相异步电动机的运行原理(1)
单相异步电动机的工作原理
单相异步电动机的工作原理单相异步电动机是一种常用的电动机类型，广泛应用于家用电器、小型机械设备等领域。
本文将详细介绍单相异步电动机的工作原理。
一、基本结构单相异步电动机由定子和转子两部分组成。
定子是由线圈绕制而成，线圈的数量和排列方式决定了电机的极数。
转子则是由铝或铜制成的导体杆组成，通过轴承与定子相连。
二、工作原理1. 单相异步电动机的起动当电机通电时，定子线圈中的电流会产生一个旋转磁场。
由于单相电源的特性，只能产生一个方向的旋转磁场，因此单相异步电动机无法自启动。
为了实现起动，需要通过一些辅助装置，如启动电容器或启动绕组来产生一个辅助磁场，使转子能够旋转起来。
2. 单相异步电动机的工作原理在启动过程中，当转子开始旋转时，会在定子线圈中产生感应电动势，这会导致定子线圈中产生一个感应电流。
这个感应电流会产生一个磁场，与定子线圈中的旋转磁场相互作用，从而产生一个力矩，推动转子继续旋转。
3. 单相异步电动机的运行一旦单相异步电动机启动成功，转子会以同步速度运行。
在运行过程中，定子线圈中的电流会产生一个旋转磁场，这个磁场与转子上的导体杆相互作用，产生一个力矩，推动转子继续旋转。
同时，由于转子的运动速度略低于同步速度，定子线圈中的感应电动势会继续产生，维持力矩的作用，使电机能够持续运转。
4. 单相异步电动机的转矩特性单相异步电动机的转矩特性与负载有关。
在负载较轻的情况下，转子的运行速度接近同步速度，转矩较小；而在负载较重的情况下，转子的运行速度下降，转矩增加。
这是因为负载的增加会导致转子的滑差增加，从而增加了感应电流和磁场的作用，产生更大的力矩。
5. 单相异步电动机的效率单相异步电动机的效率取决于负载和功率因数。
在负载较轻的情况下，电机的效率较低，因为此时转子的滑差较小，感应电流和磁场的作用较弱。
而在负载较重的情况下，电机的效率较高，因为此时转子的滑差较大，感应电流和磁场的作用较强。
三、总结单相异步电动机是一种常用的电动机类型，其工作原理与其他异步电动机类似。
2.2三相异步电动机的运行原理
一、转子不转时(转子绕组开路)异步电动机内的电磁过程 转子绕组开路时，转子电流为零，定子电势和转子电势的大 小、频率； 1)转子绕组开路，定子绕组接三相交流电源， 定子绕组中 产生三相对称正弦电流（空载电流），形成幅值固定的气隙旋转 60 f 磁场，旋转速度为； n = p
0
2)由于转子不动，旋转磁场在定子绕组、转子绕组中感生频 率均为f的正弦电动势； f . .
2.2 三相异步电动机的运行原理
2.2.1 三相异步电动机的空载运行
三相异步电动机的定子与转子之间是通过电磁感应联系 的。定子相当于变压器的一次绕组，转子相当于二次绕组， 可仿照分析变压器的方式进行分析。
2.2.1 三相异步电动机的空载运行 2.2.1.1 空载运行的电磁关系
当三相异步电动机的定子绕组接到对称三相电源时，定子绕 & 组中就通过对称三相交流电流 I , I , I ，三相交流电流将在气隙 内形成按正弦规律分布，并以同步转速n1弦转的磁动势F1。由旋 转磁动势建立气隙主磁场。这个旋转磁场切割定、转子绕组，分 别在定、转子绕组内感应出对称定子电动势E , E , E ，转子绕组电 & I ,I ,I E ,E ,E 动势 和转子绕组电流 。空载时，轴上没有任何机 械负载，异步电动机所产生的电磁转矩仅克服了摩擦、风阻的阻 转矩，所以是很小的。电机所受阻转矩很小，则其转速接近同步 转速，n≈n1，转子与旋转磁场的相对转速就接近零，即n1-n≈0。 在这样的情况下可以认为旋转磁场不切割转子绕组，则E2s≈0 （“s”下标表示转子电动势的频率与定子电动势的频率不同）， I2s≈0。由此可见，异步电动机空载运行时定子上的合成磁动势F1 即是空载磁动势F10，则建立气隙磁场Bm的励磁磁动势Fm0就是F10， 即Fm0=F10，产生的磁通为Φm0。
第4章 三相异步电动机的基本原理
A B C
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32
三、三相单层绕组
单层绕组的每一个槽内只有一个线圈边，整个绕组 的线圈数等于总槽数的一半。用定子槽数为24，两 极电机的定子绕组为例，说明单层绕组构成。
Q1 24 12 1、计算极距 2 p 2 1 Q1 24 4 2、计算每极每相槽数 q 2m p 2 3 1
29
二、交流绕组的排列和联接 假设给定电机极数2p=4，槽数Q1=24（三相单层叠绕组）
1、极距的计算， 若2p=4，Q1=24，则 τ=6
Q1 24 6 2 p 2 2 2、节距， 单层绕组采用整矩
y 6
3、相带—— 每个极距内属于同相的槽所占有的区域称为 度。 p 360 ４、槽距角， 30 “相带”，q=Q1/(2mp)；每个相带为60°电角
C
Y
10,11,12 13,14,15 16,17,18
19,20,21 22,23,24 25,26,27 28,29,30 31,32,33 34,35,36
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38
组成线圈组
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第四节
三相异步电动机的定子磁动势及磁场
一、单相绕组的磁动势——脉振磁动势 （一）、整距线圈的磁动势
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16
定子冲片和定子线圈
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17
机座
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18
2、转子 异步动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。
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笼型转子
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202）绕线型绕组山东工商学院信电学院21
3、气隙
定子与转子之间的间隙；0.2-2.5mm气隙越大，功率因数 越低。气隙过小，装配困难
单相异步电动机的工作原理
单相异步电动机的工作原理单相异步电动机是一种常见的电动机类型，广泛应用于家庭和工业领域。
它的工作原理是基于电磁感应和磁场相互作用的原理。
工作原理概述：单相异步电动机是一种感应电动机，其转子由铝或铜制成，而定子则由绕组组成。
当电源接通时，定子绕组中的电流产生一个旋转磁场，这个磁场与转子中的磁场相互作用，从而产生转矩，使电动机转动。
工作原理详解：1. 单相供电：单相异步电动机通过单相电源供电。
电源提供的电流通过定子绕组，产生一个交变电磁场。
这个交变电磁场的频率通常为50Hz或60Hz，取决于所在地区的电网频率。
2. 定子绕组：定子绕组是电动机的固定部分。
它由若干个线圈组成，这些线圈被连接在一起，形成一个闭合的电路。
当电流通过这些线圈时，它们产生一个旋转磁场。
3. 转子：转子是电动机的旋转部分。
它通常由铝或铜制成，并具有一个或多个导体棒。
转子中的导体棒通过短路环连接在一起，形成一个闭合的回路。
4. 电磁感应：当电流通过定子绕组时，产生的旋转磁场会穿过转子中的导体棒。
根据电磁感应的原理，当磁场穿过导体棒时，会在导体棒中产生感应电流。
这个感应电流会产生一个磁场，与定子绕组的磁场相互作用。
5. 转矩产生：由于转子中的导体棒被短路环连接在一起，感应电流会在导体棒之间形成一个闭合的回路。
这个闭合的回路会产生一个旋转磁场，与定子绕组的磁场相互作用。
由于磁场相互作用的力矩，转子会开始旋转。
6. 启动辅助装置：由于单相异步电动机的转子无法自行启动，通常需要启动辅助装置。
常见的启动辅助装置包括启动电容器和启动电阻。
启动电容器通过改变电路的相位差来产生一个旋转磁场，从而启动电动机。
启动电阻则通过降低电动机的起动转矩来实现启动。
7. 运行稳定：一旦电动机启动，转子会根据旋转磁场的作用开始旋转。
同时，启动辅助装置会逐渐脱离电路。
当转子旋转到与旋转磁场同步的速度时，电动机将保持稳定运行。
总结：单相异步电动机的工作原理是基于电磁感应和磁场相互作用的原理。
三相异步电动机的转动原理
三相异步电动机的转动原理三相异步电动机是一种常见的电动机类型，具有体积小、重量轻、效率高、使用寿命长等优点，广泛应用于工业生产中。
其转动原理主要由以下几个方面组成：
1.磁场相互作用原理：三相异步电动机主要由转子和定子组成，在运行时，由于三相交流电流的作用，定子产生一个旋转磁场，转子中的绕组内也会产生一个磁场。
这两个磁场相互作用，使得转子开始旋转。
2.异步原理：由于转子和定子之间存在磁滞效应、电感等因素，磁场的转换速度不能完全跟上电流变化速度。
因此，转子始终不能与旋转磁场同步旋转，而是以转动速度低于旋转磁场速度的方式旋转。
这个现象称为“异步”。
3.感应电动势原理：由于转子旋转时，转子中电流的变化会产生感应电动势，这个电动势又会在转子绕组中产生额外的电流，这些电流产生的磁场与旋转磁场相互作用，形成一个“扭力”，推动转子继续转动。
通过上述原理，三相异步电动机完成了转子的转动，从而达到驱动设备的目的。
同时，三相异步电动机的推出，也为电机的应用提供了更为广泛的选择。
请简述三相异步电动机的工作原理。
请简述三相异步电动机的工作原理。
三相异步电机是一种常见的交流电动机，其工作原理如下：
1. 磁场产生：当三相交流电源连续供电给电动机的三个绕组（A相、B相、C相）时，每个绕组都会产生一个磁场。
这三个相位的电流按一定的间隔依次流经三个绕组，使得电动机内部形成一个旋转的磁场。
2. 电磁感应：当转子（也称为鼠笼）进入旋转磁场时，根据电磁感应的原理，磁场会在转子中产生感应电动势。
感应电动势会在转子上产生电流，使得转子本身也形成一个磁场。
3. 电磁耦合：旋转磁场和转子磁场之间的互相作用产生了电磁耦合。
此时，转子的磁场会被旋转磁场所拖动，使得转子开始转动。
由于磁场的变化和转子的惯性，转子始终会滞后于旋转磁场，因此称为“异步电动机”。
4. 运行稳定：在电机启动时，旋转磁场和转子磁场之间的耦合会引起一定的转矩。
随着电机运行，转子速度逐渐接近旋转磁场速度，磁场耦合增加，电机转矩也逐渐增大，直至达到稳定工作状态。
总结：三相异步电动机的工作原理是利用相位间的电磁耦合作用，使得旋转磁场与转子磁场之间存在一定的转矩，从而使电机实现旋转运动。
三相异步电机原理
三相异步电机原理三相异步电机是现代工业中应用最广泛的电动机之一，广泛应用于各个领域，如工厂生产线、船舶、汽车、空调等。
本文将介绍三相异步电机的基本原理及其工作过程。
三相异步电机是一种电磁式交流电动机，它将三相交流电源提供的电能转换为旋转力矩和机械能，实现机械设备的运转。
三相异步电机由定子和转子两部分组成，定子上绕有三相绕组，转子是通过电动机的转子电路与定子电路相互作用实现转动的。
定子绕组的三条绕组分别与三相交流电源相连，形成了一个旋转磁场。
当三相交流电源加到定子绕组时，由于相序不同，三相电流的相位差也不同，导致磁场旋转。
转子电路上的绕组受到定子磁场的旋转影响，形成了感应电流，这个感应电流与定子电流之间存在磁场相互作用力，从而使转子开始旋转。
在运行过程中，由于载荷的变化使转子的旋转速度产生变化。
由于转子电路中有导体，导体纵向和横向都有电流，因此在转子中产生了感应电动势，即转子感应电动势。
这种感应电动势会产生另一个磁通，与原有的旋转磁场相互作用，导致转子产生了绕组以外追赶旋转磁场的转动，使转子加速，直到达到额定运行速度。
二、三相异步电机的工作过程1. 单相异步电机的启动单相异步电机启动时，需要通过外部补助开关实现，通常使用的方法为光电器或电容器启动。
光电器启动是通过光电元件将电源分为两个相位，以启动单相异步电机。
电容器启动是通过连接一个电容器，形成一个相位差与单相电源正常相位的电源，实现单相异步电机的启动。
三相异步电机通常使用的方法是通过磁阻启动或启动器直接启动，启动之后转子与旋转磁场相互作用，形成转矩和旋转力矩，从而使电机旋转。
在运行过程中，电机的速度会逐渐达到额定速度，并进行稳定运行。
如果负载过载或负载不足，电机会受到外部影响，导致其转速变化，但会在瞬间自动恢复到额定速度。
三相异步电机通常是通过与停止器相连，或将三相电源切断以停止电机的运行。
在运行过程中，如果出现了异常情况，如过载、短路等，电机控制器会自动执行保护操作，以保证电机的稳定性和安全性。
三相异步电动机原理
三相异步电动机的基本原理三相异步电动机的基本原理第一节三相异步电动机的工作原理及结构概述交流电机分为：同步电机——多为发电机，电机的转速与频率之间有严格关系；异步电机——多为电动机，转速与频率间没有严格关系。
均有单、三相之分，我们将主要讨论三相异步电动机。
定子绕组接上电源，转子电流是靠定子绕组感应而来，也称感应电机。
定、转子绕组无电的联系。
可以将定子绕组看成变压器原方，转子绕组看成付方。
从广义上讲，异步电机是变压器的一个特殊形式，其基本原理、分析方法均和变压器类似。
我们主要讨论他们的不同之处。
优点：结构简单，制造方便，价格低廉，与同容量的直流电机比较，价格为其1/3，重量为其一半。
缺点：调速性差，或讲调速范围很小。
在感性负载下，满载，空载，使整个电网变坏。
用途：大多数负载调速要求不高，低可用其它方法补偿，在拖动系统中广泛使用。
何为异步电机呢？先看其基本电磁关系：原理上讲：导体与磁场有相对运动会感应电势，方向用右手定则判定；载流导体在磁场中受力，方向用左手定则判定。
可见，电动势和转矩产生的条件有：1）旋转磁场的存在；2）感应电流（闭合绕组）；3）转差存在。
若：1）线圈中通以直流电产生磁场——同步电机；2）线圈电流是感应而来的——异步电动机；3）转速n 是顺旋转磁场转的，改变n 转向——改变磁场转向。
不可能人为摇动手柄，电机内部要有个旋转磁场，且转速稳定。
为了产生旋转磁场，实际电机结构与模型是不同的，采用一定的电机结构，确实可以产生一个要求的旋转磁场。
一、三相异步电动机的结构与直流电机一样，静止部分------定子，转动部分------转子，不同的是定子上无明显的磁极，极数是由旋转磁场在气隙中形成的。
（一）定子1）铁心：硅钢片0.5mm 冲片，迭装，压紧，环状，内圆均匀开槽，2）绕组：铜铝线，漆包线。
绕好的成型线圈，下线，入槽内。
槽绝缘3）机座：铸铁，支撑转子。
端盖（二）转子1）铁心：硅钢片0.5mm，外圆均匀开槽，冲、迭压；2）轴：中碳钢，两边由轴承支撑3）绕组：鼠笼式，绕线式（三）气隙异步电机定转子之间有气隙，气隙大小对电机有影响•定子铁心•叠片结构，定子冲片（圆形冲片，扇形冲片），径向通风沟（风道），槽，槽型。
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U1 E1 I1(R1 jX1)
E1 I0 (Rm jX m )
E1 E2'
E2' I2' (R2' s
jX
' 2
)
I1
I
' 2
I0
R1 jX1
I0
U1
I1
E1 E2'
R2'
jX
' 2
Rm
I
' 2
jX m
1
s
s
R2'
简化等效电路
I1
R1
jX 1
R2'
jX
' 2
R1
jX 1
I
' 0
s
R，2 转子旋转时和转子堵
转时相比，只在转子绕组等效电路中多了
1 s
s
R2
项。
仿照上一节（转子堵转）的分析方法，进行
转子的空间位置、相数、有效匝数的折合，可
得到相应的基本方程式
“T”型等效电路 经过转子绕组位置角、相数、有效匝数
和频率的折合后，转子绕组电动势和定子绕组 电动势就完全相同了。这样可以把前面定转子 回路分离的等效电路统一起来，得到如下的异步 电动机的“T”型等效电路。
Zm Rm jX m ——励磁阻抗；
定子一相电动势平衡式为：
U1 E1 I0Z1 I0 (Rm jXm ) I0 (R1 jX1) I0 (Z1 Zm )
转子回路开路，转子回路电动势平衡方程：
U2 E2
时空相矢图和等效电路：
A2 A1 j1, j2
R1 jX1
0
I0
0
认为合成磁动势产生气隙磁密： F1 + F2 = F0
5.转子位置角的折
合：
A2 A1
把 +A1轴和 +A2轴人为的重 j2 j1
合，这就是所谓的转子位
1
置角的折合
I2 F2
2 1 B
(90 2 )
E2 E1
6.转子绕组的折合
由于异步电机定、转子之间没有电路上的联系， 仅有磁动势之间的联系,这点和变压器的情况 类似。
f2
p n2 60
p sn1 60
sf1
异步电动机额定负载时 s 通常在0.02～0.05范围
内，由此可知：转子旋转时转子感应电势和电 流的频率很低，当 f1 50Hz时， f2 1 ~ 2.5 Hz。
2）磁动势 F2 的转速 n2：
F2 相对于转子转速为：n2 60 f2 / p sn1 n1 n ，
F1 + F2 = F0
34 2π
2 2
N1kPdp1 I1
+
34 2π
2 2
N2kdp2 P
I2
=
34 2π
2 2
N1kdp1 P
I0
电流形式的磁动势平衡方程：
转子角折合以后，在时空相矢图中肯定有
.
.
.
F1 和 I、1 F2 和 I2 、 F0 和 I0都相互重合的关系这
样就有：
.
F1
m1
4
2
2 2
基本电磁关系示意图：
U1
I0
s1
F0 B
1
m
Es1
E1
U1 E1 Es1 I0R1
2 E2 U20
励磁磁动势及励磁电流：
由于转子开路，转子无电流，因 此定子三相电流产生合成基波旋转磁动势 用于建立主磁场 ，因此这个磁动势亦称 为励磁磁动势（其特点参考三相对称交流 绕组产生旋转磁动势章节内容）。
X
' 2
keki X 2
7.基本方程、等效电路和相量图：
U1 E1 I1(R1 jX1)
E1 I0 (Rm jX m ) E1 E2'
E2'
I
' 2
(
R2'
jX
' 2
)
I1
I
' 2
I0
R1
jX 1
I0
I1
U1 E1 E2'
R2'
jX
' 2
Rm
I
' 2
jX m
转子堵转、转子绕组短路时的效电路
90 2
F
2
A2
A1
j1 j2
0
1 2
I
2 0
2
E2
F
2
1
B
0
(90) 2 2
E1
4.定子磁动势和励磁磁动势
由于转子堵转， F2 频率也为
转速度为
n2
=
60f1 p
=
n1
f1 ；
F2 旋
结论： F1 与 F2 在定子内圆空间同转速、同转向，
即相对静止。
根据全电流定律知道，产生气隙磁密 Bδ 的磁 F0 动势是作用在磁路上的所有磁动势的总和。即
I
' 2
U1 Rm
1
s
s
R2'
jX m
jI1 X1
U1
I1 R1
E1
I
' 2
1
I
' 2
R2' s
I
' 2
2
jI
' 2
X
' 2
I0
E1 E2'
1
I1 B
鼠笼转子的问题 本章前面是以绕线型电机为例来分 析的，这种电机转子在设计制造时就 确定了极对数、相数、有效匝数等数 据。
鼠笼转子的问题
＋A1
2）在气隙磁场作用下，定转子绕组的感应电势之间的 关系，引入电压变比
3）定转子电流产生的磁势如何合成，引入电流变比
0-3基本思路
首先分析仅仅定子有电流而转子没有 电流的情况——理想空载，转子不带负 荷，忽略摩擦，转速等于同步速 思考：转子有无感应电势，定子电流是
什么电流？
然后分析，转子堵转转子绕组短路 的情况；
为解决上述问题仍用等效电路法， 要设法找出与变压器相似的等效电路。 等效电路方面的要求：
1）如何得到等效电路、掌握绕组归算 与频率归算；
2）等效电路各元件代表什么？对那些 量等效；
仿照变压器的思路得到等效电路
为了得到等效电路的过程，主要解决以下三个问题：
1）设法用静止转子等效旋转的转子，以便借用变压器 的分析方法
E1
I2 F2
2 E2
s2
Es2 E2 Es2 I2R2
第三节 转子旋转时的电磁关系
当转子旋转起来后（ n n1 ），转子中仍会感应
电流 I 2 ，产生转子磁动势 F2 。 请思考
由于 I1 → F1 相对定子的转速为 n1 ； 那么 I 2 → F2 相对定子的转速为？ 另外，那么 F1 与 F2 还会保持静止吗？
I0
，其中：
I
' 2
m2 N2Kdp2 m1N1Kdp1
.
I2
1 ki
.
I2
式中，
ki
m1N1Kdp1 m2 N2 Kdp2
，称为电流比。
最后给出转子侧电流、电动势和阻抗
的折合结论：
I2'
m2 N2Kdp2 m1N1Kdp1
.
I2
1 ki
.
I2
E2'
N1Kdp1 N2 Kdp 2
E2
ke E2
R2' keki R2
第二十三章 三相异步电动机的运行原理
0-1概述
要求：掌握异步电机稳态分析的基本方 法---等效电路法
异步电动机分析中，主要涉及四个量， （输入能量的）电端口：电压与电流（大
小与相位）；
（输出能量的）机械端口：功率和转速
（或转矩与转速） 要解决的问题： 主要是知道电压与输出功率求电流、求转 速的问题；或已知电压和转速求电流和功 率。
得：
E1 E2
kee j0
定子回路电动势平衡方程：
U1 E1 I0R1 Es1 E1 I0R1 jI0 X1 E1 I0Z1
Z1 R1 jX1—— 定子一相绕组的漏阻抗
与变压器分析时一样，如果用励磁电
流
I
在参数
0
Z
上的压降表示
m
E1，则：
E1 I0 (Rm jX m ) I0Zm
A2 A1
j1, j2
1
U1
jI1 X 1
.
.
F1
I1R1 F 2
E1
I
' 2
1
I1
I
' 2
R2'
I
' 2
2
F2
jI
' 2
X
' 2
F0 I0
E1 E2'
B
转子堵转、转子绕组短路时的矢量 图
基本电磁关系示意图：
s1
Es1
U1
I1
F1
Fm m（B ）
1
U1 E1 Es1 I1R1
E' 2s
I ' (R'
2s
2s
jX
'
2s
)
I' 2s
(R2'
jX ' ) 2s
R1 jX1
R2'
jX ' 2s
I1
U1
E1
f1
I'
E'
2s
2s
f2 sf1
说明： 1）转子回路的频率为：
f2 sf1
；