磁感应力使转子旋转。
三相感应电动机结构简单、制造成本低，广泛用于各种工业设备和大型机械。
感应电机的优点是结构简单、负载能力强，适用于高功率和大负载场合。
但它的转矩波动和启动性能相对较差。
2.同步电机
同步电机的转速和电源频率是正比关系，因此它的转速非常稳定，适用于对转速要求较高的场合。
同步电机按转子结构分为载波同步电机和绕线同步电机。
载波同步电机是利用转子内部的载波装置和固定磁极间的磁场相互作用产生力矩。
载波同步电机结构复杂、成本高，广泛应用于特殊场合和高精度设备。
绕线同步电机是利用转子上绕有特殊绕线的电势技术产生的磁场引发
转子运动。
绕线同步电机适用于中小功率设备和普通工业设备。
同步电机的特点是转速稳定，能够提供高效率和高功率输出，适用于
高精度设备和对转速要求较高的场合。
然而，同步电机的结构较为复杂，
制造成本较高。
二、三相交流电机的特点
1.高功率输出：三相交流电机具有较高的功率输出能力，在工业生产
和机械驱动中应用广泛。
2.高效率：由于三相交流电机的结构和工作原理，它具有较高的效率，能够将输入的电能转化为机械能的比例较高。
3.运行稳定：三相交流电机在正常电源供电的情况下，能够以稳定的
转速进行工作，能够满足工业生产对速度精度的要求。
4.负载能力强：三相交流电机能够适应各种负载条件，能够提供足够
的转矩和动力输出，适用于不同的工作环境。
5.结构简单：三相交流电机的结构相对简单，制造成本较低，易于维
修和维护。
总结起来，三相交流电机根据不同的特征和结构可分为感应电机和同
步电机。
感应电机包括单相感应电动机和三相感应电动机，适用于不同的
功率和负载场合。
同步电机具有稳定的转速和较高的效率，适用于对转速
要求较高的场合。
三相交流电机具有高功率输出、高效率、运行稳定、负
载能力强和结构简单等特点，广泛应用于工业生产和机械驱动领域。