三相异步电动机的基本结构和工作原理剖析
三相异步电动机的基本工作原理和结构
三相异步电动机的基本工作原理和结构三相异步电动机的结构包括定子和转子两个主要部分。
定子是由三个相互平衡的绕组组成，每个绕组都是以120度相位差分布在定子的三个夹角上。
每个绕组都与三相交流电源相连，这样就形成了一个三相供电系统。
转子是由导电材料制成的线圈，固定在转子轴上旋转。
当三相交流电源通电时，电流通过绕组产生了一个由正弦波形的磁场。
这个磁场旋转的速度叫做旋转磁场，它是由三个相位差120度的旋转磁通所形成的。
旋转磁场的存在使得定子绕组的磁场也随之旋转。
在电机的运行过程中，转子上的线圈受到旋转磁场的影响。
当转子线圈和旋转磁场之间的相对运动产生感应电动势时，电流就会在转子线圈中流动。
根据电流和磁场的交互作用，根据洛伦兹力的原理，转子线圈会受到一个转动力矩的作用。
这个转动力矩使得转子开始旋转。
转子的旋转速度始终小于旋转磁场的速度。
这是因为当转子旋转时，由于电阻的存在，旋转磁场在转子绕组中产生了剩余磁场。
剩余磁场会产生一个反向的磁通，从而减小了旋转磁场的磁通量。
这种现象叫做滑差。
滑差的存在使得转子的旋转速度小于旋转磁场的速度。
根据滑差的不同，三相异步电动机可以分为鼠笼型和绕线型两种类型。
鼠笼型电动机的转子由金属导体组成，形状类似鼠笼，因此得名。
而绕线型电动机的转子由绕制成的线圈构成，与定子绕组结构类似。
在鼠笼型电动机中，转子的线圈是固定的，不能旋转。
当定子绕组的旋转磁场通过金属导体时，感应电流会在金属导体内流动，产生一个转动力矩。
因为金属导体的形状类似于鼠笼，所以称之为鼠笼型电动机。
而绕线型电动机的转子由固定的线圈组成，线圈上的电流与定子电流相平衡。
当定子绕组的旋转磁场旋转和线圈的电流之间产生感应电动势时，线圈会受到一个转动力矩的作用，从而旋转。
总的来说，三相异步电动机是利用定子和转子之间的磁场交互作用产生转动力矩的。
通过合理设计和控制，三相异步电动机可以实现各种工业应用的需要。
三相异步电动机的基本工作原理和结构
三相异步电动机的基本工作原理和结构三相异步电动机是一种常见的电动机类型，广泛应用于各个领域。
它的基本工作原理和结构对于了解电动机的工作原理和性能具有重要意义。
一、基本工作原理三相异步电动机的基本工作原理是利用电磁感应和电磁力相互作用的原理。
它由定子和转子两部分组成。
1. 定子：定子由三个相位相隔120度的绕组组成，每个绕组被连接到一个相位的交流电源上。
当交流电源通电时，定子的绕组中会产生交变电磁场。
2. 转子：转子由导体材料制成，通常是铜或铝。
转子内部的导体形成了一组绕组，称为转子绕组。
转子绕组与定子绕组之间存在磁场的相互作用。
当交流电源通电后，定子绕组中的交变电磁场会感应出转子绕组中的电流。
由于定子绕组和转子绕组之间存在磁场的相互作用，转子绕组中的电流会产生电磁力，使转子开始旋转。
由于定子绕组中的电流是交变的，所以转子会不断地受到电磁力的作用，从而保持旋转。
二、结构特点三相异步电动机的结构特点主要包括定子、转子和机壳三部分。
1. 定子：定子通常由一组三相绕组和铁芯组成。
绕组通过固定在定子槽中的方法固定在铁芯上。
绕组的数量和连接方式与电机的功率和转速有关。
2. 转子：转子一般由铁芯和绕组组成。
转子绕组通常是通过槽和导条的形式固定在铁芯上。
转子绕组的数量和连接方式也与电机的功率和转速有关。
3. 机壳：机壳是电机的外壳，通常由铸铁或铝合金制成。
机壳的作用是保护电机内部的部件，同时起到散热和隔离的作用。
三、工作特性三相异步电动机具有一些特殊的工作特性。
1. 转速：三相异步电动机的转速与电源的频率和极数有关。
当电源频率恒定时，电动机的转速与极数成反比。
这意味着可以通过改变电源频率或改变电动机的极数来实现不同的转速要求。
2. 启动特性：三相异步电动机的启动通常需要较大的起动电流。
为了降低启动时的电流冲击，通常采用起动装置，如星角启动器或自耦变压器。
3. 转矩特性：三相异步电动机的转矩与电动机的电流成正比，并且与电动机的功率因数有关。
三相异步电动机的结构及工作原理
三相异步电动机的结构及工作原理三相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日常生活中。
它的结构复杂，但工作原理相对简单。
本文将介绍三相异步电动机的结构及工作原理，并分析其应用和优势。
一、结构三相异步电动机的结构主要包括定子、转子、端盖、轴承和外壳等部分。
1. 定子：定子是电动机的固定部分，由铁芯和绕组组成。
铁芯通常由硅钢片叠压而成，以减小磁阻和能量损耗。
绕组由若干绕组线圈组成，通过电流激励产生磁场。
2. 转子：转子是电动机的旋转部分，由铁芯和导体组成。
铁芯通常采用堆叠的圆片形式，以减小磁阻和能量损耗。
导体通常是铝或铜材料，通过电流激励产生磁场。
3. 端盖：端盖是保护定子和转子的重要组成部分，通常由铸铁或铝合金制成。
端盖上还设有进风口和出风口，以确保电机的散热效果。
4. 轴承：轴承支持电机的转子部分，减小转动时的摩擦和损耗。
轴承通常采用滚动轴承或滑动轴承，以提高电机的转动效率和寿命。
5. 外壳：外壳是保护电机内部零部件的重要组成部分，通常采用铸铁或铝合金制成。
外壳上还设有接线盒和插座，以方便电机的安装和连接。
二、工作原理三相异步电动机的工作原理基于电磁感应和电磁力的相互作用。
1. 电磁感应：当三相异步电动机的定子绕组通电时，会产生旋转磁场。
定子绕组中的电流在通电时产生磁场，磁场的方向随着电流方向的改变而改变，从而形成旋转磁场。
2. 电磁力：当转子放置在旋转磁场中时，由于电磁感应的作用，转子中的导体会受到电磁力的作用而开始旋转。
电磁力的大小和方向取决于磁场和导体的相对运动速度，导体的位置和方向。
三、应用和优势三相异步电动机由于其结构简单、可靠性高、成本低、效率高和维护方便等优势，广泛应用于各个领域。
1. 工业应用：三相异步电动机在工业生产中被广泛应用于各种设备和机械，如泵、风机、压缩机、输送带等。
它们能够提供稳定的转矩和可靠的运行，满足工业生产的需求。
2. 交通运输：三相异步电动机在交通运输领域中也有广泛的应用，如电动汽车、电动火车、电动船等。
三相异步电动机工作原理(ppt)
对称三相绕组
• 三相对称绕组就是三个外形、尺寸、匝数都完全相同、首端 彼此互隔120º、对称地放置到定子槽内的三个独立的绕组， 如图所示。
(•)电流出 Y
•
C ()电流入
•A n1
Z
•
B
X
iiAA iiCC C iBiB
A
ZX Y B
二、三相异步电动机的旋转磁场的产生
1.对称三相绕组
3个外型、尺寸、匝数都完全相同、首端彼此互隔 120°、对称地放置到定子槽内的3个独立的绕组。
V4
U1
×
W3 × N
W4 V1
U4 S
V3
S U2
N
× × W1
W2
U3
V2
t = 0O 时
i1 = 0，i2＜ 0， i3 ＞0
磁极对数 p
p= 2 电流变化一周 →旋转磁场转半圈
n1 = 1 500
=
60 f1 2
当磁极对数 p = 3 时
n1 =
1
000
=
60 f1 3
结论
旋转磁场的转速 n1 取决于电流频率 f 和磁极对数 p。
2.旋转磁场 一种极性和大小不变，且以一定转速旋转的磁场。
二、 三相异步电动机的工作原理
异步电动机原理模型
人为 转动
n0
f
n
感应电 流受力 而旋转
N
i e
S
磁铁
闭合 线圈
感生 电流
旋转磁场产生的条件
从理论分析和实践证明，在对称三相绕 组中流过对称三相交流电时会产生这种 旋转磁场。
二、三相异步电动机的旋转磁场的产生
•并规定：电流为正值时，从每相线圈的首端入、 末端出；电流为负值时，从末端入、首端出。用符 号⊙表示电流流出，用×表示电流流入。
三相异步电动机的基本结构和工作原理
三相异步电动机的基本结构和工作原理三相异步电动机的基本结构包括定子和转子。
定子是固定不动的部分，由三个互相间隔120度的线圈组成。
这些线圈通过铜线绕制在定子的铁芯上，形成三个独立的相互连接的线圈，分别称为A相、B相和C相。
每个线圈都与电源的一相连接。
转子是旋转的部分，由导体棒组成。
导体棒通常是由铝或铜制成，固定在转子的铁芯上。
通过导体棒的旋转运动，产生相对于定子线圈的运动。
转子和定子之间通过空气隙分离，因此它们没有物理接触。
当转子在旋转磁场中运动时，磁场穿过转子导体棒，感应出在棒上出现电动势。
根据电磁感应定律，当导体棒相对于磁场运动时，会在导体上产生电流。
这个电流与定子线圈中的电流产生互相作用，产生电动力。
电动力会使导体棒受到力的作用，并且开始自动旋转。
导体棒受到的力是由定子线圈中的交变磁场产生的。
这个力始终试图使导体棒对齐磁场并旋转。
由于定子线圈中的电流随时间的变化而变化，所以导体棒会不断地受到不同方向的力的作用，这使得转子在一个方向上旋转。
为了控制和调整电动机的速度，一个附加的元件称为转子电阻器和变频器经常用于传统的三相异步电动机。
转子电阻器用于降低转子的起始电流，变频器用于调整电源频率，从而控制电动机的速度。
总之，三相异步电动机通过电磁感应和电动力实现转子的旋转运动。
它的基本结构包括定子和转子，其中定子是固定的，转子是旋转的。
通过定子线圈中的交变磁场和转子导体棒的电动力相互作用，使得电动机可以产生旋转运动。
转子电阻器和变频器可以用于控制和调整电动机的速度。
三相异步电动机的基本结构和工作原理
三相异步电动机的基本结构和工作原理基本结构：定子是由铁芯和绕组组成的。
铁芯通常采用硅钢片制造，以减小磁滞和涡流损耗。
定子绕组是用导电材料，如铜线等，绕制在铁芯上。
绕组中的线圈分为三组对称的绕组，分别连接在三个相位的电源上。
转子是由铁心和导体环组成的。
铁芯是由硅钢片制造，类似于定子的结构。
导体环由铝导线制成，通常是槽形。
导体环被放置在铁心内，可以转动。
工作原理：当电机接通电源时，三个相位的电流将分别通过定子的三组绕组。
这样，在定子内就会形成一个旋转磁场，它的速度与电源的频率有关。
当转子静止时，由于转子中的导体环在定子旋转磁场的作用下产生感应电动势，感应电动势会引起转子内的感应电流流动。
由于导体环是闭合的，感应电流会在转子上形成一个感应磁场。
由于定子旋转磁场的速度与感应磁场的速度不同，所以转子会因为磁力的作用而开始转动。
当转子开始转动时，感应磁场与定子旋转磁场的速度之差会产生一个力矩，使转子继续转动。
转子的转动速度与旋转磁场的速度不同，因此它们之间产生了一种称为滑差的差异。
滑差越大，转子的力矩越大，电动机的转速越快。
当转子的转速接近同步转速时，滑差逐渐减小，转子的转速也减小，最终与旋转磁场的速度同步。
这时，滑差变为零，电动机达到了额定转速。
总结：三相异步电动机的基本结构是由定子和转子组成的。
它的工作原理是通过定子和转子之间的相对运动产生的磁场效应来实现转子的转动。
在工作过程中，定子产生一个旋转磁场，而转子产生一个感应磁场，二者之间的差异产生一种力矩，使转子沿着旋转磁场的方向转动。
最终，当转速接近同步转速时，电动机将达到额定转速。
三相异步电动机的结构和工作原理
•
n=(1-s)n1
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5.4.3异步电动机旳三种运营状态
根据转差率大小和正负情况，异步电动机运营、发运营 和电磁制动运营三种运营状态。
1. 电动机运营状态 当异步电动机作电动机运营时，电磁转矩为驱动性质，电磁 转矩克服负载制动转矩而做功，把从定子吸收旳电功率转变 成机械功率从定子输出。电动机转速n与定子旋转磁场转速 N1同方向，且实际方向取决与负载大小。
•
S=n1-n/n1
• 电动机转速为nN时旳转差率称为额定转差率sN。
• 异步电动机带额定负载时，转差率很小，一般SN在
0.01~0.06之间。因为转差率反应了转子与旋转磁场之间
旳相对运动，故s旳大小对异步电动机转子电动势、电流、
功率因数等物理量都有直接影响，转差率s是异步电动机
旳一种主要参数。
• 根据转速差s，能够求电动机旳实际转速n，即
• 因鼠笼式转子构造简朴、制造以便、运营可靠，所 以得到广泛应用。
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• （2）绕线式转子绕组
•
绕线式转子绕组与定子绕组相同，也是制成三相绕组，一项接成Y
形，三根引出线分别接到转轴上彼此绝缘旳三个集电环上，经过电刷装置
与外部电路相连。转子绕组回路串入三项可变电阻旳目旳是为了改善起动
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5.4三相异步电动机旳工作原理及运营状态
三相异步电动机的结构与工作原理
三相异步电动机的结构与工作原理三相异步电动机是一种最为常见的交流电机，也是工业领域中最为常用的电机之一。
它具有结构简单、运行可靠、维护方便等特点，被广泛应用于各种工业场所、家庭及公共设施等领域。
本文将介绍三相异步电动机的结构、工作原理以及特点等内容。
一、三相异步电动机的结构三相异步电动机的主要部件包括转子、定子、端盖和风扇等。
其中，转子和定子分别对应于电机的运转部分和静止部分。
转子是由若干个零件组成的，常用的有铜导线、连接环等。
铜导线绕制在钢芯片上，钢芯片起着支撑和保护的作用，其形状可以是凸形或平面形。
定子是由铁芯和骨架两部分组成的。
铁芯是一种由硅铁片叠装而成的铁心，而骨架一般为铝制，其作用是固定铁芯。
二、三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理是基于磁通交叉作用原理而得出的。
当三相电源加入到定子绕组上时，电流经过绕组后会产生磁通，使得磁场在定子上形成旋转磁场。
旋转磁场感应到转子中的铜导线时，它们就会受到旋转磁场的作用，从而也开始自转。
这样，外加的电能就被转化为了机械能，从而将电机带动起来。
在运行过程中，由于转子的自转速度不能与旋转磁场完全同步，故转子中的感应电动势会产生一个额外的励磁磁通，它的作用是使得转子中的磁通也不断地旋转。
这个过程就称为转子的感应，由此，三相异步电动机的名称也由此而来。
在实际应用中，三相异步电动机的运行速度一般是预先设定好的，由用户自行决定。
此时，如果转速过低或过高，就需要通过改变电源的频率或改变转子上的励磁磁通来改变运行速度。
三、三相异步电动机的特点1.结构简单。
三相异步电动机的结构简单，维护方便。
2.运行可靠。
三相异步电动机采用了隔离和防护等措施，能够保证电机的运行在恶劣条件下也能够运行稳定可靠。
3.效率高。
三相异步电动机采用优良的设计和制造工艺，能够保证电机的运行效率较高，能够适应不同的负载要求。
4.适应性强。
三相异步电动机适用于各种不同的负载，能够满足不同场合的需求。
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分，它由0.5mm的硅钢片叠 压而成，片与片之间是绝缘 的，以减少涡流损耗。定子 铁心的硅钢片的内圆冲有定 子槽，槽中安放线圈，如图 所示。硅钢片铁心在叠压后 成为一个整体，固定于机座 上。
定子绕组是电动机的电
路部分。三相电动机的定子 绕组分为三个部分对称地分 布在定子铁心上，称为三相 绕组，分别用AX、BY、CZ 表示，其中，A、B、C称为 首端，而X、Y、Z称为末端。
的转速差是保证转子转速的主要因素，也是异步电动机的由来。
定义：转速差 ( n 0 - n) 与同步转速 n0 的比值称为异步电动机的转 差率，用表示S，即
n0 n S n0
转差率S是分析异步电动机运行特性的主要参数。
三相绕组接入三相交流电源，三相绕组中的电流定子铁心中产 生旋转磁场。
机座主要用于固定与支撑定子铁心。中小型异步电动机一般采
用铸铁机座。根据不同的冷却方式采用不同的机座型式。
2.转子 转子由铁心与绕组组成。 转子铁心也是电动机磁 路的一部分，由硅钢片叠压 而成。转子铁心装在转轴上。 硅钢片冲片如图所示。
其中，每相绕组由两个部分串联组成，再将这三相绕组接到对 称三相电源使通过对称三相电流，便产生具有两对磁极的旋转磁场。
如图所示。
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p = 1 时：
电流变化一周
→
旋转磁场转一圈
电流每秒钟变化 50 周
→
旋转磁场转 50 圈
电流每分钟变化 (50×60) 周 →旋转磁场转 3000 圈 p = 2 时： 电流变化一周
t=0 瞬间所在位置顺时针方
向旋转了2 /3。
4t T
2时
iA 0 iB为正，电流实际方向与正方向一致，即电流从B端流到Y端。
i C 为负，电流实际方向与正方向相反，即电流从 Z端流到 C端； 此时的合成磁场如图 （ d ）所示，合成磁场已从 t=0 瞬间所在位置顺时针方 向旋转了 。
以上讨论的旋转磁场，具有一对磁极（磁极对数用 p 表示）即
p=1。
从上述分析可以看出，电流变化经过一个周期（变化 360 电角 度），旋转磁场在空间也旋转了一转（转了 360机械角度），若电 流的频率为f，旋转磁场每分钟将旋转60f 转，即：
n0 60 f
如果把定子铁心的槽数增加1倍（12个槽），制成如图所Βιβλιοθήκη 的 三相绕组。1t 0时
iA=0
i B 为负，电流实际方向与正方向相反，即电流从 Y 端流到 B 端；
i C 为正，电流实际方向与正方向一致，即电流从 C端流到 Z端。 按右手螺旋法则确定 三相电流产生的合成磁场 ，
如图（a）箭头所示。
2t T
6时
iA为正，电流实际方向与正方向一致，即电流从A端流到X端。 iB为负，电流实际方向与正方向相反，即电流从Y端流到B端；
60 f
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从图可以看出，对应于不同时刻，旋转磁场在空间转到不同位 置，此情况下电流变化半个周期，旋转磁场在空间只转过了 /2， 即1/4转，电流变化一个周期，旋转磁场在空间只转了1/2转。 由此可知，当旋转磁场具有两对磁极（p=2）时，其旋转速度
仅为一对磁极时的一半。依次类推，当有p对磁极时，其转速为：
第五章 交流电动机的工作原理及特性
• 了解三相异步电动机的基本结构及工作原理；
• 掌握三相异步电动机的转矩特性和机械特性； • 掌握三相异步电动机的连接方法和额定参数； • 掌握三相异步电动机启动、调速和制动等各种特性； • 掌握实现三相异步电动机启动、调速和制动的各种方法及它们
的使用场所；
• 掌握单相异步电动机的工作原理和启动方法； • 了解同步电动机的结构、工作原理、运行特性和启动方法。
按以上分析可以证明：当三相电流随时间不断变化时，合成磁 场也在不断旋转，故称旋转磁场。 2．旋转磁场的旋转方向 A相绕组内的电流超前B相绕组内的电流2 /3，而B相绕组内的 电流又超前C相绕组内的电流2 /3，当三相交流电的A→B→C ， 旋转磁场的旋转方向为从A→B→C，即向顺时针方向旋转。
由此可见，要改变旋转磁场的旋转方向，只要把定子绕组接到 电源的三根导线中的任意两根对调即可。
（一）旋转磁场
（1）旋转磁场的产生
图 6.2.2 二极旋转磁场
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3.旋转磁场的极数与旋转速度
在交流电动机中，旋转磁场相对定子的旋转速度被称为同步速
度，用n0表示。
n0 60 f
5．1 三相异步电动机的基本结构和工作原理 一、三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机主要由定子和转子两个部分组成，定子是不动
的部分，转子是旋转部分，在定子和转子之间有一定的气隙。如图
所示。
异步电动机的结构
图 6.1.1 三相笼式异步电动机的部件图
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1.定子 定子由定子铁心、绕组以及机座组成。 定子铁心是磁路的一部
如果将定子绕组接至电源的三根导线中的任意两根线对调，例
如，将B，C两根线对调，使B相与C相绕组中电流的相位对调，如
图所示。
此时A相绕组内的电流超前C相绕组内的电流2 /3，而C相绕 组内的电流又超前B相绕组内的电流2 /3，用上述同样的分析方法 可知，此时旋转磁场的旋转方向将变为A→C→B，即向逆时针方向 旋转，如图所示，即与未对调前的旋转方向相反。
→
旋转磁场转半圈
电流每秒钟变化 50 周
→
旋转磁场转 25 圈
电流每分钟变化 (25×60) 周 →旋转磁场转 1500 圈
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p 为任意值时： 三相异步电动机的同步转速
n0 p ( r / min）
f = 50 Hz 时,不同极对数时的同步转速如下:
表 6.2.1 同步转速 p n0/(r/min) 1 3000 2 1500 3 1000 4 750 5 600 6 500
iC=0
此时的合成磁场如图（ b ） 所示，合成磁场已从t=0 瞬间
所在位置顺时针方向旋转了
/3。
3t T
iB=0
3时
iA为正，电流实际方向与正方向一致，即电流从A端流到X端。
i C 为负，电流实际方向与正方向相反，即电流从 Z端流到 C 端； 此时的合成磁场如图 （c）所示，合成磁场已从
假定定子绕组中电流的正方向规定为从首端流向末端，且A相
绕组的电流作为参考正弦量，即 iA的初相位为零，则三相绕组A、B、C的
电流（相序为A—B—C）的瞬时值为：
iA I m sin t 2 iB I m sin( t ) 3 4 iC I m sin( t ) 3 如图所示是这些电流随时间变化的曲线。
线绕式和鼠笼式两种电动机的转子构造虽然不同，但工作原理 是一致的。转子的作用是产生转子电流，即产生电磁转矩。
鼠笼式异步电动机转子绕
组是在转子铁心槽里插入铜条，
再将全部铜条两端焊在两个铜 端环上而组成，如图所示。 线绕式异步电动机转
子绕组是由线圈绕组放入转
子铁心槽内，并分为三相对 称绕组，与定子产生的磁极 数相同。线绕式转子通过轴 上的滑环和电刷在转子回路
中接入外加电阻，用以改善
启动性能与调节转速，
二、三相异步电动机的工作原理
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)
转子绕组在磁场中 受到电磁力的作用
转子绕组中 产生 e 和 i
磁场绕组切 割转子绕组
转子旋转起来
输出机械能量
机械负载 旋转起来
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二、三相异步电动机的工作原理 1．定子旋转磁场 假设每相绕组只有一个线匝，分别嵌放在定子内圆周的 6个凹 槽之中。现将三相绕组的末端X、Y、Z相连，首端A、B、C接三相 交流电源。且三相绕组分别叫做A、B、C相绕组。如图所示。
60 f n0 p 所以，旋转磁场的旋转速度与电流的频率成正比而与磁级对数 成反比。
5.转差率 S 由工作原理可知：转子的转速 n（电动机的转速）恒比旋转磁
场的旋转速度n0（同步速度）要小。因为如果两种速度相等时，转
子和旋转磁场没有相对运动，转子导体不切割磁力线，因此，不能 产生电磁转矩，转子将不能继续旋转。因此，转子与旋转磁场之间