异步电动机结构及原理2006.9.13
异步电动机的工作原理
异步电动机的工作原理异步电动机是一种常见的交流电动机，它在工业生产和日常生活中都有着广泛的应用。
它的工作原理是基于电磁感应和旋转磁场的相互作用，通过这种相互作用来实现电能转换为机械能。
本文将介绍异步电动机的工作原理，包括其结构、工作过程和特点。
1. 结构异步电动机的主要部件包括定子和转子。
定子是由绕组和铁芯组成的，绕组通常是由绝缘线圈绕成的，而铁芯则用于集中磁场。
转子通常是由铁芯和绕组组成的，绕组通常是由铜或铝导线绕成的，而铁芯则用于传递磁场。
异步电动机的外壳通常由铸铁或钢制成，用于支撑和保护电机的内部部件。
2. 工作过程当异步电动机接通电源时，电流通过定子绕组产生磁场，这个磁场会在空气隙中形成一个旋转磁场。
这个旋转磁场会感应转子中的感应电流，从而在转子上产生一个额外的磁场。
由于转子中的感应电流是由旋转磁场感应产生的，所以它的磁场也是旋转的。
这个旋转的磁场会与定子的旋转磁场相互作用，从而产生一个力矩，这个力矩会驱动转子旋转。
当转子旋转时，它会带动负载进行工作，从而实现电能转换为机械能。
3. 特点异步电动机有着许多特点，包括结构简单、制造成本低、维护方便、运行可靠等。
由于其结构简单，所以它的制造成本通常比较低，这使得它在工业生产中有着广泛的应用。
另外，由于它没有需要维护的机械刷子和换向器，所以它的维护成本也比较低。
此外，由于它的结构简单，所以它的运行也比较可靠，通常可以连续长时间工作而不需要停机维护。
总结来说，异步电动机是一种常见的交流电动机，它的工作原理是基于电磁感应和旋转磁场的相互作用。
通过这种相互作用，它可以实现电能转换为机械能。
它的结构简单、制造成本低、维护方便、运行可靠等特点使得它在工业生产和日常生活中有着广泛的应用。
希望通过本文的介绍，读者对异步电动机的工作原理有了更深入的了解。
简述异步电动机的工作原理
简述异步电动机的工作原理
异步电动机的工作原理是利用电磁感应的原理将电能转化为机械能。
它由定子和转子组成。
定子上设置若干个绕组，称为主磁极，这些绕组通电后产生旋转磁场。
转子上设置绕组，称为副磁极，且不与定子的绕组直接相连。
当定子的绕组通电时，产生一个旋转磁场，这个磁场沿着定子绕组的方向旋转。
由于转子上的副磁极不与定子的绕组相连，转子内部会感受到一个旋转磁场的作用。
由于副磁极内部的电导体在磁场的作用下产生电流，所以副磁极上的电流也会随磁场的旋转而改变。
根据电动机的左手定则，当副磁极上的电流与旋转磁场方向相反时，会受到一个力的作用，使副磁极试图与磁场同步旋转。
由于副磁极上的电流改变了方向，所以会受到相反方向的力作用，反向的力会使它产生一个转矩，促使转子开始旋转。
然而，由于转子本身的惯性，转子旋转速度不可能与旋转磁场完全同步。
因此，在转子启动时，会有一个滑差存在。
滑差的存在可以通过电动机的转子导条来调整，从而使电动机达到最佳工作效率。
总之，异步电动机的工作原理是通过定子产生旋转磁场，副磁极感受到磁场并产生电流，电流与磁场互相作用产生转矩，推动转子旋转。
异步电动机的工作原理
异步电动机的工作原理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家庭用电中。
它的工作原理基于电磁感应和电磁力的相互作用。
在本文中，我们将详细介绍异步电动机的工作原理。
1. 异步电动机的基本结构异步电动机由定子和转子两部份组成。
定子是固定不动的部份，通常由一组绕组和铁芯构成。
转子是可以旋转的部份，通常由铁芯和导体条（又称为鼠笼）构成。
2. 电磁感应原理当异步电动机接通电源后，定子绕组中的电流会产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场会穿过转子的导体条，导致导体条中的电流产生感应磁场。
根据洛伦兹力定律，感应磁场与旋转磁场之间会产生一个力，使得转子开始旋转。
3. 工作过程当异步电动机启动时，首先需要将定子绕组接通电源，产生旋转磁场。
然后，通过转子上的导体条，感应磁场会产生一个力，使得转子开始旋转。
由于转子的旋转速度不同于旋转磁场的速度，所以称为异步电动机。
4. 同步速度和滑差异步电动机的转子旋转速度取决于旋转磁场的频率和定子绕组的极数。
这个旋转速度称为同步速度。
然而，由于负载的存在，转子的实际旋转速度会略低于同步速度。
这个差距称为滑差，滑差越大，转子的负载能力越强。
5. 启动方式异步电动机有多种启动方式，常见的有直接启动、星角启动和自耦启动。
直接启动是最简单的方式，即将电源直接连接到定子绕组。
星角启动是通过启动器将电压降低，减少启动时的启动电流。
自耦启动是通过自耦变压器降低启动时的电流。
6. 调速方式异步电动机的转速可以通过改变电源频率或者改变转子电阻来调节。
改变电源频率可以实现较大范围的调速，但需要特殊的变频器。
改变转子电阻可以实现较小范围的调速，但效果相对较差。
7. 应用领域异步电动机广泛应用于各个领域，包括工业生产、交通运输、家庭用电等。
在工业生产中，异步电动机常用于水泵、风机、压缩机等设备。
在交通运输中，异步电动机常用于电动汽车、电动火车等。
在家庭用电中，异步电动机常用于洗衣机、空调等家电产品。
异步电机基本结构和原理
基本构造和基本工作原理
2 异步电机旳基本构造
三相异步电机主要部件拆分图
基本构造和基本工作原理
2 异步电机旳基本构造
三相异步电机整体图
基本构造和基本工作原理
3 工作原理和三种运营状态
一、转动原理
➢概述—原理上类似于变压器，定子绕组相当于原绕组，转子绕组副绕组，
经过电磁感应关系实现机电能量转换。所不同旳是变压器旳磁场不旋转； 异步电机气隙中旳磁场为旋转磁场。
基本构造和基本工作原理
4 异步电动机旳额定值
➢额定值
• 型号：Y132S-4,Y--异步电动机；132--机座中 心高度132mm，S--短铁心；4-极数。
• 额定值:正常运营时旳主要数据指标。
• 绕组联结方式：△接法或者Y接法。
基本构造和基本工作原理
三、三种运营状态
基本构造和基本工作原理
4 异步电动机旳额定值
➢额定值
1）额定功率 P（kW）指额定运营时转轴上旳输出机械功率。 N
2）额定电压 U（N V） 指加在绕组上旳线电压；
3）额定电流 IN（A） 指定子绕组中旳线电流；
4）额定频率 f（Hz） 我国工业用频率为50Hz；
基本构造和基本工作原理
1 概述
优点：构造简朴、制造轻易、价格低廉、运营可靠、使用 及维护以便、结实耐用、运营效率较高和合用旳工作特征。
缺陷：目前还不能经济地在较大范围内实现平滑调速；需 要从电网吸收感性旳无功功率，以建立磁场，因而功率因数 较差，总不大于1。
基本构造和基本工作原理
2 异步电机旳基本构造
率；
定子上：i1a与e1方向相反，电功率 e1i1a为负，表达吸收电功率，且变为 内部旳热能。
基本构造和基本工作原理
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
电力机车交流牵引电机—异步电动机的基本结构、工作原理
定子 | 定子绕组
（a）Y形接法
（b）△形接法
8
定子 | 机座
固定和支撑定子铁心。
9
转子 | 转子铁心
由外周有槽的硅钢片叠 成。
10
转子 | 转子绕组
构成电路部分，有笼型 和绕线型两种绕组型式。
11
转子 | 转轴
支撑转子铁心和输出、 输入机械转矩。。
12
结构 | 其他
气隙：异步电机的气隙很小，中小型电机一般为 0.2～2 mm。
端盖：安装在机座的两端，一般为铸铁件。端盖 上的轴承室里安装了轴承来支撑转子，以使定子 和转子得到较好的同心度，保证转子在定子内膛 里正常运转。端盖除了起支撑作用外，还起着保
13 护定子、转子绕组的作用。
结构 | 其他
轴承：连接转动部分与不动部分，目前都采用滚 动轴承以减少摩擦。
风扇：冷却电机。
14
三相异步电动机结构
1
引言
2
引言
主断 路器
受电弓
预充电单元
脉冲整流器
牵引逆变器
直流侧回路
牵
引 变
M
压
牵引电机
器
齿轮
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ变速箱 车轮
车轮
电力牵引交流传动系统结构框图
3
结构
4
结构
5
定子 | 定子铁心
由内周有槽的硅钢片叠 成。
6
定子 | 定子绕组
构成电路部分，用来感 应电动势、流过电流、 实现机电能量转换。
《异步电动机》ppt课件
2．降压起动 利用起动设备将电压适当降低后加到电动机的定子绕组上起动，以 限制电动机的起动电流，等电动机转速升高后，再使电动机定子绕组上 的电压恢复至额定值，这种方法称为降压起动。由于电动机转矩与电压 平方成正比，所以降压起动时的起动转矩将大为降低，因此，降压起动 方法仅适用于空载或轻载起动。
三相异步电动机的功率因数是衡量在异步电动机输入的视 在功率中，能转换为机械功率的有功功率所占比重的大小。
十四、效率 电动机从电源汲取的有功功率，称为电动机的输入功率，而电
动机转轴上输出的机械功率，称为输出功率，输出功率与输入功率 的比值，称为效率。 十五、起动电流
电动机转速为零〔静止〕加上额定电压时的线电流，称为起动电 流。异步电动机直接起动时，其起动电流很大，可达额定电流的 5～7倍，起动电流也是异步电动机起动性能的重要目的。
鼠笼型转子铁心和绕组构造表示图
鼠笼型异步电动机
线绕式转子绕组和定子绕组类似，也是三相对称绕组。转子的 三相绕组普通接成星形，三个出线头经过转轴内孔分别接到与转轴 固定的三个铜制滑环上。滑环之间以及滑环与转轴之间都彼此绝缘， 在每个滑环上都装有一组电刷，经过电刷使转子绕组与变阻器接通， 以改善异步电动机的起动性能或调理电动机的转速〔参见以下图〕。 具有绕线式转子的电动机叫绕线式电动机，又叫滑环式电动机。
同步形状，
如电动机转速超越同步转速，即n＞n1〔s＜0〕，那么转子绕组
中电流改动方向，电磁转矩变为制动转矩。此时的电动机处在发电
制动形状。
如电动机转速小于零，即n＜0〔s＞1〕，电磁转矩也变为制动
转矩。此时的电动机处在反接制动形状。
第二节 异步电动机的铭牌和主要技术参数
异步电动机原理、结构
因为鼠笼型异步电动机转子端环在电机内部已短接，电机的堵转电流倍数在6倍左右，且堵转转矩也不大，启动时间很快，不能满足绕线电机的绝大部分工况和电网条件很差的环境。 而绕线型异步电动机的转子有滑环装置，外接电阻可以接到滑环上，通过外接电阻可以将电动机的起动电流控制在1.5-2倍左右，由于外接电阻可以是水电阻，也可以是金属电阻，都可以在电机外面冷却，冷却效果好，可适当的延长起动时间，可以拖动转矩很大的负载。所以鼠笼型异步电动机是不能代替绕线形异步电机的
防护等级（常用） IP55>IP54>IP44>IP23
01
第一位数字表示
防护大于12mm固体 防护大于2.5mm固体 防护大于1mm固体 防尘电机
02
第二位数字表示
2防滴（垂直15°） 3防淋水（60 °） 防溅水 防喷水
冷却方式是根据冷却回路布置和冷却介质运动的 推动方法来分类
异步电机通常采用以下冷却方式： IC01 自然通风 IC06 强迫通风 IC411/416 筋外冷/强迫 TEFC/TEBC IC81W 空水冷 TEAWC IC86W 空水冷 冷却器外带独立鼓风机 IC611 空空冷 TEAAC IC616 空空冷 外风路带独立鼓风机 IC666 空空冷 内、外风路均带独立鼓风机
注意：实用中应选择合适容量的电机，防止“大马”拉“小车”的现象。
5. 功率因数(cos1)：
P2
PN
cos1
定额
（1）连续
连续工作状态是指电动机带额定负载运行时，运行时间很长，电动机的温升可以达到稳态温升的工作方式,用S1表示。 定额是指三相电动机的运转状态，即允许连续使用的时间，分为连续、短时、周期断续三种
9 ． 冷却方式（IC）
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• （二）、转子：转子是电动机的旋转部分，包括转子铁心、 转子绕组和转轴等部件。 • （1）转子铁心：作用：转子铁心作为电机磁路的一部分， 并放置转子绕组。—般用0.35～0.5毫米厚的硅钢片冲制、 叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕 组。 • 通常都是用定子铁心冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁 心，一般小型异步电动机的转于铁心直接压装在转轴上，而 大，中型异步电动机(转子直径在300～400毫米以上)的转子 铁心则借助于转子支架压在转轴上。
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主要内容： 一、三相异步电动机的结构
（一）、定子：（1）定子铁心（2）定子绕组（3）绕组绝缘： （二）、转子：（1）转子铁心：（2)绕线式转子:（3)绕线式转子:（4）转轴 （三）、机座： （四）、其它附件（1）端盖： （2）轴承： （3）轴承端盖：（4）、风扇 （5）、风扇护罩（6）、接线盒及接线柱：（7）、铭牌： （8） 、异步电动机的型号：
二、三相异步电动机的工作原理
电机结构图
一、三相异步电动机的结构
一. 三相异步电动机的结构 鼠笼式
定子
三相异步电动机
绕线式
端盖 定子
转子
风叶
定子铁芯 定子绕组 机座 转子铁芯 转子绕组 转轴
风罩
转子
（一）、定子：电 动机的静止部分称 定子，主要包括有 定子铁心、定子绕 组、机座等部件，
（1）定子铁心
为了改善电动机的启动及运行性能，鼠笼式异步电动机转子铁心一般都采用斜槽结构(即转子槽并 不与电动机转轴的轴线在同一平面上，而是扭斜了一个角度)，
• （2）转子绕组: • 其作用为切割定于磁场，产生感应电动势和电流，并在旋转磁场 的作用下受力而使转子转动。根据构造的不同可分为鼠笼式转子和绕 线式转子两种类型。 • 1)鼠笼式转子:通常有两种结构型式，中小型异步电动机的鼠笼转子一 般为铸铝式转子，即采用离心铸铝法，将熔化了的铝浇铸在转子铁心 槽内成为一个完整体，连两端的短路环和风扇叶片一起铸成， • 下图(a)为铸铝转子的绕组部分， (b)为整个铸铝转子结构。而所谓离 心铸铝法即是让转子铁心高速旋转，使熔化的铝在离心力作用下能充 满铁心槽内的各部分，以避免出现气孔或裂缝。
•
作用：作为电机磁路的 一部分，并在其上放置定子 绕组。定子铁心一般由 0.35～0.5毫米厚表面具有 绝缘层(涂绝缘漆或硅钢片 表面具有氧化膜绝缘层)的 硅钢片冲制、叠压而成，在 铁心的内圆冲有均匀分布的 槽，用以嵌放定子绕组
①半闭口型
定子铁心槽型 ②半开口型
③开口型
槽型有开口型、半开口型、半闭口型三种。 ①半闭口型槽的优点是电动机的效率和功率因数较高。缺点是绕组嵌线 和绝缘都较困难。一般应用于中、小型低压电机中。 ②半开口型槽可以嵌放成型线圈（绕组）故一般应用于大型、中型低压 电机中。 ③开口型槽用以嵌放成型线圈（绕组） 。所谓成型绕组即绕组可以事先 经过绝缘处理后再放入槽内，因此绕组绝缘方法比半闭口槽更方便，主 要用在高压电机中。定子铁心制作完成后再整压入机座内，随后在铁 心槽内嵌放定子绕组。
（a）铸铝转子绕组
（b）铸铝转子
•
为了提高电动机的启动转矩，在容量较大的异步 电动机中，鼠笼转子有采用双鼠笼或深槽结构的转 子，如图所示。双鼠笼转子上有内外两个鼠笼，外 笼采用电阻率较大的黄铜条制成，内笼则用电阻率 较小的紫铜条制成。而深槽转子绕组则用狭长的导 体制成。
（a）双鼠笼转子槽型
（b）深槽转子槽型
（2）定子绕组 作用：是电动机的电路部分，通入三 相步电动机定子绕组通常用高强度漆 包线 (铜线或铝钱)绕制成各种线圈后， 再嵌放在定子铁心槽内。
中型电机绕线机 小型电机绕线机
漆包线的发展
• 最早的漆包线是油性漆包线，由桐油等制成。其漆膜耐磨性差,不 能直接用于制造电机线圈和绕组,使用时需加棉纱包绕层。后来聚乙烯 醇缩甲醛漆包线问世，其机械性能大为提高，可以直接用于电机绕组， 而称为高强度漆包线。 随着弱电技术的发展又出现了具有自粘性漆包线，可以不用浸渍、 烘焙而获得整体性较好的线圈。但其机械强度较差,仅能有微特电机、 小电机中使用。此外,为了避免焊接时先行去除漆膜的麻烦，发展了直 焊性漆包线，其涂膜能在高温搪锡槽中自行脱落而使铜线容易焊接。 由于漆包线的应用日益广泛，要求日趋严格，还发展了复合型漆 包线。其内、外层漆膜由不同的高分子材料组成，例如聚酯亚胺/聚酰 胺酰亚胺漆包线。 绕包线 绕组线中的一个重要品种。早期用棉纱和丝，称为纱包线 和丝包线，曾用于电机、电器中。由于绝缘厚度大，耐热性低，多数 已被漆包线所代替。目前仅用作高频绕组线。在大、中型规格的绕组 线中，当耐热等级较高而机械强度较大时，也采用玻璃丝包线，而在 制造时配以适当的胶粘漆。 在绕包线中纸包线仍占有相当地位，主要用于油浸变压器中。这 时形成的油纸绝缘具有优异的介电性能，且价格低廉，寿命长。 近年来发展比较迅速的是薄膜绕包线，主要有聚酯薄膜和聚酰亚 胺薄膜绕包线。 废聚脂制高强度漆包线
聚四氟乙烯薄膜 聚酯薄膜 聚酯薄膜
聚四氟乙烯薄膜
聚酯薄膜
聚酯薄膜青壳纸
J02系列电动机绝缘等级为E级，Y系列电动机绝缘等级为B 级。常用的薄膜类绝缘材料有聚酯薄膜青壳纸、聚酯薄膜、聚 酯薄膜玻璃漆布箔及聚四氟乙烯薄膜。
•
定子三相绕组在槽内嵌放完毕后共有六个出线 端引到电动机机座的接线盒内，可按需要将三相绕 组接成星形接法(Y接)或三角形接法(△接)。
纸包线
...胺酰亚胺复合漆包铜扁线
大中型电机 则用各种规格的扁 铜线经过绝缘处理 后，再嵌放在定子 铁心槽内。
成型线圈 涨型机 涨型机
（3）绕组绝缘：为了保证绕组的各导电部分与铁心之 间的可靠绝缘以及绕组本身之间的可靠绝缘，故在定 子绕组制造过程中采取了许多绝缘措施，三相异步电 动机定子绕组的主要绝缘项目有以下三种: 1)对地绝缘: 定子绕组整体与定子铁心之间的绝缘。 2)相间绝缘: 各相定子绕组之间的绝缘。 3)匝间绝缘: 每相定子绕组各线匝之间的绝缘。
（3)绕线式转子: 绕线式异步 电动机的定子绕组结构与鼠笼式 异步电动机完全一样，但其转子 绕组与鼠笼式异步电动机则绝然 不同，绕线式转子绕组也和定子 绕组一样做成三相对称绕组它的 极对数和定子绕组也相同。三组 转子绕组一般都接成星形接法， 三相绕组的首端引出线接到固定 在转轴上并互相绝缘的三个铜制 滑环上，有一组安装在端盖上的 电刷与滑环接触，转子三相绕组 通过三相电刷联接到外电路(一 般为变阻器) 上。