第7章 变压器和交流电动机-交流电动机-1
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变压器和交流电动机练习题
第七章变压器和交流电动机练习题一、单项选择题1、降压变压器必须符合（）A I1>I2B K<1C I1<I2D N1<N22、为了安全,机床上的照明电灯用的电压是36V,这个电压是把220V的电压通过变压器降压后得到的,如果这台变压器给40W的电灯供电(不考虑变压器的损失),则一次、二次绕组的电流之比是（）A. 1 ：1B. 55 ：9C. 9 ：55D. 无法确定的3、三相异步电动机旋转磁场的旋转方向是由三相电源的（）决定。
A.相序B.相位C.频率D.幅值4．旋转磁场的转速与（）A 电源电压成正比 B频率和磁极对数成正比C.频率成反比，与磁极对数成正比 D频率成正比，与磁极对数成反比5、一次、二次绕组中有电联系的变压器是（）A.多绕组变压器B.三相变压器C.自耦变压器D.互感器6、变压器的一、二次绕组中不能改变的物理量是（）A.交流电压B.交流电流C.阻抗D.频率7、电动机铭牌上标的电压值和电流值是指电动机在额定运行时定子绕组的（）A.相电压和线电流B.线电压和线电流C.相电压和相电流D.线电压和相电流8、额定转速为1475r/min的三相异步电动机，其磁极数为（）A.2B.4C.6D.89、一个理想变压器的匝数比是4，当伏在电压U2=50V、负载电流I2=2A时，一次线圈的电压和电流分别为（）A.12.5V和0.5AB. 12.5V和8AC. 200V和0.5AD. 200V和8A10、Y160L-4型三相异步电动机，定子产生的旋转磁场的转速是（）A.750r/minB. 1000r/minC.1500 r/minD.3000 r/min11、三相异步电动机铭牌上标明功率是9KW，其效率是90%，则输入功率为（）A.8.1KWB.9KWC.10KWD.18KW12、欲将电动机定子绕组接成星形联接，下面六个接线柱的正确接法是13、变压器的工作原理是（）A.电流的磁效应B.电磁感应C.趋肤效应D.都不对14、变压器原绕组100匝，副绕组1200匝，原绕组接10V的蓄电池，则副绕组的输出电压为（）A.120VB.12VC.0.8VD.015、理想变压器的变压比是1:10，次级接100Ω的电阻，则变压器输入电阻为（）A.1000ΩB.100ΩC.10ΩD.1Ω16、三相异步电动机转子转速总是（）A.与旋转磁场转速相同B. 与旋转磁场转速无关C. 大于与旋转磁场转速D.低于与旋转磁场转速17、单相交流电动机定子绕组通入正弦交流电后产生的磁场为（）A.圆形旋转磁场B.恒定磁场C.椭圆形磁场D.脉动磁场18、大功率电动机采用降压起动的原因是（）A.全压起动电源功耗太大B.为降低起动电流C.为增大起动转矩D.为起动快19、以下不是电动机降压起动方法的是（）A.自耦变压器降压起动B.互耦变压器降压起动C.星形-三角形换接降压起动D.串电阻降压起动20、如图所示，变压器输入电压U一定，两个二次绕组匝数是N2和N3。
交流电动机
n0 n s 100% 1000 975 100% 2.5% 1000 n0
总目录 章目录 返回 上析
三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。 定子绕组—一次绕组 转子绕组—二次绕组 旋转磁通—主磁通 转子电路自行闭合，且转子转动 i1 i2 变压器： 变化 e － + U1 E1= 4.44 f N1 + e1 e2 E2= 4.44 f N2 － + u1 － + E 、E 频率相同，都等
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电工技术
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电工技术
第7章 交流电动机
本章要求：
1. 了解三相交流异步电动机的基本构造和转动 原理。 2. 理解三相交流异步电动机的机械特性，掌握 起动和反转的基本方法, 了解调速和制动的 方法。 3. 理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。
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电工技术
电机：实现电能和机械能相互转换的电气设备。 有发电机和电动机两种运行形式。 电动机的分类： 交流电动机 电动机 直流电动机
同步电动机
异步电动机 三相电动机
鼠笼式
单相电动机
绕线式
他励、并励电动机
串励、复励电动机
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电工技术
7.1 三相异步电动机的构造
1.定子
铁心：由内周有槽 的硅钢片叠成。 三相绕组
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7. 2. 3 转差率
电工技术
描述转子转速与旋转磁场转速相差的程度。 旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与 旋转磁场的同步转速之比称为转差率。
n0 n s n 100% 0 运行中: 起动瞬间：s = 1
吉林大学电工学1第7章 电动机
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起动瞬间 n=0，s=1
R2↑→I2↓→Ist↓ R2↑→ Tst ↑
n
R2
R2+Rst
Tst’ Tst”
T
绕线式异步电动机的转 子串电阻起动，不仅限制起 动电流，同时增大起动转矩。 因此，绕线式异步电动机比 鼠笼式异步电动机的起动性 能好。
返回
三、反
转
正转 反转
三相异步电动机的转向决 定于旋转磁场的转向,而旋转 磁场的转向又与通入三相定子 绕组的电流相序有关, 因此, 改变相序即可改变转向。 只要将三相定子绕组接电源的 三根线中任意两根对调即可。
sm
1
U1 ’
电压不足，会造成电流增 s 大，电机发热。
返回
临界转差率sm与R2成正比。
最大转矩Tmax与R2无关。
R2’ < R2”
Tmax
T R2’ R2”
1
2. 机械特性 sm’ sm”
s
在电源电压U1不变时，电动机的转速n 和电 磁转矩T 间的关系称为电动机的机械特性。
返回
n = f (T) 机械特性曲线可由转矩特性曲线得来： n n > nm(AB段）： 为稳定工 n1 A 作区（s 较小），具有硬特 nN 性，即电动机具有自动适应 nm B 负载能力。 TL↑→T ＜TL→n ↓ →s ↑ →T ↑ → T =TL T
返回
定子接线端的连接
C A B
Z
W2 U1 V1
X
U2 W1
Y
V2
△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。 iA A U Y Y X W V Z iC C iB B
起动瞬间 n=0，s=1
R2↑→I2↓→Ist↓ R2↑→ Tst ↑
n
R2
R2+Rst
Tst’ Tst”
T
绕线式异步电动机的转 子串电阻起动，不仅限制起 动电流，同时增大起动转矩。 因此，绕线式异步电动机比 鼠笼式异步电动机的起动性 能好。
返回
三、反
转
正转 反转
三相异步电动机的转向决 定于旋转磁场的转向,而旋转 磁场的转向又与通入三相定子 绕组的电流相序有关, 因此, 改变相序即可改变转向。 只要将三相定子绕组接电源的 三根线中任意两根对调即可。
sm
1
U1 ’
电压不足，会造成电流增 s 大，电机发热。
返回
临界转差率sm与R2成正比。
最大转矩Tmax与R2无关。
R2’ < R2”
Tmax
T R2’ R2”
1
2. 机械特性 sm’ sm”
s
在电源电压U1不变时，电动机的转速n 和电 磁转矩T 间的关系称为电动机的机械特性。
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n = f (T) 机械特性曲线可由转矩特性曲线得来： n n > nm(AB段）： 为稳定工 n1 A 作区（s 较小），具有硬特 nN 性，即电动机具有自动适应 nm B 负载能力。 TL↑→T ＜TL→n ↓ →s ↑ →T ↑ → T =TL T
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定子接线端的连接
C A B
Z
W2 U1 V1
X
U2 W1
Y
V2
△接 接
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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
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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。 iA A U Y Y X W V Z iC C iB B
第一章变压器
四、变压器的基本结构
由铁心、绕组、油箱、Байду номын сангаас缘套管及附件组 成。 1.铁心 铁心是变压器的磁路,由铁心柱和铁轭两 部分组成.铁心柱上安放绕组,铁轭使磁路闭 合. 由两面涂有绝缘漆的硅钢片叠成.有心式 和壳式两种结构.
2.绕组 绕组是变压器的电路,它由绝缘扁导线或圆 导线绕成,多为铜或铝线.高低压绕组均绕在 同一铁心 柱上,低压绕组在里侧靠铁心,以利 绝缘.
电能
(U1、I1)
磁场能
(变化的磁场)
电能
( U2、I2)
理想变压器的规律
原、副线圈中产生的感应电 动势分别是： E1=n1/ t E2=n2/ t U1=E1 U2=E2
I1
I2 n2 U2
U1 n1
E1 n1 E2 n2
U1 n1 U 2 n2
若不考虑原副线圈的内阻
(1) 理想变压器原副线圈的端电压之 比等于这两个线圈的匝数之比
变压器一次和二次绕组的电压比可认为是二者的 匝数比k U1 E1 N1 k U 20 E2 N 2
(三)空载电流i0 I0的主要作用是在磁路中产生磁动势建立磁通. 故又称励磁电流. i0的波形:
差900相位角,是纯无功分量.为磁化电流. Iμ与 E 1
Ih与
E 1
同相位,是一个有功分量,对应铁损.
U1 n1 U 2 n2
n2 >n1 U2>U1 ---升压变压器
n2 <n1 U2 <U1 ---降压变压器
理想变压器输出功率应等于输入功率
即:
P 出 = P入
U1I1=U2I2
I 1 U 2 n2 I 2 U 1 n1
(2)理想变压器原副线圈的电流跟它 们的匝数成反比
电力拖动自动控制系统第7章 交流调压调速系统
第7章 异步电动机调压调速系统
7．1 交流调速系统概述
7.1.1 交流调速的发展概况
交流调速系统：由交流电动机拖动、电机转速为控制目标的电力拖动自动控制系统 直流电动机优点：调速性能好 直流电动机缺点：体积大、容量小、制造成本高、有机械换向装置，维护困难 交流电动机优点 ：结构简单可靠，维护少，无机械换向火花，制造成本低 20世纪70年代，研究开发高性能的交流调速系统，期望用它来节约能源。 同期，电力电子技术、大规模集成电路、各种控制理论、计算机控制技术的 飞速发展，为交流调速电力拖动的发展创造了有利条件。 20世纪80年代，原有的交直流调速拖动系统的分工格局被逐渐打破。 20世纪90年代，交流调速系统已经占到了调速系统的主导地位。 目前的许多交流调速系统在装置容量上、动静态性能上、可四象限运 行的要求上，以至在系统制造成本上都可以与直流调速系统相媲美。
只要改变转速给定信号就可 以使静特性平行地上下移动， 达到调速的目的。
该系统与直流 V－M系统有许多 本质上的不同之处
Ks
不但与 α 角的大小有关，还与负载的功率因数角有关。
n f ( U 1 ,T ) 是一个复杂的非线性函数，且 R2 X2 、
也不是一个定值，随电机转速变化而大幅度变化
当电机转子的转速与 定子电流的频率有严格 比例关系的电动机称同 步电动机，无严格比例 关系的电动机称异步电 动机。
无刷直流电动机及 开关磁阻电动机都满足 “定子电流的频率与转 速有严格比例关系”的 条件，所以也把它归入 同步电动机。
7.1.3 异步电动机的机械特性
1．固有机械特性
转矩的物理表达式
xK r1 I 1 U 1 x1 x2
r2
2 r1 ( x1 x ) 2 2
7．1 交流调速系统概述
7.1.1 交流调速的发展概况
交流调速系统：由交流电动机拖动、电机转速为控制目标的电力拖动自动控制系统 直流电动机优点：调速性能好 直流电动机缺点：体积大、容量小、制造成本高、有机械换向装置，维护困难 交流电动机优点 ：结构简单可靠，维护少，无机械换向火花，制造成本低 20世纪70年代，研究开发高性能的交流调速系统，期望用它来节约能源。 同期，电力电子技术、大规模集成电路、各种控制理论、计算机控制技术的 飞速发展，为交流调速电力拖动的发展创造了有利条件。 20世纪80年代，原有的交直流调速拖动系统的分工格局被逐渐打破。 20世纪90年代，交流调速系统已经占到了调速系统的主导地位。 目前的许多交流调速系统在装置容量上、动静态性能上、可四象限运 行的要求上，以至在系统制造成本上都可以与直流调速系统相媲美。
只要改变转速给定信号就可 以使静特性平行地上下移动， 达到调速的目的。
该系统与直流 V－M系统有许多 本质上的不同之处
Ks
不但与 α 角的大小有关，还与负载的功率因数角有关。
n f ( U 1 ,T ) 是一个复杂的非线性函数，且 R2 X2 、
也不是一个定值，随电机转速变化而大幅度变化
当电机转子的转速与 定子电流的频率有严格 比例关系的电动机称同 步电动机，无严格比例 关系的电动机称异步电 动机。
无刷直流电动机及 开关磁阻电动机都满足 “定子电流的频率与转 速有严格比例关系”的 条件，所以也把它归入 同步电动机。
7.1.3 异步电动机的机械特性
1．固有机械特性
转矩的物理表达式
xK r1 I 1 U 1 x1 x2
r2
2 r1 ( x1 x ) 2 2
电工与电子基础第五~六章 变压器与交流电动机
1.改变交流电压 例5-1 一台降压变压器的一次绕组接在380V的电压上，二次电压 为38V。若一次绕组绕有1140匝时，试求二次绕组的匝数?
第一节 变 压 器
解 已知 Ｕ１＝３８０Ｖ，Ｕ２＝38Ｖ，Ｎ１＝１１４０匝
其中, N1 / U1, N2 / U2 称为一、 二次绕组的匝伏比 (即变压器一、 二次绕组的匝 数与电 压之比), 同一台变压器一、 二次绕组的匝伏比是相等的。 如果已知一台变压器匝伏比, 则绕组的匝数等于该绕组的电压数值乘以匝伏比, 绕组的 电压就等于该绕组的匝数除以匝伏比。
表5-2 绝缘等级及其工作温度
第二节 三相笼型异步电动机
一、基本结构
1.定子
图5-15 三相笼型异步电动机的组成 1—端盖 2—定子 3—转子 4—风扇 5—定子绕组 6—接线盒
第二节 三相笼型异步电动机
图5-16 未装绕组的定子与定子硅钢冲片
(1)定子铁心 它是电动机的磁路部分，一般用０.３５～０.５mm厚、 表面涂绝缘漆或有氧化膜的硅钢片叠压而成，
变压器的效率为８５％，试求一、二次的功率和损耗以及一次电流。 解 二次功率为
第一节 变 压 器
四、基本结构 1.铁心
图5-3 心式与壳式变压器 a)心式变压器 b)壳式变压器
1—铁心 2—绕组
第一节 变 压 器
2.绕组
图5-4 相邻两层硅钢片的配列情况
(1)同心式绕组 如图5-6a所示，变压器的一、二次绕组呈同心圆筒
3.变换交流阻抗
第一节 变 压 器
图5-2 变压器的阻抗变换
例5-4 一台输出变压器二次侧接有８Ω的扬声器，一次侧输入信号 源的内阻是512Ω。当输出最大功率时，试求变压器的匝数比。
解 已知 ＺＬ＝８Ω，Ｚ＝５１２Ω，根据式(5-4)得
第一节 变 压 器
解 已知 Ｕ１＝３８０Ｖ，Ｕ２＝38Ｖ，Ｎ１＝１１４０匝
其中, N1 / U1, N2 / U2 称为一、 二次绕组的匝伏比 (即变压器一、 二次绕组的匝 数与电 压之比), 同一台变压器一、 二次绕组的匝伏比是相等的。 如果已知一台变压器匝伏比, 则绕组的匝数等于该绕组的电压数值乘以匝伏比, 绕组的 电压就等于该绕组的匝数除以匝伏比。
表5-2 绝缘等级及其工作温度
第二节 三相笼型异步电动机
一、基本结构
1.定子
图5-15 三相笼型异步电动机的组成 1—端盖 2—定子 3—转子 4—风扇 5—定子绕组 6—接线盒
第二节 三相笼型异步电动机
图5-16 未装绕组的定子与定子硅钢冲片
(1)定子铁心 它是电动机的磁路部分，一般用０.３５～０.５mm厚、 表面涂绝缘漆或有氧化膜的硅钢片叠压而成，
变压器的效率为８５％，试求一、二次的功率和损耗以及一次电流。 解 二次功率为
第一节 变 压 器
四、基本结构 1.铁心
图5-3 心式与壳式变压器 a)心式变压器 b)壳式变压器
1—铁心 2—绕组
第一节 变 压 器
2.绕组
图5-4 相邻两层硅钢片的配列情况
(1)同心式绕组 如图5-6a所示，变压器的一、二次绕组呈同心圆筒
3.变换交流阻抗
第一节 变 压 器
图5-2 变压器的阻抗变换
例5-4 一台输出变压器二次侧接有８Ω的扬声器，一次侧输入信号 源的内阻是512Ω。当输出最大功率时，试求变压器的匝数比。
解 已知 ＺＬ＝８Ω，Ｚ＝５１２Ω，根据式(5-4)得
第7章电力拖动自动控制系统运动控制系统第5版ppt课件
矢量控制系统通过矢量变换和按转 子磁链定向，得到等效直流电动机 模型，然后模仿直流电动机控制。
直接转矩控制系统利用转矩偏差和 定子磁链幅值偏差的符号，根据当 前定子磁链矢量所在的位置，直接 选取合适的定子电压矢量，实施电 磁转矩和定子磁链的控制。
内容提要
异步电动机动态数学模型的性质 异步电动机三相数学模型 坐标变换 异步电动机在正交坐标系上的动态数学
7.3.1 坐标变换的基本思路
当观察者也站到铁心上和绕组一起旋转 时，在他看来，d和q是两个通入直流而 相互垂直的静止绕组。
如果控制磁通的空间位置在d轴上，就和 直流电动机物理模型没有本质上的区别 了。
绕组d相当于励磁绕组，q相当于伪静止 的电枢绕组。
7.3.1 坐标变换的基本思路
图7-4 静止两相正交坐标系和旋转正交坐标系 的物理模型
7.3.1 坐标变换的基本思路
图7-3 三相坐标系和两相坐标系物理模型
7.3.1 坐标变换的基本思路
两相绕组，通以两相平衡交流电流，也 能产生旋转磁动势。
当三相绕组和两相绕组产生的旋转磁动 势大小和转速都相等时，即认为两相绕 组与三相绕组等效，这就是3/2变换。
7.3.1 坐标变换的基本思路
虽然电枢本身是旋转的，但由于换向器和电 刷的作用，闭合的电枢绕组分成两条支路。 电刷两侧每条支路中导线的电流方向总是相 同的。
7.3.1 坐标变换的基本思路
当电刷位于磁极的中性线上时，电枢磁动势 的轴线始终被电刷限定在q轴位置上，其效 果好象一个在q轴上静止的绕组一样。
但它实际上是旋转的，会切割d轴的磁通而 产生旋转电动势，这又和真正静止的绕组不 同。
7.3.2 三相-两相变换 （3/2变换）
三相绕组A、B、C和两相绕组之间的 变换，称作三相坐标系和两相正交坐 标系间的变换，简称3/2变换。
直接转矩控制系统利用转矩偏差和 定子磁链幅值偏差的符号，根据当 前定子磁链矢量所在的位置，直接 选取合适的定子电压矢量，实施电 磁转矩和定子磁链的控制。
内容提要
异步电动机动态数学模型的性质 异步电动机三相数学模型 坐标变换 异步电动机在正交坐标系上的动态数学
7.3.1 坐标变换的基本思路
当观察者也站到铁心上和绕组一起旋转 时，在他看来，d和q是两个通入直流而 相互垂直的静止绕组。
如果控制磁通的空间位置在d轴上，就和 直流电动机物理模型没有本质上的区别 了。
绕组d相当于励磁绕组，q相当于伪静止 的电枢绕组。
7.3.1 坐标变换的基本思路
图7-4 静止两相正交坐标系和旋转正交坐标系 的物理模型
7.3.1 坐标变换的基本思路
图7-3 三相坐标系和两相坐标系物理模型
7.3.1 坐标变换的基本思路
两相绕组，通以两相平衡交流电流，也 能产生旋转磁动势。
当三相绕组和两相绕组产生的旋转磁动 势大小和转速都相等时，即认为两相绕 组与三相绕组等效，这就是3/2变换。
7.3.1 坐标变换的基本思路
虽然电枢本身是旋转的，但由于换向器和电 刷的作用，闭合的电枢绕组分成两条支路。 电刷两侧每条支路中导线的电流方向总是相 同的。
7.3.1 坐标变换的基本思路
当电刷位于磁极的中性线上时，电枢磁动势 的轴线始终被电刷限定在q轴位置上，其效 果好象一个在q轴上静止的绕组一样。
但它实际上是旋转的，会切割d轴的磁通而 产生旋转电动势，这又和真正静止的绕组不 同。
7.3.2 三相-两相变换 （3/2变换）
三相绕组A、B、C和两相绕组之间的 变换，称作三相坐标系和两相正交坐 标系间的变换，简称3/2变换。
变压器与电动机
如果在对称三相系统中加在原绕组上的各个正方向电压由原绕组的起端指向末端的电压大小相等互相有120相位差那么在正方向电压的作用下三个原绕组中正方向的磁通由正方向电流所产生的磁通也互有120相位差如图37所示图37相位差虽然铁心中磁通的大小和方向时刻在变化但由于三个铁心柱中的磁通到达正方向最大值时总是依次相差120即相差t3因此在三个副绕组中产生的正方向感应电动势也互有120相位差
解 副边输出的电功率为
P2 U 2 I 2 220 40W 8800 W
图3-3 变压器电路
⒋ 变压器的伏安特性和电压变化规律
对于负载来说，变压器相当于电源，而作 为一个电源就必须考虑它的外特性。电力系统 的用电负载是经常发生变化的，负载变化所引 起的变压器次级电压的变化程度，既与负载的 大小和性质（电阻性、电容性和功率因数的大 小）有关，又与变压器的本身性质有关。为了 说明负载对变压器次级电压的影响，可以作出 变压器外特性曲线如图3-4所示。变压器的伏安 特性（外特性）就是当变压器的初级电压U1和 负载的功率因数λ=cosφ一定时，次级电压U2随 次级电流I2变化的曲线关系。
I1
次级电流为
E 1 0.83m Z 0 Z1 600 600
N1 I2 I1 2 0.83m 1.66m N2
实际变压器的初次、级绕组的极性是看不 见的，因此引入了同名端的概念。同名端是指 电压实际极性相同的端子，是一种标记，如图 3-3中的“”所以即表示同名端。同名端的判 别方法请参阅有关书籍。
线圈是由具有良好绝缘的漆包线、纱包线或丝 包线绕制而成的。 · 原线圈（初级线圈） 和电源相连的线圈； · 副线圈（次级线圈） 与负载相连的线圈。 变压器组装时，通常要将电压较低的一个 线圈安装在靠近铁芯柱的内层，这是因为低压 线圈和铁心间所虚的绝缘比较简单，而电压较 高的线圈则安装在外面。
解 副边输出的电功率为
P2 U 2 I 2 220 40W 8800 W
图3-3 变压器电路
⒋ 变压器的伏安特性和电压变化规律
对于负载来说，变压器相当于电源，而作 为一个电源就必须考虑它的外特性。电力系统 的用电负载是经常发生变化的，负载变化所引 起的变压器次级电压的变化程度，既与负载的 大小和性质（电阻性、电容性和功率因数的大 小）有关，又与变压器的本身性质有关。为了 说明负载对变压器次级电压的影响，可以作出 变压器外特性曲线如图3-4所示。变压器的伏安 特性（外特性）就是当变压器的初级电压U1和 负载的功率因数λ=cosφ一定时，次级电压U2随 次级电流I2变化的曲线关系。
I1
次级电流为
E 1 0.83m Z 0 Z1 600 600
N1 I2 I1 2 0.83m 1.66m N2
实际变压器的初次、级绕组的极性是看不 见的，因此引入了同名端的概念。同名端是指 电压实际极性相同的端子，是一种标记，如图 3-3中的“”所以即表示同名端。同名端的判 别方法请参阅有关书籍。
线圈是由具有良好绝缘的漆包线、纱包线或丝 包线绕制而成的。 · 原线圈（初级线圈） 和电源相连的线圈； · 副线圈（次级线圈） 与负载相连的线圈。 变压器组装时，通常要将电压较低的一个 线圈安装在靠近铁芯柱的内层，这是因为低压 线圈和铁心间所虚的绝缘比较简单，而电压较 高的线圈则安装在外面。
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电工电子学(Ⅰ)
• 转差率
s
n0 n0
n
100%
n (1 s)n0
异步电动机运行中: s (1 ~ 9)%
【例1】一台三相异步电动机，其额定转速 n=975
r/min，电源频率 f1=50 Hz。试求电动机的极数和额定 负载下的转差率。
根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系 可知：n0=1000 r/min , 即 P=3
+A
图中，A、B、C
三相电流依次达
最大；合成磁场
轴线依次与他们
的轴线重合。
a)
+B
b)
c)
三相异步电动机的转动原理
1.旋转磁场的产生
i Im
iA
iB
iC
三相电流合成磁
0
场 的分布情况
t
n0
A
YN
Z
C
SB
X
600
60
A
Y
NZ
CS
X
B
A Y
Z
S
N
C
B X
t 0
t 60
t 90
合成磁电工场电方子学向(Ⅰ向) 下 合成磁场旋转60° 合成磁场旋转90°
基本结构
定子：定子铁心、 定子绕组（电枢绕组）。
转子：转子铁心（主磁极）、 转子绕组（励磁绕组）。
异步电动机的用途和分类
三相异步电机主要用作电动机，拖动各 种生产机械，例如：风机、泵、压缩机、机 床、轻工及矿山机械、农业生产中的脱粒机 和粉碎机、农副产品中的加工机械等等。
在民用生活中，电扇、洗衣机、电冰箱 和空调器等一般由单相异步电动机来拖动。
2、对于中低压电动机：
1）如铭牌上标有“380/220V、Y/ △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“△” 联结。 2）如铭牌上标有“380V、 △联结”时，表 示电机正常运行时只能采用“△”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“△”联结。
无转子电动势（转子导体不切割磁力线）
无转子电流
无转距
返回
电动机的转动原理
在电动机定子绕组中通入三相对称交流电 流后，产生旋转磁场。
旋转磁场的磁力线切割转子导条，导条中 就感应出电动势。
在电动势的作用下，闭合的导条中就有电 流，该电流与旋转磁场相互作用，使转子导条 受到电磁力作用。由电磁力产生电磁转矩，转 子就转动起来。
单层集中整距绕组实例（两极）
2. 单层集中整距绕组实例( 四极)
3. 双层分布短距绕组实例（两极）
三相异步电动机
按转子结构分
鼠笼型异步电动机
绕线型异步电动机
§7.3.1 三相异步电动机的基本结构
三相异步电动机的定子部分在结构上和 同步电机的定子部分完全相同。
对中、小容量的低压异步电动机，通常 定子三相绕组的六个出线头都引出，这样可 根据需要灵活地接成“Y”形或“▽”形。
U1
V1
W1
W2 U 2
同步转速 n0
( f 50Hz)
p 1
360
3000 (转/分）
p2
180
1500 (转/分）
p3
120
1000 (转/分）返回
5. 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
SX
场在空间仅旋转了30°。
比P=1时转速慢了一半，
即：
N0=60f/2（转/分）
•
B'
•N
C
Z'
Y
A'
A
30
CS'
X' •
n0
NZ •
•X
• ZN'
SC
t 60
A'
所以，旋转磁场的转速n0决定于电流频率f1 和磁场的极对数P，可推出：
n0
60 f p
(转/分）
极对数
每个电流周n 期 磁场转过的空间角度
可见，当定子绕组中通入三相电流后，它 们共同产生的合成磁场是随着电流的交变而在 空间不断地旋转着，这就是旋转磁场。
2. 旋转磁场的转向 当通入定子绕组的三相电流的相序为A-B-C
时，旋转磁场的转向与这个顺序是一致的，可见 磁场的转向与定子绕组中的电流相序有关。
三相异步电动机的转动原理
2.旋转磁场的方向 ——取决于三相电流的相序
第7章 变压器和交流电动机 -交流电动机（1）
上海大学 自动化系 林小玲
§7.3 交流电动机
§7.3.0 交流电机的分类
同步电机 交流电机
异步电机
同步发电机 同步电动机
异步电动机 异步发电机
同步电机
异步电机
同步电机：多用作发电机使用，在不调速情况， 也用作电动机，可改变电网功率因 数（通过调节励磁电流）。
5）额定功率因数 cosN 指电动机在额定负载
时定子侧的功率因数；
6）额定转速 n（N r/min）指电机额定运行时转
轴的转速；
7）电动机的额定输出转矩计算式为
T2N
9550 PN (kW ) nN (r / min)
（N
.
m）
思考：如果转矩单位为kg . 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。
sN电工电n子0n学0 (nⅠ) 100%
1000 975 1000
100%
2.5%
谢谢!
郁 金 香
名词解释
空间电角度 ：把一对主磁极表面占的空间距离用
空间电角度表示，定义为360°空间电角度。
两极电机电角度
四极电机电角度
1
2 345 67 8
A X
分布绕组实例
三相交流绕组联结实例
1.
任意调换两根电源进线 (电路如图)
Im i iA
iB
iC
iA
0
A
t
iB B
YX Z C
AA
SY
iC
z
c
结论： 任意调换两根 电源进线，则旋转
B
N
X
磁场反转。
t 0
AA
SY
Z C
BN
X
t 60
三相异步电动机的转动原理
3.旋转磁场的极对数P
iA
A
Im i iA iB iC
0
ZX
iC C iB
Y B
旋转磁场的转速决定于磁场的极数，在一对极的 情况下，当电流交变一次时，磁场恰好在空间旋转了一周。
I m iA iB iC
t
N0=60f（转/分）
A Y NZ
C
B
S
X
n0 60
Y AZ N
CS
B
X
A YNZ
C
B
S
X
返回
旋转磁场具有两对极
Y'
时，当电流从ωt=0°到 C'
A
Z t 0
N• B
•
ωt=60°经历了60°时，磁 X' S
三相异步电动机的构造
1.定子 铁芯：由内周有槽 的硅钢片叠成。 A ----X 三相绕组 B ----Y C---- Z 机座：铸钢或铸铁
鼠笼式 2.转子 绕线式
三相异步电动机的构造
§7.3.2 三相异步电动机的转动原理
• 实验现象说明
磁极旋转
e Blv
（右手定则）
导线切割磁力线产生感应电动势 闭合导线产生电流 通电导线在磁场中受力
t
iC
0
2400
t
A相电流最大瞬间各相电流的磁场及其合成磁场
+A
+A
A相电流的磁场
A
X
Y
B B相电流的磁场
C
3相电流的合成磁场
Z
C相电流的磁场
A相电流最大时，合成磁场轴线与+A轴重合
+A
+A
A
X
+B
B相电流最大时， 合成磁场轴线与 +B轴重合
C相电流最大时， 合成磁场轴线与 +C轴重合
a)、b)与c)三个
YC
A
X
ZB
形成旋转磁场的机理分析
1）对称分布的三个绕组轮流施加直流电流
Y
A
X
B
C
Z
对称分布的三个绕组轮流施加直流电流，产生 具有一定旋转效应的步进磁场
2）对称三相绕组轮流施加对称三相电流
C
A
X
Z
Y B
A相电流最大时 产生的磁场
此刻C相电流 产生磁场
此刻B相电流 产生磁场
iA
0
t
iB
0 1200
iA Im sin t
iB Im sint 120 iC Im sint 240
1.旋转磁场的产生
Im i iA iB iC
()电流入 Y
A n0
Z
C
t
B X
规定
i : “+” →首端流入，尾端流出。
(•)电流出
i : “–” → 尾端流入，首端流出。
形成旋转磁场的机理分析
1）对称分布的三个绕组轮流施加直流电流
三相异步电动机的转动原理
1.旋转磁场的产生
i Im
iA
iB
iC
分场即析：三的可相分一知电布个：流情电三合况流成相周磁电期流，产旋生转的磁合场0成在磁空场间是转一过旋36转0的°电磁角场度 t
• 转差率
s
n0 n0
n
100%
n (1 s)n0
异步电动机运行中: s (1 ~ 9)%
【例1】一台三相异步电动机，其额定转速 n=975
r/min，电源频率 f1=50 Hz。试求电动机的极数和额定 负载下的转差率。
根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系 可知：n0=1000 r/min , 即 P=3
+A
图中，A、B、C
三相电流依次达
最大；合成磁场
轴线依次与他们
的轴线重合。
a)
+B
b)
c)
三相异步电动机的转动原理
1.旋转磁场的产生
i Im
iA
iB
iC
三相电流合成磁
0
场 的分布情况
t
n0
A
YN
Z
C
SB
X
600
60
A
Y
NZ
CS
X
B
A Y
Z
S
N
C
B X
t 0
t 60
t 90
合成磁电工场电方子学向(Ⅰ向) 下 合成磁场旋转60° 合成磁场旋转90°
基本结构
定子：定子铁心、 定子绕组（电枢绕组）。
转子：转子铁心（主磁极）、 转子绕组（励磁绕组）。
异步电动机的用途和分类
三相异步电机主要用作电动机，拖动各 种生产机械，例如：风机、泵、压缩机、机 床、轻工及矿山机械、农业生产中的脱粒机 和粉碎机、农副产品中的加工机械等等。
在民用生活中，电扇、洗衣机、电冰箱 和空调器等一般由单相异步电动机来拖动。
2、对于中低压电动机：
1）如铭牌上标有“380/220V、Y/ △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“△” 联结。 2）如铭牌上标有“380V、 △联结”时，表 示电机正常运行时只能采用“△”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“△”联结。
无转子电动势（转子导体不切割磁力线）
无转子电流
无转距
返回
电动机的转动原理
在电动机定子绕组中通入三相对称交流电 流后，产生旋转磁场。
旋转磁场的磁力线切割转子导条，导条中 就感应出电动势。
在电动势的作用下，闭合的导条中就有电 流，该电流与旋转磁场相互作用，使转子导条 受到电磁力作用。由电磁力产生电磁转矩，转 子就转动起来。
单层集中整距绕组实例（两极）
2. 单层集中整距绕组实例( 四极)
3. 双层分布短距绕组实例（两极）
三相异步电动机
按转子结构分
鼠笼型异步电动机
绕线型异步电动机
§7.3.1 三相异步电动机的基本结构
三相异步电动机的定子部分在结构上和 同步电机的定子部分完全相同。
对中、小容量的低压异步电动机，通常 定子三相绕组的六个出线头都引出，这样可 根据需要灵活地接成“Y”形或“▽”形。
U1
V1
W1
W2 U 2
同步转速 n0
( f 50Hz)
p 1
360
3000 (转/分）
p2
180
1500 (转/分）
p3
120
1000 (转/分）返回
5. 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
SX
场在空间仅旋转了30°。
比P=1时转速慢了一半，
即：
N0=60f/2（转/分）
•
B'
•N
C
Z'
Y
A'
A
30
CS'
X' •
n0
NZ •
•X
• ZN'
SC
t 60
A'
所以，旋转磁场的转速n0决定于电流频率f1 和磁场的极对数P，可推出：
n0
60 f p
(转/分）
极对数
每个电流周n 期 磁场转过的空间角度
可见，当定子绕组中通入三相电流后，它 们共同产生的合成磁场是随着电流的交变而在 空间不断地旋转着，这就是旋转磁场。
2. 旋转磁场的转向 当通入定子绕组的三相电流的相序为A-B-C
时，旋转磁场的转向与这个顺序是一致的，可见 磁场的转向与定子绕组中的电流相序有关。
三相异步电动机的转动原理
2.旋转磁场的方向 ——取决于三相电流的相序
第7章 变压器和交流电动机 -交流电动机（1）
上海大学 自动化系 林小玲
§7.3 交流电动机
§7.3.0 交流电机的分类
同步电机 交流电机
异步电机
同步发电机 同步电动机
异步电动机 异步发电机
同步电机
异步电机
同步电机：多用作发电机使用，在不调速情况， 也用作电动机，可改变电网功率因 数（通过调节励磁电流）。
5）额定功率因数 cosN 指电动机在额定负载
时定子侧的功率因数；
6）额定转速 n（N r/min）指电机额定运行时转
轴的转速；
7）电动机的额定输出转矩计算式为
T2N
9550 PN (kW ) nN (r / min)
（N
.
m）
思考：如果转矩单位为kg . 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。
sN电工电n子0n学0 (nⅠ) 100%
1000 975 1000
100%
2.5%
谢谢!
郁 金 香
名词解释
空间电角度 ：把一对主磁极表面占的空间距离用
空间电角度表示，定义为360°空间电角度。
两极电机电角度
四极电机电角度
1
2 345 67 8
A X
分布绕组实例
三相交流绕组联结实例
1.
任意调换两根电源进线 (电路如图)
Im i iA
iB
iC
iA
0
A
t
iB B
YX Z C
AA
SY
iC
z
c
结论： 任意调换两根 电源进线，则旋转
B
N
X
磁场反转。
t 0
AA
SY
Z C
BN
X
t 60
三相异步电动机的转动原理
3.旋转磁场的极对数P
iA
A
Im i iA iB iC
0
ZX
iC C iB
Y B
旋转磁场的转速决定于磁场的极数，在一对极的 情况下，当电流交变一次时，磁场恰好在空间旋转了一周。
I m iA iB iC
t
N0=60f（转/分）
A Y NZ
C
B
S
X
n0 60
Y AZ N
CS
B
X
A YNZ
C
B
S
X
返回
旋转磁场具有两对极
Y'
时，当电流从ωt=0°到 C'
A
Z t 0
N• B
•
ωt=60°经历了60°时，磁 X' S
三相异步电动机的构造
1.定子 铁芯：由内周有槽 的硅钢片叠成。 A ----X 三相绕组 B ----Y C---- Z 机座：铸钢或铸铁
鼠笼式 2.转子 绕线式
三相异步电动机的构造
§7.3.2 三相异步电动机的转动原理
• 实验现象说明
磁极旋转
e Blv
（右手定则）
导线切割磁力线产生感应电动势 闭合导线产生电流 通电导线在磁场中受力
t
iC
0
2400
t
A相电流最大瞬间各相电流的磁场及其合成磁场
+A
+A
A相电流的磁场
A
X
Y
B B相电流的磁场
C
3相电流的合成磁场
Z
C相电流的磁场
A相电流最大时，合成磁场轴线与+A轴重合
+A
+A
A
X
+B
B相电流最大时， 合成磁场轴线与 +B轴重合
C相电流最大时， 合成磁场轴线与 +C轴重合
a)、b)与c)三个
YC
A
X
ZB
形成旋转磁场的机理分析
1）对称分布的三个绕组轮流施加直流电流
Y
A
X
B
C
Z
对称分布的三个绕组轮流施加直流电流，产生 具有一定旋转效应的步进磁场
2）对称三相绕组轮流施加对称三相电流
C
A
X
Z
Y B
A相电流最大时 产生的磁场
此刻C相电流 产生磁场
此刻B相电流 产生磁场
iA
0
t
iB
0 1200
iA Im sin t
iB Im sint 120 iC Im sint 240
1.旋转磁场的产生
Im i iA iB iC
()电流入 Y
A n0
Z
C
t
B X
规定
i : “+” →首端流入，尾端流出。
(•)电流出
i : “–” → 尾端流入，首端流出。
形成旋转磁场的机理分析
1）对称分布的三个绕组轮流施加直流电流
三相异步电动机的转动原理
1.旋转磁场的产生
i Im
iA
iB
iC
分场即析：三的可相分一知电布个：流情电三合况流成相周磁电期流，产旋生转的磁合场0成在磁空场间是转一过旋36转0的°电磁角场度 t