第3章异步电机的基本理论
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第3章三相异步电动机原理与维修1节
第一节 三相异步电动机的工作原理与结构
一、基本工作原理：
三相异步电动机定子接三相 电源后，电机内便形成圆形 旋转磁动势，旋转磁场转速 n1，设其方向为逆时针转， 如图所示。若转子不转，转 子导条与旋转磁密有相对运 动，导条中有感应电动势e， 方向由右手定则确定。
由于转子导条彼此在端部 短路，于是导条中有电流， 不考虑电动势与电流的相 位差时，电流方向同电动 势方向。这样，导条就在 磁场中受电磁力f，用左手 定则确定受力方向，如图 所示。
3、三相绕组应对称，结构相同、阻抗相等，空 间位置互差120°电角度；
4、用材省，绝缘性能好，机械强度高和散热条 件好；
5、制造工艺简单，维修方便。
（二）基本概念 1、电角度与机械角度 电机圆周在几何上分为360°，这个角度称为机械
角度。
导体切割按正弦规律变化的一对磁极磁场，其中感 应的电动势也按正弦变化一周，即经过360°电角 度，因而一对磁极占有360°电角度，若电机有p对 磁极，电机圆周按电角度计算为p× 360°。
A
ZX
iB C
Y
B
iC
i
iA
iB
iC
ωt
O
120° 240°
360°
首端流入为正，末端流入为负
A
A
A
×
·
Y×
·Z Y
× Z Y·
Z
× C
· BC · ·
X (a) ω t = 0°
X (b) ω t = 120°
BC
×B ×
X (c) ω t = 240°
结论： (1)在对称的三相绕组中通入三相对称电流，可以产
静止的转子与旋转磁场之间有相对运动，在转子导 体中产生感应电动势，并在形成闭合回路的转子导 体中产生感应电流，其方向用右手定则判定。转子 电流在旋转磁场中受到磁场力F的作用，F的方向用 左手定则判定。电磁力在转轴上形成电磁转矩，电 磁转矩的方向与旋转磁场的方向一致。
章异步电机的基本理论
第9章 异步电机的理论分析与运行特性
国产电动机简介
J，JO系列
1953年：中小型三相鼠笼式异步电机
J2，JO2，JO3，JO4系列
60年代：E级绝缘，减轻质量和体积
第9章 异步电机的理论分析与运行特性
Y系列
80年代：B级绝缘，性能优良，运行可靠
Y2系列
90年代：CAD技术，体积更小，效率更高
第9章 异步电机的理论分析与运行特性
新型单相异步机的发展
单相电阻起动 单相电容起动 单相电容运转 单相罩极
第9章 异步电机的理论分析与运行特性
缺点：
转速不易调节 鼠笼式电机的起动性能差 异步电机的激磁须由电网供给，功率
因素滞后，增加系统无功负担
第9章 异步电机的理论分析与运行特性
右图是一台三相鼠笼型异步电 动机的外形图。
下面是它主要部件的拆分图。
第9章 异步电机的理论分析与运行特性
第9章 异步电机的理论分析与运行特性
定子
定子铁芯
考核点：转子旋转时异步电机的运行，异步电动机 的功率和转矩平衡关系，异步电动机电磁转矩的计 算
第9章 异步电机的理论分析与运行特性
§9.1 异步电机的结构及额定值
用途：
工业、农业和日常生活 容量：几瓦～几千千瓦 主要用作电动机，90％动力来源
第9章 异步电机的理论分析与运行特性
拖动各种生产机械
硅钢片迭成，各片间绝缘 定子齿、槽
定子绕组
通常用双层三相对称短距绕组 小型电机可用单层绕组
第9章 异步电机的理论分析与运行特性
转子
转子铁芯
硅钢片迭成，各片间绝缘 转子齿、槽
转子绕组
鼠笼式
焊接鼠笼和铸铝鼠笼
线绕式
异步电机理论
异步电机理论一、三相感应电机的结构和运行状态 1. 三相感应电机的结构三相感应电机由定子、转子与气隙构成材料 作用定子铁芯 硅钢片 作为磁路，导磁 绕组 铜线 作为励磁源 机座 铝 固定电机 端盖 铝 固定轴承 转子铁芯硅钢片作为磁路，导磁 绕组 笼型 铸铝（小），铜条（大） 作为转子的电路部分 绕线型 铜转轴钢转矩输出部分气隙 作为磁路的部分 1) 定子：定子包含定子铁芯、定子绕组、气隙三部分。
为减少涡流与磁滞损耗，使用0.5mm 的硅钢片叠片制成，叠片方式包括外压装与内压装两种方式 定子内表面有开槽，主要有三种开槽： 类型 用于 优点 缺点半闭口槽 小型电机 气隙磁场脉振小、激磁电流小、杂损小 嵌线困难 半开口槽 中型低压电机 开口槽 大中型高压电机 绕组的层数有单层与双层 类型 用于 包含 单层绕组 小型电机 同心式、链式、交叉式 双层绕组 中大型电机 波绕、叠绕三相电流的连接方式有星接与角接 类型 用于 优点缺点角接 小、中型电机 绝缘等级高，电机功率高 启动电流大 星接 大型高压电机 启动电流小 绝缘等级低，电机功率低 星接与角接的电压电流分布 2) 转子包含转子铁芯、转子绕组、转轴三部分铁芯是磁路的一部分，同定子一样，由硅钢片叠片而成；铁芯外表呈圆柱形 绕组是铁行的电路部分，是一个闭合绕组，包含笼型绕组与绕线型绕组 类线 结构 优点笼型 铸铝/铜条简单，便宜绕线三相绕组与集电环改善电机的启动与调速性能3) 气隙气隙是气隙主磁场的载体，激磁电流（无功电流）越大，功率因素越低 通常气息的厚度为0.2-2mm 2. 三相电机的运行状态 1) 转差率感应电机的转子转速总是略低于或略高于旋转磁场的转速，所以为异步电机 转差率是表示转速差与同步转速之间的比值的量：s sn ns n −=s n 是同步转速，602s fn p=根据转差率的大小，感应电机的运行状态有电动机、发电机、电磁制动三种工况2) 电动机工况工况条件特点电磁制动 n <0< n s 、1<s 转子反转，电磁转矩尝试让电机正转 电动机 0<n<n s 、0<s<1 电磁转矩是驱动性质的转矩发电机 0< n s < n 、s<0在外力的作用下维持转子转速大于电磁转速 3. 额定值类型符号 定义单位 额定功率 P N / P N2 额定状态下，转轴输出的机械功率 W/KW定子额定电压 U 1N 额定状态下，定子绕组应加的线电压 V 定子额定电流 I 1N 额定电压下，定子绕组流过的线电流 A 额定功率因素 cos φN 额定状态下，定子边的功率因数 额定 f N 定子边的电源频率Hz 额定n N额定状态下，转子的转速r/min4. 电流问题二、三相感应电机的磁动势和磁场1. 空载运行时电动机内的磁动势和磁场 1) 空载运行时的磁动势当定子绕组通入正序三相电流时，产生基波磁动势F 10，基波磁动势产生气隙主磁场B m ，F 10与B m 以同步转速n s 旋转，B m 切割转子绕组，产生使转子绕组产生三相对称感应电动势E 2a 、E 2b 、E 2c 和三相电流I 2a 、I 2b 、I 2c 。
第3章 异步电动机变压变频调速3.1-3.2.3
a--无补偿 b--带定子电压补偿
图3-1 恒压频比控制特性
2.基频以上调速
在基频以上调速时，频率从f1N向上升高， 受到电机绝缘耐压和磁路饱和的限制，定 子电压不能随之升高，最多只能保持额定 电压不变。 这将导致磁通与频率成反比地降低，使得 异步电动机工作在弱磁状态。
Us Eg 4.44 f1Ns kNS Φm
/ 1 常值
(R j L )I E U s s 1 ls 1 g
要维持 Eg/1 为恒定，除了补偿定子电阻 压降外，还应补偿定子漏抗压降。
恒气隙磁通控制
转子电流
I r'
Rr'
Eg 2 2 ' 1 Llr s
E
2 g 2
2
第3章 异步电动机变压变频调速
3.1变压变频调速的基本原理、机械特性 及电压补偿控制 3.2电力电子变压变频器 3.3转速开环变压变频调速系统 3.4转速闭环转差频率控制的变压变频调 速系统
3.1变压变频调速的基本原理、 机械特性 及电压补偿控制
变压变频调速是改变异步电动机同步转速的一 种调速方法，同步转速随频率而变化
T 常数
2 e 2 1
转差功率基本不变。
变压变频调速时的机械特性
图3-3异步电动机变压变频调速机械特性
变压变频调速
在基频以下，由于磁通恒定，允许输出转 矩也恒定，属于“恒转矩调速”方式。 在基频以上，转速升高时磁通减小，允许 输出转矩也随之降低，由于转速上升，允 许输出功率基本恒定，属于“近似的恒功 率调速”方式。
3npU s2 Rr' s
Us s1 Rr' Te 3n p ( sR R ' ) 2 s 2 2 ( L L' ) 2 s r 1 ls lr 1
异步电机1-异步电机的基本理论
I1
r1
x1
U1
E1
m1, N1, kw1, f1
I2 sx20 r2 E2 m2 , N2 , kw2 , f2
17
二、什么是异步电动机的频率折算？
✓异步电动机转子的频率为 f2=s f1为了统一电路，必须先统一频率。 ✓转子堵转时s =1，f2 = f1 。 ✓用一个不动的转子代替一个 转差率为 s 的实际旋转转子，就可以统一频率。 ✓ 折算的方法是：将异步电动机的转子电阻增加到 r2/s 。 ✓ 转子电阻的增加量为 r2/s － r2 = (1-s)r2 / s 。 ✓ 这一电阻称为附加电阻。分析证明：附加电阻上消耗的电功率等于电机的机械功率。
x20
r2
P1 U1
rm
PM
1s s r2
P
P2
xm
P1 m1U1I1 cos 1 PM P1 pCu1 pFe pCu2 m1I22r2
PCu1 m1r1I12
PFe
m1rm
I
2 m
m1
I
2 2
r2 s
P
m1I22 1 s s r2
P2 P p p
22
二、异步电动机的功率平衡方程是怎样的？
P1 m1U1I1 cos 1 PM P1 pCu1 pFe pCu2 m1I22r2
解： （1）从负载转速判断，其定子旋转磁场的转速为1500r/min,其极数为：
（2）转差率：
2 p 2 60 f 4 n1
s n1 n 0.0267 n1
（3）工作电流估算: ( cosj = 0.8 , cosNN
11
13－3 异步电动机电势平衡
I1L
I2 ki
16
异步电机的工作原理
异步电机的工作原理
异步电机是一种常见的交流电动机，它广泛应用于工业生产、家用电器以及各种机械设备中。
异步电机的工作原理是基于电磁感应和磁场作用的相互作用，下面将详细介绍异步电机的工作原理。
首先，异步电机由定子和转子两部分组成。
定子是由绕组和铁芯构成的，绕组上通有交流电流，产生旋转磁场；而转子则是由绕组和铁芯构成，绕组通有感应电流，感应电流与定子的旋转磁场相互作用，从而产生转矩，使电机转动。
其次，当三相交流电源加在定子上时，定子中会产生旋转磁场。
这个旋转磁场的产生原理是基于三相交流电的相位差，使得定子绕组中的电流产生正弦分布，从而产生旋转磁场。
而转子中的绕组则感应出感应电流，感应电流与旋转磁场相互作用，产生转矩，从而使得转子跟随旋转磁场一起旋转。
再者，根据法拉第电磁感应定律，当磁通量发生变化时，会产生感应电动势。
在异步电机中，由于转子绕组感应出的感应电流是由定子旋转磁场产生的，所以转子绕组中会产生感应电动势。
这个感应电动势会产生感应电流，感应电流与旋转磁场相互作用，从而产生转矩，使得转子跟随旋转磁场一起旋转。
最后，异步电机的工作原理是基于电磁感应和磁场作用的相互作用。
当定子上通有交流电流时，产生旋转磁场；而转子中感应出感应电流，感应电流与旋转磁场相互作用，产生转矩，使得转子跟随旋转磁场一起旋转。
这样，异步电机就能够实现动力传递和机械运动。
总之，异步电机是一种广泛应用的电动机，其工作原理是基于电磁感应和磁场作用的相互作用。
通过定子和转子之间的相互作用，异步电机能够实现动力传递和机械运动，为各种机械设备的正常运行提供了重要的动力支持。
电机学第3章 异步电动机
转子绕组： 用作产生感应电动势、并产生电磁转矩，它分笼型和绕
线转子两种。 气 隙：
中、小容量的电动机气隙一般在0.2~1.5mm范围。
Page 8
3.1三相异步电动机
3.1.1基本结构和铭牌数据 1．基本结构
按转子结构分： 鼠笼型异步电动机绕线转子异步电动机
A1 定子绕组
A2 转子绕组
电刷
图3-2 笼型转子示意图
Page 6
3.1三相异步电动机
3.1.1基本结构和铭牌数据 1．基本结构
图3-1所示为三相 笼型异步电动机结构示 意图。它主要由定子和 转子两部分组成，定、 转子之间是气隙。
图3-1 三相笼型异步电动机结构示意图
Page 7
3.1三相异步电动机
3.1.1基本结构和铭牌数据 1．基本结构
转子铁心： 一般用0.5mm的硅钢片叠压而成，它是磁路的一部分。
本课程的章节和内容
绪论 第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章
变压器 交流电机基础 异步电动机 同步电机 直流电机 风力发电机
Page 1
第3章 异步电动机
Page 2
本章内容
3.1 三相异步电动机 3.2 其他常用异步电动机
Page 3
本章教学基本要求 1.熟悉三相异步电动机的基本工作原理、基本结构和额定值， 以及转差率s。 2.掌握综合表达三相异步电动机电磁关系的基本方程、等效 电路和时空图，学会三相异步电动机转子绕组折算和频率 折算方法。 3.熟悉三相异步电动机的工作特性，掌握三相异步电动机的 机械特性。 4.了解其他异步电动机的基本工作原理和适用场合。
输入功率为： P1 3U1N I1NcosjN
输出功率为：PN 3U1N I1NhNcosjN
线转子两种。 气 隙：
中、小容量的电动机气隙一般在0.2~1.5mm范围。
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3.1三相异步电动机
3.1.1基本结构和铭牌数据 1．基本结构
按转子结构分： 鼠笼型异步电动机绕线转子异步电动机
A1 定子绕组
A2 转子绕组
电刷
图3-2 笼型转子示意图
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3.1三相异步电动机
3.1.1基本结构和铭牌数据 1．基本结构
图3-1所示为三相 笼型异步电动机结构示 意图。它主要由定子和 转子两部分组成，定、 转子之间是气隙。
图3-1 三相笼型异步电动机结构示意图
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3.1三相异步电动机
3.1.1基本结构和铭牌数据 1．基本结构
转子铁心： 一般用0.5mm的硅钢片叠压而成，它是磁路的一部分。
本课程的章节和内容
绪论 第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章
变压器 交流电机基础 异步电动机 同步电机 直流电机 风力发电机
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第3章 异步电动机
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本章内容
3.1 三相异步电动机 3.2 其他常用异步电动机
Page 3
本章教学基本要求 1.熟悉三相异步电动机的基本工作原理、基本结构和额定值， 以及转差率s。 2.掌握综合表达三相异步电动机电磁关系的基本方程、等效 电路和时空图，学会三相异步电动机转子绕组折算和频率 折算方法。 3.熟悉三相异步电动机的工作特性，掌握三相异步电动机的 机械特性。 4.了解其他异步电动机的基本工作原理和适用场合。
输入功率为： P1 3U1N I1NcosjN
输出功率为：PN 3U1N I1NhNcosjN
第3章 第3节 绕线式异步电动机的调速
3.3 绕线式异步电动机的调速
可直接控制转子回路内的滑差功率 实现转子串电阻调速和串级调速等调速方式 串级调速－－变流装置在转子侧 调节滑差功率，调速装置容量小 3.3.1 绕线式异步电动机转子串电阻调速 1、转子串电阻调速原理 转子回路接三相附加电阻 机械特性从自然特性变为人工特性 最大转矩不变
临界转差率将随外加电阻的增大而增加
改变值，逆变器输出电压变化，实现调速
19
①第1工作区
（ p 0
600 ）
转子整流输出电压（考虑换流压降及电机转子侧电阻Rd）：
U d 2.34sE 2 ( 3sX d
2 Rd ) I d
逆变电压：
U 2.34U 2T cos ( 3X T
2 RT )I d
1）亚同步系统－－交直交 静止变流器作用： 回收利用转子绕组中的转差功 率－－传递有功功率 二极管不可控整流桥把转差频率 的交流变成直流 有源逆变器把直流变成电网频 率的交流回馈电网 PCU—Power Converter Unit
2）超同步系统－－交－交变流器
静止变流器能双向传递有功功率 既能运行于亚同步速度，又能运行 于超同步 同时相位能随意变化，传递无功 功率，改善功率因数
) cos1 (1
2X d Id 6 E2
)
Xd－－转子不动时折算到转子侧的总漏抗 Id－－负载电流即整流输出电流
E2－－电机静止时转子绕组相电势
γ角与转差率s无关 随着负载电流Id的增加而增加
当 Id 6E2 4Xd 时
60
14
2、转子整流电路3种工作状态 ①第1工作状态 负载不很大，换流重叠角γ随负载上升而增大，变化范围：
忽略分母中 有
可直接控制转子回路内的滑差功率 实现转子串电阻调速和串级调速等调速方式 串级调速－－变流装置在转子侧 调节滑差功率，调速装置容量小 3.3.1 绕线式异步电动机转子串电阻调速 1、转子串电阻调速原理 转子回路接三相附加电阻 机械特性从自然特性变为人工特性 最大转矩不变
临界转差率将随外加电阻的增大而增加
改变值，逆变器输出电压变化，实现调速
19
①第1工作区
（ p 0
600 ）
转子整流输出电压（考虑换流压降及电机转子侧电阻Rd）：
U d 2.34sE 2 ( 3sX d
2 Rd ) I d
逆变电压：
U 2.34U 2T cos ( 3X T
2 RT )I d
1）亚同步系统－－交直交 静止变流器作用： 回收利用转子绕组中的转差功 率－－传递有功功率 二极管不可控整流桥把转差频率 的交流变成直流 有源逆变器把直流变成电网频 率的交流回馈电网 PCU—Power Converter Unit
2）超同步系统－－交－交变流器
静止变流器能双向传递有功功率 既能运行于亚同步速度，又能运行 于超同步 同时相位能随意变化，传递无功 功率，改善功率因数
) cos1 (1
2X d Id 6 E2
)
Xd－－转子不动时折算到转子侧的总漏抗 Id－－负载电流即整流输出电流
E2－－电机静止时转子绕组相电势
γ角与转差率s无关 随着负载电流Id的增加而增加
当 Id 6E2 4Xd 时
60
14
2、转子整流电路3种工作状态 ①第1工作状态 负载不很大，换流重叠角γ随负载上升而增大，变化范围：
忽略分母中 有
3.1 三相异步电动机原理
第三章 三相异步电动机
3.2.1 三相异步电动机运行的基本分析 1. 异步电动机的磁路、主磁通和漏磁通 （1）主磁通 当异步电动机的三相定子绕组通入三相 交流电流后，定子产生旋转磁势，建立 旋转磁场，其中既与定子绕组交链同时 又与转子绕组交链的基波磁通称为主磁 通。
第三章 三相异步电动机
第三章 三相异步电动机
1. 三相异步电动机的节能运行方法 ① 使用电动机时，必须按照《三相异步 电动机经济运行标准》合理使用，维护 维修及时，避免因管理不善而人为造成 电能的大量损耗。 ② 在其它条件允许的情况下采用Y系列 或Y2系列高效型电动机取代JO2系列的电 动机。
第三章 三相异步电动机
3. 气隙 异步电动机定子铁心与转子铁心之间的 空气间隙称为气隙。 3.1.2 三相异步电动机的定子绕组 在三相异步电动机的结构中，定子绕组 是三相异步电动机的核心部件，是实现 电机机电能量转换的关键。
第三章 三相异步电动机
三相异步电动机对定子三相绕组的要求 是：① 各相绕组的磁势和电势要对称， 阻抗要平衡。② 绕组产生的磁势和电势 在波形上接近于正弦波。③ 用铜量省， 绝缘强度和机械强度高，散热条件好。 ④ 制造、维修方便。 三相定子绕组按照槽内导体的层数分为 单层绕组和双层绕组。
（2）漏磁通 漏磁通包括定子漏磁通和转子漏磁通。 2. 转子的相数和极数 对于绕线式转子，因其转子绕组由三相 绕组绕制而成，在绕组联接时就使转子 绕组具异步电动机
由于异步电动机运行时定、转子电势的 频率不同，定、转子绕组的相数和有效 匝数也不同，因此要得到等值电路，需 进行频率和绕组的折算。
第三章 三相异步电动机
电机及拖动基础第三章
第二节 生产机械的负载转矩特性
生产机械运行时常用负载转矩标志其负载的大小。不同的生产机 械转矩随转速变化规律不同，用负载转矩特性来表征，即生产机械的 转速n与负载转矩TL之间的关系n=f(TL)。各种生产机械特性大致可分 为以下三种类型。 一、恒转矩负载特性
恒转矩负载是指负载转矩TL的大小不随转速变化，TL=常数，这 种特性称为恒转矩负载特性。它有反抗性和位能性两种： 1.反抗性恒转矩负载
为恒定值，即
就是说，负载转矩与转速成反比。例如，一些机床切削加工， 车床粗加工时，切削量大(TL大)，用低速档；精加工时，切削量小 (TL小)，用高速档。恒功率负载特性曲线如图3-7所示。
三、通风机型负载特性 通风机型负载的特点是负载转矩的大小与转速n的二次方成正比，
即
式中K——比例常数。 常见的这类负载如鼓风机、水泵、液压泵等，通风机型负载特性
本章中首先介绍电力拖动系统的运动方程式，然后介绍生产机械 的转矩特性和三相异步电动机的机械特性，最后主要研究三相异步电 动机拖动应用的三大问题——起动、制动、调速。
第一节 电力拖动系统的运动方程式
电力拖动系统中所用的电动机种类很多，生产机械的性质也各不 相同。因此，需要找出它们普遍的运动规律，予以分析。从动力学的 角度看，它们都服从动力学的统一规律。所以，我们首先研究电力拖 动系统的动力学，建立电力拖动系统的运动方程式。 一、单轴电力拖动系统的运动方程式
曲线如图3-8所示。 必须指出，以上三类是典型的负载特性，实际生产机械的负载特
性常为几种类型负载的综合。例如起重机提升重物时，电动机所受到 的除位能性负载转矩外，还要克服系统机械摩擦所造成的反抗性负载 转矩，所以电动机轴上的负载转矩TL应是上述两个转矩之和。
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大连理工大学电气工程系
3.2 三相异步电动机的基本结构
2. 三相双层绕组
例如：z = 12，p = 1，m = 3，y = 5。 由计算得： q = 2，α= 30°，y＜τ 。
N
S
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
U1
U2
串联
※ 实线为外层线圈边，虚线为内层线圈边。
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y=τ=
z 2p
=
12 2×1 = 6
y
N
S
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
U1
V1
U2 V2
大连理工大学电气工程系
3.2 三相异步电动机的基本结构
N
S
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
U1
V1
W1 U2
V2 W2
三相单层整距分布绕组接线图
当 q＞1 —— 分布绕组。 当 q = 1 —— 集中绕组。
3.2 三相异步电动机的基本结构
三相异步电动机的外形
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大连理工大学电气工程系
3.2 三相异步电动机的基本结构
三相异步电动机的外形
更多的图片
大连理工大学电气工程系
3.2 三相异步电动机的基本结构
交流低压笼型异步电动机
更多的图片
UN 400 ~ 690 V fN 50 / 60 Hz PN 200 ~ 2 300 kW 2p 2 ~ 8
电机与拖动
第 3 章 异步电机的基本理论
3.1 三相异步电动机的工作原理 3.2 三相异步电动机的基本结构 3.3 三相异步电动机的电动势平衡方程式 3.4 三相异步电动机的磁通势平衡方程式 3.5 三相异步电动机的运行分析 3.6 三相异步电动机的功率和转矩 3.7 三相异步电动机的运行特性 3.8 单相异步电动机 *3.9 三相直线异步电动机 *3.10 三相异步发电机
3.2 三相异步电动机的基本结构
双层绕组
大连理工大学电气工程系
3.2 三相异步电动机的基本结构
3. 三相绕组的种类 (1)单层绕组和双层绕组 (2)整距绕组和 短距绕组
整距绕组 y=τ 短距绕组 y<τ (3)集中绕组和分布绕组 集中绕组 q=1 分布绕组 q>1
大连理工大学电气工程系
3.2 三相异步电动机的基本结构
横截面
W1
流入
V1 U2
流出
U1 V1 W1
U2 V2 W2
大连理工大学电气工程系
3.1 三相异步电动机的工作原理
U1
V2 ×
N
U ← i1 = Imsinω t W2 V ← i2 = Imsin(ω t－120O)
W← i3 = Imsin(ω t＋120O)
×S
W1
i1
V1 Im
i1
i2 i3
额定电流 (线电流)
PN =ηNP1N = 3 UNIN cosϕN ηN
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3.2 三相异步电动机的基本结构
三相异步电动机的铭牌
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3.2 三相异步电动机的基本结构
【例3.2.1】 Y180M－2 型三相异步电动机， PN =
22 kW，UN = 380 V，三角形联结，IN = 42.2 A， λN = 0.89， fN = 50 Hz，nN = 2 940 r/min。求额定运行时的：(1) 转差率； (2) 定子绕组的相电流； (3) 输入有功功率； (4) 效率。
n = n0
n＞n0
s=0
s＜0
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3.1 三相异步电动机的工作原理
2. 电磁转矩 的大小
T = CTΦm I2cosϕ2
3. 电磁转矩的的方向
与旋转磁场的转向相同。 怎样改变转子的转向?
3~
3~
顺
时
针
方 UVW
向
旋 转
M
3~
逆
时
针
UVW
方
向
连理工大学电气旋 工程系
转
3~
第3章 异步电机的基本理论
3.2 三相异步电动机的基本结构
绕线型异步电动机的转子
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3.2 三相异步电动机的基本结构
绕线型异步电动机的转子
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3.2 三相异步电动机的基本结构
三相笼型异步电动机的部件图
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3.2 三相异步电动机的基本结构
三相笼型异步电动机的结构
端盖（驱动端）
定子 转子
风扇
冷空气流
罩 壳（非驱动端）
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3.2 三相异步电动机的基本结构
三相绕线型异步电动机的结构
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3.2 三相异步电动机的基本结构
三相绕线型异步电动机示意图
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3.2 三相异步电动机的基本结构
三相异步电动机的外形
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V4
U1 W4
V2
W2
W3
V1
U2 V2 W2
U3 V3 W3
U4
U2
W1
V1
V3
U4 V4 W4
W1
U2
W2
U3
V2
每相绕组由
每相绕组由两个
一个线圈组成
线圈串联组成
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3.1 三相异步电动机的工作原理
V4
U1
×
W3 × N
W4 V1
U4 S
S U2
V3
N
× × W1
W2
U3
V2
解：(1) 由型号知 2p = 2，即 p = 1，
因此 n0 = 3 000 r/min，故
sN =
n0－nN n0
=
3 000－2 940 3 000
= 0.02
(2) 由于定子三相绕组为三角形联结，故相电流为
I1P =
IN 3
= 42.2 3
A = 24.4 A
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3.2 三相异步电动机的基本结构
极距τ
相邻两磁极中心 线间的距离（槽数）。
τ=
z 2p
=
12 2×1 = 6
τ
N
α
S
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
简化的一相 绕组接线图
（单层）
U1
U2
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3.2 三相异步电动机的基本结构
线圈节距 y
线圈两圈边之间的距离（槽数） 。 当 y =τ 时，称为整距绕组；当 y＜τ 时，称为短距绕组。
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3.2 三相异步电动机的基本结构
交流高压笼型异步电动机
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UN 690 V，2 ~ 11 kV fN 50 / 60 Hz PN 200 ~ 3 000 kW 2p 2 ~ 12
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3.2 三相异步电动机的基本结构
二、三相绕组
1. 三相单层绕组
例如：z = 12，p = 1，m = 3，y =τ 。
LFChun 制作
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第3章 异步电机的基本理论
3.1 三相异步电动机的工作原理
一、旋转磁场
1. 旋转磁场的产生
三相 (多相) 电流
→ 三相 (多相) 绕组
→ 旋转磁场。
三相绕组
U1
W2 U2
W1
V2
V1
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3.1 三相异步电动机的工作原理
U1
V2
W2
3.1 三相异步电动机的工作原理
二、工作原理
对称三相绕组 通入对称三相电流
三相 交流 电能
旋转磁场 （磁场能量）
磁感线切割 转子绕组
转子绕组中 产生 e 和 i
转子绕组在磁场中
感 受到电磁力的作用
应
电磁
转矩
转子旋转起来
机械负载 旋转起来
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3.1 三相异步电动机的工作原理
1. 电磁转矩的产生
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3.1 三相异步电动机的工作原理
U1
U1
V2
W2 V2
N
W2
N S
W1
V1
U2
ωt = 240O 时 i1＜ 0，i2＞0，i3 = 0
W1
S
V1
U2
ωt = 360O 时 i1= 0，i2＜ 0，i3＞0
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3.1 三相异步电动机的工作原理
2. 旋转磁场的转速
U2
O
ω t = 0O 时
i1 = 0，i2＜ 0， i3 ＞0
ωt
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3.1 三相异步电动机的工作原理
U1
V2
N
W2 V2
U1 W2
N S
W1
S
V1
W1
V1
U2
ωt = 0O 时 i1 = 0，i2＜ 0， i3＞0
U2
ωt = 120O 时 i1＞0，i2 = 0，i3＜ 0
3.2 三相异步电动机的基本结构
一、主要部件
1. 定子 定子铁心、定子绕组、 机座和端盖等。
定子铁心的硅钢片
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3.2 三相异步电动机的基本结构
定子铁心
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3.2 三相异步电动机的基本结构
定子绕组 对称三相绕组。
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