第四章 交流电动机的工作原理及特性

iB I m sin( wt 23 )＝I
iC I m sin( wt 43 ＝I
T T , t , iA为正，电流从A端流到X端；iB 为负，电流从Y 端流到B端； 6 6 3
iC＝０；合成磁场为b.合成磁场顺时针旋转了 . ３ T T 2 2 t , t , iA为正；iB＝0，iC 为负，合成磁场为c.合成磁场顺时针旋转了 . 3 3 3 ３ T T t , t , iA 0；iB 为正，iC 为负；合成磁场为d.合成磁场顺时针旋转了 . 2 2
感应电动势e1＝－N1 dt ，有效值E1＝ 2 2 (－N1 dt pn0 旋转磁场与定子的相对转速n0 , f1 , 60 f1是e1的频率，又等于电流的频率，f1＝f 。 ) 4.44 f1 N1
磁力线通过定子与转子铁芯闭合产生主磁通，定子电流还产生只围绕 某一相定子绕组的漏磁通。漏磁通在每相绕组中产生漏磁电动势eL1 di1 eL1 LL1 ，加上电阻，定子回路的电压平衡方程式为： dt di u1 i1 R1 （ e1）（ eL1） i1 R1 （ e1） LL1 1 dt 其复数表达式为： U1 I1 R1 （ E1）（ EL1） I1 R1 （ E1） jI1 X 1 式中，X 1为漏磁感抗，X 1 2 f1 L1 一般，R1和X 1都很小，所以：U1 E1，U1 E1

11、三相异步电动机的定子电路 定子绕组接上三相电源后，三相电流产生旋转磁场，磁力线通过定子 与转子铁芯闭合，在定子每相绕组中产生感应电动势e1 , 每相的匝数为N1，
1＝ sin wt , 1表示通过定子每相绕组的磁通随时间按正弦规律变化， 旋转磁场的每极磁通，磁感强度的平均值与每极面积的乘积。 d1 e1 1 d sin wt
第五章：三相异步电动机的结构和工作原理
１、定子 定子铁芯由0.5mm厚的硅钢片叠压而成为一个整体固 定在机座上，片与片之间是绝缘的。定子铁芯的内圆有定子槽，槽 中放线圈。定子绕组分三个部分对称地分布在定子铁芯上，称为三 相绕组，用AX、BY、CZ表示，A、B、C称为首端，X、Y、Z称为 末端。三相绕组的首端接入三相交流电源，三相绕组中的电流在定 子铁芯中产生旋转磁场。 机座固定和支撑定子铁芯。
：电动机的效率，
P P2 P 1 P P 1 1
Pe : 旋转磁场从定子电路传递到转子电路的电磁功率。
P：电动机的总功率损耗
P2
忽略转子绕组铜耗PCu 2和机械损失功率Pm P2 T2 Pe T , (电磁转矩） T2 9.55 P2 ,（T2电动机轴上的输出转矩） n
2 2 2 2

SE20 R （SX 20）
2 2 2
，E 20＝4.44 f1 N 2 , I 2
S 4.44 f1 N 2 R （SX 20）
2 2 2
, E1 4.44 f1 N1 ,
SR2U12 SR2U 2 U1 E1 , 推出T K 2 K 2 K电机结构有关的参数，U电源电压， 2 2 R2 （SX 20） R2 （SX 20） R2转子每相绕组电阻，X 20电动机不动（n=0）时转子每相绕组的感抗。
９、三相异步电动机的额定值
SN
n0 nN n0
10、三相异步电动机的能流图 P 3U1 I1 cos 1， 1：异步电动机的输入功率，P 1 （U1、I1定子绕组的线电压、线电流 cos 1电动机的功率因数）。 PCu1 : 定子绕组的铜耗 PFe1 : 定子铁芯的铁耗 Pm : 机械功率，电磁功率减去转子绕组中的 铜耗PCu 2，转子铁芯铁耗忽略 P2 : 输出功率，机械功率减去机械损失功率Pm
第五章：三相异步电动机的结构和工作原理
２、转子 转子铁芯由硅钢片叠压成一个整体装在转轴上，转子铁 芯的外圆有转子槽，槽中放线圈。 绕线异步电动机的转子绕组采用绕线式，三相绕组放入转子铁芯槽 中，转子绕组通过轴上的滑环与电刷在转子回路中接外加电阻，改 善启动性能和调节转速。 笼型异步电动机的转子绕组采用鼠笼式， 在转子铁芯槽里插入铜 条，再将铜条两端焊在两个铜端环上。
t0
f
6、旋转磁场的极数与旋转速度
1 T
T t 6
将定子铁芯槽数增加１倍，共１２个，每相绕组由两个部分串联，再将三相 T 绕组接到三相电源，产生两对NS磁级的旋转磁场。电流变化 ，旋转磁场转 ， T 2 2 t 3 一对NS磁极时，电流变化T，旋转磁场旋转一周。 一对NS磁极时，旋转磁场的转速为n 0 60 f 周, ( f 电流频率，n 0每分钟转多少转） 二对NS磁极时，旋转磁场的转速为n 0 60 f 周, ( f 电流频率，n 0每分钟转多少转） ２ 60 f T p对NS磁极时，旋转磁场的转速为n 0 周, ( f 电流频率，n 0每分钟转多少转） t p 2

w 2 n T 2 iA I m sin w
iB I m sin( wt 23 )＝I m iC I m sin( wt 43 )＝I m
5、旋转磁场的旋转方向 ２ ２ A相绕组的电流超B相绕组的电流 ，B相绕组的电流超C相绕组的电流 ， ３ ３ 旋转磁场的旋转方向为顺时针方向A B C，与三相电流的相序一致。 将电源B、C两根线对调，电源B接绕组C，电源C接绕组B， ２ ２ 电源A相绕组的电流超C相绕组的电流 ，C相绕组的电流超B相绕组的电流 ， ３ ３ 旋转磁场的旋转方向为逆时针方向A C B。 旋转磁场的旋转方向改变，电动机的旋转方向改变。将定子绕组接到三相电源中 的任意两根对调，即可改变电动机的旋转方向。
2 2 2
，转子电流I 2与转差率S 有关，
由于转子有漏磁通L 2，相应的感抗为X 2，所以电流I 2的相位比E2 滞后2， 转子回路的功率因数为： R2 R2 cos 2 ＝ ， cos 2和转差率S 有关。 2 2 2 2 R2 （X 2） R2 （SX 20）
13、三相异步电动机的转矩 转子电路的功率因数： cos 2 R2 R （X 2）


安培定则，也叫右手螺旋定则，通电直 导线中的安培定则 ：用右手握住通电直 导线，让大拇指指向电流的方向，那么 四指的指向就是磁感线的环绕方向； 漆包线是绕组线的一个主要品种，由导 体和绝缘层两部组成
３、三相电流的波形 将三相绕组的末端X、Y、Z相连，首端A、B、C接三相交流电源。 定子绕组中电流的正方向规定从首端流端，以A相绕组的电流iA 做为参考正弦量，即iA的初相位为０，则三相绕组中A、B、C 电流（相序为A B C）瞬时值为 iA I m sin w
n 0, S 1, 转子感抗X 20 2 f1 L2 , 转子感抗最大。X 2 SX 20，转子感抗X 2与转差率S 有关。 转子电动势的复数表示E2 I 2 R2 （ EL 2） I 2 R2 jI 2 X 2 I2 E2 R X
2 2 2 2

SE20 R （SX 20）
2 2 2
＝
R2
2 2 R2 （SX 20）
图a转子感抗X 2与电阻R2相比可以忽略时， cos 2＝1，感应电动势e2与转子电流i2 的方向相同，作用于转子导体的力将产生最大的转矩。 图b转子电阻R2与感抗X 2与相比可以忽略时， cos 2＝0，感应电动势e2与转子电流i2 的方向垂直，作用于转子导体的力相互抵消，转矩为0. 图c,电流 I 比电动势 E 滞后2角， cos 2 1，产生的转矩为：T=K t I 2 cos 2， I2 E2 R X
7、三相异步电动机的工作原理 定子三相绕组接到三相电源，三相绕组内通过三相电流，产生顺时针方向的旋转磁场， 相当于转子绕组逆时针方向旋转切割磁通，转子绕组将产生感应电动势e2，右手定则， N极下感应电动势的方向朝外，S极感应电动势的方向朝内。 由于电动势e2的存在，转子绕组中将产生方向相同转子电流i2 , 转子电流i2与旋转磁场 相互作用产生电磁力F，电磁力F在转子轴上形成电磁转矩，方向与旋转磁场的方向相同， 转子在转矩作用下，按旋转磁场相同的方向旋转，转子速度n小于旋转磁场速度n 0，如果 相同，没有相对运动，转子不能切割磁通，也就没有感应电动势，感应电流，电磁转矩。 n n 异步电动机的转差率S 0 , 转子转速不等于旋转磁场转速称为异步电动机。 n0
12、三相异步电动机的转子电路 定子绕组接上三相电源后，在转子每相绕组中产生感应电动势e2 , d1 e 1 d sin wt ，有效值E 2＝ 2 (－N 2 ) 4.44 f 2 N 2 dt dt 2 2 （ p n0－n） n －n pn 旋转磁场与转子的相对转速n0－n, f 2 ＝（ 0 ）（ 0 ）＝Sf1 , 60 n0 60 感应电动势e2＝－N 2 f 2是e2的频率，又与转差率S有关。n 0, S 1, f 2＝f1，E 20＝4.44 f1 N 2 转子与旋转磁场间的相对转速最大，转子被旋转磁力线切割最快。 转子电动势有效值E 2 4.44 f 2 N 2＝4.44Sf1 N 2＝SE 20， 转子电动势E 2与转差率S 有关。
8、定子绕组的连接方式 定子三相绕组出线端的首端U1、V1、W1，末端U2、V2、W2。 三角形接法：电源的线电压等于电动机额定相电压（每相绕组的额定电压） 星形接法：电源的线电压等于电动机额定相电压的 ３ 倍
电动机铭牌上标有符号/Y，数字220/380. 前者表示定子绕组的接法，后者表示不同接法加的线电压
0.985）n0 , S N 额定转差率＝（0.06 0.015）
SR2U 2 R2U 2 S 1 3、T 启动转矩Tst，n 0，电机启动工作点，T K 2 Tst K 2 2 2 R2 （SX 20） R2 （X 20） 电源电压U降低，转子电抗增大，启动转矩减小；转子电阻适当增大，启动转矩会增大。