电机学第5章 感应电机
第五章感应电机-1
工作原理
对称三相绕组 通入对称三相电流
三相 交流 电能
转子绕组中 产生 e 和 i 转子绕组在磁场中 受到电磁力的作用
电磁 转矩
旋转磁场 （磁场能量）
感 应
转子旋转起来 磁感线切割 转子绕组 机械负载 旋转起来
二、感应电机的转动原理
1、电生磁：三相对称绕组通
三相对称电流产生圆形旋转磁 场。
n1
第 5章
感应电机
本章主要研究定、转子间靠电磁感应作用，在转子内感应 电流以实现机电能量转接的感应电机。感应电机一般都用作电 动机，在少数场合下，亦有用作发电机的。三相感应电动机在
工业中应用极广。单相感应电动机则多用于家用电器。
感应电机的结构简单．制造方便，价格便宜，运行可靠。 其主要缺点是，不能经济地在较宽的范围内实现平滑调速．此 外功率因数恒为滞后。本章先说明空载和负载时三相感应电动 机内的磁动势和磁场，然后导出感应电动机的基本方程和等效
电路，接着分析它的运行特性和起动，调速问题。
1 感应电机的基本工作原理和结构 一、感应电机的基本工作原理
感应电机定子三相对称绕 组接在三相对称交流电网上， 转子绕组对称短路。 定子绕组中流过三相对称 电流，在气隙中产生基波旋转 磁场。 气隙旋转磁场在短路的转 子绕组中感应电动势并产生电 流，该电流与气隙中的旋转磁 场相互作用产生电磁转矩，实 现感应电机的运行。
机座：固定和支 撑定子铁心。因 此要求有足够的 机械强度。
二、感应电机的基本结构
2. 转子
转子铁心：电机主磁路的组成部分，并放置转子
绕组。由厚度为0.5mm的硅钢片叠装而成，在转
子外圆周上冲制均匀分布的形状相同的槽。
转子绕组：构成电路部分。有两种结构型式：笼
电机学-第五章感应电机1.
电机学Electric Machinery电气工程教研室1基本要求：1.了解三相感应电动机的基本结构2.了解三相感应电动机的基本工作原理3.掌握三相感应电机的三种运行状态及其判别方法4.掌握三相感应电动机的额定值45一、感应电动机的用途与分类1.感应电动机的用途•三相感应电机主要用作电动机，拖动各种生产机械。
•在日常生活中，电扇、洗衣机、电冰箱和空调等一般由单相感应电动机拖动。
玉米脱粒机金属切削机床电扇用感应电动机2.感应电动机的特点1）优点结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、效率较高。
2）缺点•调速性能差；•功率因数较差，感应电动机运行时必须从电网吸收滞后的无功功率。
3.感应电动机的分类1）按定子相数分单相感应电动机、两相感应电动机、三相感应电动机62）按转子结构分•绕线型感应电动机•鼠笼型感应电动机：单笼、双笼、深槽型绕线型感应电动机鼠笼型感应电动机7二、三相感应电动机的结构鼠笼式三相感应电机的结构图1-定子铁心2-定子外壳3-转子铁心4-转子导条5-端环6-冷却风扇7-机座8-定子绕组9-轴承室10-转子轴11-轴承8定子绕组转子轴承端盖接线盒定子铁心端盖鼠笼式三相感应电机的结构图主要部件拆分图10主要部件拆分图111、定子①定子铁心：电机主磁路的组成部分，并嵌放定子绕组。
由厚度为0.5mm的硅钢片叠装而成。
为了嵌放定子绕组，在定子冲片内圆周上均匀地冲制若干个形状相同的槽。
1314定子铁心的槽形主要有三种：半闭口槽适用于小型感应电机，其绕组是用圆导线绕成的。
半开口槽适用于低压中型感应电机，其绕组是成型线圈。
开口槽适用于高压大中型感应电机，其绕组是用绝缘带包扎并浸漆处理过的成型线圈。
定子绕组为按一定规律连接而成的三相对称绕组，嵌放在定子铁心槽内。
②定子绕组定子绕组是电动机的定子电路部分，它将通过电流建立磁场，并感应电动势以实现机电能量转换。
构成：绝缘铜（或铝）线绕成。
•联结方式：根据实际使用需要接成“Y”形或“D”形。
第5章_感应电机
电机学第五章感应电机2§5-1．感应电机的结构和运行原理§5-2．感应电机的方程式、等效电路和相量图§5-3．感应电机的功率方程和转矩方程§5-4．感应电机的参数测试§5-5．感应电机的转矩-转差率曲线§5-6．感应电机的工作特性§5-7．感应电机的起动要求和特殊结构§5-8．单相感应电机3第一节感应电机的结构和运行原理一、感应电机的基本结构•按转子的结构，分成绕线型和笼型•主要结构部件：定子、转子、气隙4一、感应电机的基本结构1 、笼型感应电机结构¾定子–三相对称交流绕组，下在定子铁芯中–铁芯：用硅钢片叠成；特点：“内圈开槽”56一、感应电机的基本结构¾转子-转子铁芯特点：“外圈开槽”，槽中下多相对称绕组-笼型：槽中用铜条，两头用端环焊接；现多用“铝浇铸”方法-注意：转子绕组是短路的¾气隙-和其它电机相比较小，一般在零点几毫米一、感应电机的基本结构2 、绕线型感应电机结构•和笼型感应电机，只是转子不同，其他基本相同•星形三相绕组，外接滑环，电阻器，铜排•正常工作时要短路，起动、调速时用电阻器短路铜排电阻器78二、感应电机的工作原理•定子：三相对称绕组，通三相对称电流-旋转磁场（同步转速）NSsn ABC9二、感应电机的工作原理•转子上用永磁体形成恒定磁场-转子必然随旋转磁场转动而且转速相同-永磁同步电动机NSsn ABC10二、感应电机的工作原理•转子绕组通直流电-形成恒定磁场，同样旋转-电励磁同步电动机NSsn ABC二、感应电机的工作原理•转子绕组直接短路-导体切割旋转磁场-电势（右手定则）-电流-导体受力（左手定则）-形成转矩-转子旋转-感应电动机NSsnAB C1112二、感应电机的工作原理•特点-转速n 必须小于n s ，否则无法切割磁力线-转子上是无源的，全靠感应才有能量交换！NSsn ABC13三、感应电机的工作状态•对比理解的方法•直流电机有什么工作状态？根据什么判断？-电动机、发电机、电磁制动，感应电机与之相似-判断标准？•感应电机的特点：转子必须与旋转磁场保持一定的速度差，才可能切割磁力线，则定义：s sn ns n −=转差率：14-电磁转矩T 是主动力矩，-，--转子上T ,n 同向，输出机械功率三、感应电机的工作状态根据s 判断电机的工作状态和各物理量的方向1、电动机状态s n n <10s >>20P >sn nT15三、感应电机的工作状态2、发电机状态-转子被拖得转得更快-，-定子绕组e ,i 同向-输出电功率-转子上T ,n 反向，电磁转矩起制动作用s n n >0s <10P >sn nT16三、感应电机的工作状态3、电磁制动状态-外界因素使得转子转速同电动机时相反，和电动机时相似-，-电磁转矩T 也起制动作用1s >0n <sn nT三、感应电机的工作状态17四、感应电机的铭牌值•就是额定值•铭牌：在电机外壳上18四、感应电机的铭牌值1、额定电压UN，加在定子绕组上的线电压，V, kV2、额定电流IN，额定状态时，定子绕组的线电流, A3、额定功率PN，额定运行时，输出的机械功率, kW4、额定转速nN ，加额定负载时转子的转速, r/min•最主要的：1920四、感应电机的铭牌值1、输入电功率•注意以下问题：13cos N N NP U I ϕ=13cos N N N N N N P P U I ηηϕ==额定输入功率额定输出功率21四、感应电机的铭牌值2、感应电机的转速一般多大？-，,与极对数有关………720左右7504950左右100031450左右150022800左右30001n n s p -特点：不能连续变化，没有2000 r/min 的感应电机s n n <60/s n f p =p22四、感应电机的铭牌值3、如何判断感应电机的极对数和同步转速？-一般额定点都在-可以根据上页的表格，根据倒推60603000N s Nf fn n p p p n <==<0.03~0.05N s =N n23[例5-1]有一台50Hz 的感应电动机，其额定转速n N =730r/min ，试求该机的额定转差率[ 解]（1）根据n N ＝730 r/min ，可以得到同步转速n s =750 r/min （2）s = (n s -n N ) /n s=750-730/750=0.02667≈0.027第二节感应电机的方程式、等效电路和相量图一、感应电机的通电过程1、电磁过程-定子绕组通电-形成基波旋转磁场-同时切割定、转子绕组-产生定、转子电势-产生定、转子电流、磁势-合成磁场-完成能量转换NSsnAB C24一、感应电机的通电过程•结果-产生了相对独立的一个定子电流系统，一个转子电流系统-二个电流系统通过气隙关联的ABCN定子电流系统转子电流系统2526一、感应电机的通电过程2、转子参数的变化•关键-转子转速：n-定子磁场转速：n s-相对转速：Δn = n s -n = sn s¾转子电势的频率•转子是多相对称系统→产生多相对称电势•频率：21()6060s s s s n n pn pf n n sf s n −=−=⋅=∝“转差频率”sn nΔn27一、感应电机的通电过程¾转子中的电势222212224.44 4.44s w w E f N k s f N k sE φφ===•注意：-E 2：转子中电流频率是f 1时的电势（s =1，转子不转）-E 2与s 成正比28一、感应电机的通电过程¾转子绕组的电阻和漏抗•电阻：忽略集肤效应，认为电阻r 2不变•电抗：22212222s x f L sf L sx ππ===•注意：-x 2：转子中电流频率是f 1时的电抗（转子不转）-x 2与s 成正比，即：转子n ↑，则漏抗↓29一、感应电机的通电过程¾转子绕组的电流•正常运行时，转子端电压U 2=0•结论：-转子越慢，s ↑，则I 2↑-何时最慢？s =1, 启动瞬间，相当于变压器负载短路！2222222222s s E E s E I r r jx r jsx jxs===+++ii ii30一、感应电机的通电过程¾转子绕组的功率因数•结论：-转子越慢，s ↑，cos 2↓-何时功率因数最小？s 最大的时候，起动！222222cos ()r r sx ϕ=+ϕ31一、感应电机的通电过程¾定转子磁势的相对位置•转子磁势相对于转子：•转子相对于定子：•转子磁势相对于大地：•结论：-不管转子转多快，转不转，转子磁势都和定子旋转磁势转速相同，相对静止，同步旋转21216060f sf n sn p p⋅===(1)sn s n =−221(1)s s sn n n sn s n n =+=+−≡[例5-2]有一台50Hz、三相、四极的感应电动机，若转子的转差率s=0.05，试求：（1）转子电流的频率；(2)转子磁动势相对于转子的转速[ 解](1)转子电流的频率f 2=sf1=0.05×50=2.5 Hz(2)转子磁动势相对于转子的转速n 2=60 f2/p=(60×2.5)/2=75 r/min（同步转速：ns =60 f1/p=1500 r/min）3233二、感应电机的磁势平衡方程式•特点：定子、转子是各自独立的多相对称系统•空间上相对静止111110.92m N k F I piiω=222220.92m N k F I piiω=1112221212111122220.90.9220.9()2m m N k m N k F F F I I p p m N k I m N k I piiii ii i ωωωω=+=+=+•注意：-定转子极对数一定相同的，因为转子磁势就相当于定子磁势的“影子”三、转子绕组的归算•为了计算和分析的方便进行归算，基本思路和变压器相同；•定转子m, Nkw 不同；“在转子上用一个与定子相同m，相同Nkw的等效绕组去归算”；•归折算的原则：电磁本质不变3435三、转子绕组的归算定义电流变比：1、转子电流的归算'22F F ii='222111220.90.922m N k m N k I I p p i i ωω=2111'2222I m N k m N k I iiωω='221iI I k i i=111222i m N k k m N k ωω=•基本原则：磁势不变36三、转子绕组的归算定义电势变比：2、转子电势的归算1122e N k k N k ωω=•基本原则：磁通不变'211222e E N k k E N k ωω=='22e E k E =•注意：感应电机中k e ≠k i ，原因：k i 中有相数的折算37'22e i r k k r =三、转子绕组的归算3、转子电阻和电抗的归算•基本原则：有功功率和无功功率不变2'2'222122cu P m I r m I r =='22e i x k k x ='222222'22121i e ir m I m k k k r m I m ==⋅=三、转子绕组的归算4、归算公式•归算前后：电势、电压×ke电流×1/ki阻抗×ke ki38392221r sr r s s−=+四、归算以后的方程式组11111''''2222'12'121()0()()()m m m m U E I r jx r E I jx s E E I I I E I r jx i i i i i i i i i i i i σσ⎧⎪⎪=−++⎪⎪⎪⎪⎪=−+⎪⎪⎪⎪⎪⎪=⎨⎪⎪⎪⎪=+−⎪⎪⎪⎪⎪−=+⎪⎪⎪⎪⎩11111'''''22222'12'121'''222()()()()1m m m m U E I r jx U E I r jx E E I I I E I r jx s U I r s i i i i i i i i i i i i i i i σσ⎧⎪⎪=−++⎪⎪⎪⎪⎪=−+⎪⎪⎪⎪⎪=⎪⎪⎨⎪⎪=+−⎪⎪⎪⎪⎪−=+⎪⎪⎪−⎪⎪=⎪⎪⎩•结论：感应电动机相当于一台电阻性负载的变压器！！40五、感应电机的等效电路和相量图1、T 型等效电路-就是纯电阻负载的变压器-特点：工作过程中n 变化，s 变化；负载是可变的1U i1I imx 1E i'2E i'2I imI i'2x σ1x σmr '21s r s−'2r 1r41五、感应电机的等效电路和相量图2、T型等效电路对应的相量图2E ′ '22jx I σ′ 2I ′ '22r I s′mφ mI 2I ′− 1I 1E −11jx I σ 1U 11r I -对应纯电阻负载-负载电压与电流同相-注意画的顺序42五、感应电机的等效电路和相量图3、简化Γ型等值电路-一般不能直接把激磁回路移出去，引入修正系数=1+Z 1/Z m-较准确等效电路，取=1+x 1/x m ，一般在1.03~1.081U i1I imc Z i'2IimI i'21s c r si−'2c r i1r '2c x iσ1x σc ic i43五、感应电机的等效电路和相量图4、最简化等值电路-忽略激磁回路，取c =1-一般用于大中型感应电机的计算1U i1I i'2I i1r 1x σ'2x σ'2r'21s r s−44第三节感应电机的功率方程和转矩方程一、功率的传输过程•以T型为例1U i1I imx 1E i'2Ei'2I imI i'2x σ1x σmr '21s r s−'2r 1r 1P 1Cu P 2Cu P FeP emP MP45一、功率的传输过程•能量图1Cu P FeP 2Cu P 0P 1P emP MP 2P46二、功率方程•各功率的表达式-输入功率：11111cos P m U I ϕ=-定子铜损：21111Cu P m I r=-定子铁损：210Fe mP m I r=-电磁功率：''221112em Cu Fe rP P p p m Is=−−=47二、功率方程•各功率的表达式-转子铜损：2'2'2222122Cu p m I r m I r ==-机械功率：2'2'22212211M s s P m I r m I r s s−−==-输出功率：20mec mec ad mec P P p p P p =−−=−-电磁功率：''221112em Cu Fe rP P p p m Is=−−=-空载损耗：0mec adp p p =+48二、功率方程•相互关系11Cu Fe emP P P P =++2em Cu MP P P =+2M mec adP P P P =++(1)M emP s P =−2Cu emP sP =结论：-s 值↑则P Cu2↑，极限：s =1，转子不转或者堵转，全发热了！-s 值↓则P Cu2↓，极限：s ≈0，转子空载，不发热！49三、转矩方程•根据功率方程推导出来2M mec adP P P P =++02mec P p P =−ΩΩΩ02T T T =+•注意对应关系，即0P T =Ω22P T =ΩMP T =Ω空载转矩负载转矩电磁转矩50三、转矩方程•注意转速和角速度的对应关系-机械转速n 对应：-同步转速n s 对应：260nπΩ=12260s s n f p ππΩ==-由于(1)ss Ω=−Ω(1)(1)em em Mss s P P P T s −===Ω−ΩΩ(1)sn s n =−。
《感应电机》课件
03
感应电机的控制与调速
感应电机的控制方式
直接转矩控制（DTC）
恒压频比控制（V/F）
通过直接控制电机的转矩和磁通来调 节电机的转速和转矩。
通过控制电机的输入电压和频率来调 节电机的转速。
矢量控制（VC）
通过控制电机的励磁和转矩电流来调 节电机的转矩和转速。
感应电机的调速原理
调速原理
通过改变电机的输入电压、电流 或频率，从而改变电机的转速和 转矩，实现调速。
02
感应电机的结构与工作原 理
感应电机的结构组成
01
02
03
转子
感应电机的主要旋转部分 ，由导条和转子铁芯组成 。
定子
固定部分，由定子铁芯和 缠绕在铁芯上的三相绕组 组成。
机座和端盖
支撑和保护电机的主要部 件。
感应电机的工作原理
当三相交流电流通过 定子绕组时，产生旋 转磁场。
感应电流与旋转磁场 相互作用产生电磁转 矩，驱动转子旋转。
案例三
总结词：创新设计
详细描述：介绍某电动汽车中感应电机控制系统的创新设计，包括控制策略、软硬件实现等方面的内容，以及该设计在实际 应用中的效果和优势。
旋转磁场与转子导条 相互作用，产生感应 电动势和电流。
感应电机的性能参数
额定功率
电机在额定工作条件下输出的 功率。
效率
电机输出功率与输入功率的比 值，表示电机的能量转换效率 。
温升
电机运行过程中产生的热量导 致电机温度升高，温升与电机 性能和使用寿命有关。
启动电流
电机启动时输入的电流值，启 动电流过大可能导致电网电压
05
案例分析
案例一：某工厂的感应电机应用案例
总结词：实际应用
第五章 感应电机
Machine
序言
★用途：感应电机主要用作电动机，是应用最广泛的一种电动机， 拖动各种生产机械。厂矿企业，交通工具，娱乐，科研，农业生 产，日常生活都离不开感应电动机。 ★类型:（1）按定子相数分有:单相/两相/ 三相感应电动机
（2）按转子结构分有：①鼠笼式感应电动机
②绕线式感应电动机 （3）各种控制用电动机。
电机学 Electric
Machine
§ 5.2.1 三相感应电动机的空载运行
空载运行:是指定子三相绕组接到额定频率、额定 电压的三相电源上，转子轴上不带机械负载而空 转的运行状态。 特点:空载时转子转速非常接近旋转磁场的同步转速, 因此转子的感应电动势和电流近似为零。 即：空载的情况下：n ≈ ns，E2≈0， I2≈0
电机学 Electric
Machine
1、电磁现象
m
E1A E
1B
U1A I1A F1A U1B I1B F1B U1C I1C F1C
E1C E2a I 2 a 0 E2b I 2b 0 E2c E I 2c 0
F1
1A
电机学 Electric
Machine
§5.1 三相感应电机的结构和运行状态
一、三相感应电机的结构
电机学 Electric
Machine
电机学 Electric
Machine
电机学 Electric
Machine
1、定子（stator)
由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。 特点：-三相对称交流绕组，下线在定子铁芯中 -铁心：用硅钢片叠成，“内圈开槽”
Machine
三、三相感应电动机的额定值（铭牌数据）
第五章 感应电机
第1节 三相感应电机的基本工作原理和结构
5.1.1 三相感应电机的运行状态 感应电机是通过定子绕组的三相电流产生旋转磁场，再利 用电磁感应原理，在转子绕组内感生电流，由气隙磁场与 转子感应电流相互作用产生电磁转矩，以进行能量转换。 感应电动机的转速恒小于或高于旋转磁场转速ns ，即n≠ns 是感应电动机工作的必要条件，因此感应电机又称为异步 电机。
规格代号是用中心高、铁芯外径、机座号、机座长度、铁 芯长度、功率、转速或极数表示。
例如，Y112M-2的“Y”为产品代号，代表感应电机；“112” 代表机座中心高为112mm；“M”为机座长度代号(S、M、L分 别表示短、中、长机座)；“2”代表磁极数为2，即两个磁
第1节 三相感应电机的基本工作原理和结构
第1节 三相感应电机的基本工作原理和结构
5.1.2 三相感应电机的基本结构 2）转子部分 ①笼型转子 在转子铁芯的每一个槽中，插入一根裸导条， 在铁芯两端分别用两个短路环把导条连接成一个整体，形 成一个自身闭合的多相对称短路绕组。 大型电机则采用铜导条; 中、小型电机的笼型转子一般都采用铸铝的。
a)铜条转子结构
第1节 三相感应电机的基本工作原理和结构
5.1.2 三相感应电机的基本结构 基本结构均由定子和转子两大部分组成，转子装在定子腔 内，定、转子之间有一缝隙，称为气隙。 1）定子部分 定子部分主要由定子铁芯、定子绕组、机座等部分组成。
（1）定子铁芯 定子铁芯是电机磁路的一部 分，为减少铁芯损耗，一般 由0.5mm厚的导磁性能较好的 硅钢片叠压而成，安放在机 座内。在定子铁芯冲有嵌放 绕组的槽，故又称为冲片。
PN 3U N I N cos N
(5-3)
第1节 三相感应电机的基本工作原理和结构
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第5章1感应电机的结构与运行状态
额定效率ηN
例5-1
19
电机学
感应电机的型号
Y132S1-2
三相异步电动机 机座中心高 机座号长短代号 极数 铁心长短代号
20
绕线转子异步电机剖面图 1—转子绕组 2—段盖 3—轴承 4—定子绕组 6—定子 7—集电环 8—出线盒
5—转子
6
电机学
7
电机学
8
电机学
1、定子
异步动机的定子由定子铁心、定子绕组和基座三部分组成。
9
电机学
定子冲片
定子线圈
10
电机学
铁心和机座
2、转子 异步动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。 1）笼型绕组
2
电机学
本章分析思路
基 本 结 构 电 磁 关 系 基 本 方 程
频 率 归 算
绕 组 归 算
等 效 电 路
功 率 转 矩
工 作 特 性
起 动 调 速3来自电机学本节内容
感应电机的作用与结构
感应电机的运行状态（重点） 感应电机的额定值
4
电机学
感应电机的作用与结构
作用
结构
5
电机学
结构
电机学 第5章
Induction Machines
感应电机
电机学
本章内容
1.
2. 3.
4.
5. 6.
7.
8. 9.
三相感应电机的结构与运行状态 三相感应电动机的磁动势和磁场（难点） 三相感应电动机的电压方程和等效电路（重点） 感应电动机的功率方程和转矩方程（重点） 笼型转子的极数、相数和参数归算* 感应电动机参数的测定 感应电动机的转矩-转差率曲线（重点） 感应电动机的工作特性 感应电动机的起动、调速
电机学第五章
第五章：感应电机的稳态分析主要内容：三相感应电机的结构原理，及磁势，磁场。
感应电机的基本方程式，等效电路。
工作特性，及启动调速问题，最后介绍单相感应电机。
5-1 感应电动机的结构，原理和运行状态为了更好的理解感应电动机的工作原理，首先介绍结构。
一、感应电动机的结构主要由静止的定子和转动的转子两大部分组成，定、转子之间有一很小的气隙。
1、定子：由定子铁心，定子绕组和机座三部分组成定子铁心：是主磁路的一部分，为了减少磁滞损耗和涡流损耗，铁芯由0.5mm的硅钢片叠成。
在定子铁心内圆上均匀的冲有一定槽形的槽，用来嵌放定子绕组槽形分：半闭口，半开口，开口从提高效率和功率因数来看，半闭口槽最好，因为它可以减少气隙磁阻，使产生一定数量的旋转磁场所需的励磁电流最少。
但绕组的绝缘和嵌线工艺比较复杂，因此只用于低压中小型异步电动机中。
对于中型异步电动机通常采用半开口槽。
（500伏以下）对于高压中型和大型异步机，一般采用开口槽，以便于嵌线。
定子绕组：定子铁心槽内对称的放置三相绕组，当三相绕组中通入对称三相交流电流时产生旋转磁场。
机座：用来支撑整个电机。
2、转子：由转子铁心，转子绕组，和转轴组成。
转子铁心：也是主磁路的一部分，由厚0.5mm的硅钢片叠成，在铁心外缘冲有一圈开口槽，外表面成圆柱形。
转子绕组：分笼型：一般采用铸铝，结构简单，制造方便。
应用广泛。
绕线形：转子槽内嵌有三相绕组，通过集电环和电刷与外电路接通。
这样可以在转子绕组中接入外加电阻，改善启动和调速性能。
此种结构较笼型复杂，只用于启动性能要求较高和需调速的场合。
3、 气隙：在定、转子之间有一气隙，气隙大小对异步机的性能有很大的影响。
气隙大磁阻大，要产生同样大小的旋转磁场就需较大的励磁电流，由于激磁电流基本上是无功电流，所以为了降低电机的空载电流，提高功率因数，气隙应尽量减少。
一般气隙长度应为机械条件所容许达到的最小值。
中小型电机气隙一般为0.2-0.7二、异步电动机的工作原理。
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定子铁心
散嵌线圈
三相对称交流绕组模型
2、转子： 转子主要由转子铁心、转子绕组和转子轴组成。 ⑴转子铁心： 磁路的一部分，它用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，固 定在转轴上，整个转子的外表呈圆柱形。 ⑵转子绕组： 分为笼型和绕线型两类。 1）笼型转子：在转子的每个槽里放上一根导体，在铁心 的两端用端环连接起来，形成一个闭合的绕组。如果把 转子铁心拿掉，则可看出，剩下来的绕组形状像个松鼠 笼子。导条的材料有用铜的，也有用铸铝的。
3、气隙： 感应电动机的气隙比同容量直流电动机的气隙小得 多，在中、小型感应电动机中，气隙δ一般为0.2~2.0mm左 右。
三相感应电动机的工作原理
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
旋转磁场切 割转子绕组
2）绕线型转子：绕线型转子的槽内嵌放有用绝缘导线组 成的三相绕组，一般都联接成Y形。转子绕组的三条引线 分别接到三个集电环（滑环）上，用一套电刷装置引出来， 如图所示。这就可以把外接电阻串联到转子绕组回路里去， 以改善电动机的启动性能或调节电动机的转速。 与笼型转子相比， 绕线型转子的结构较复 杂，价格稍贵，可靠性 也低，因此只在要求起 动电流小，起动转矩大， 或需平滑调速的场合使 用。
3、额定值
感应电动机的额定值包含下列内容：
（1）额定功率PN ：指电动机在额定运行时转轴输出的 机械功率，单位是kW。 （2）额定电压UN ：指额定运行状态下加在定子绕组上的 线电压，单位为V。
（3）额定电流IN ：指电动机在定子绕组上加额定电压、 轴上输出额定功率时，定子绕组中的线电流，单位为A。
转子旋转起来
输出机械能量
机械负载旋转起来
三相感应电动机的工作原理
• 三相电源给定子绕组供电，产生以同步转速旋 转的磁场，磁场相对于转子绕组转动，在转子 绕组中感应电动势。转子绕组闭合，有电流流 过，转子电流在磁场中受力并产生电磁转矩， 带动转子和负载旋转。
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注意：转子旋转的转速不能与定子绕组产生的磁 场转速相同，两者没有固定的严格关系，故也称为 异步电机。 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的转速差是保证转子 转速的主要因素，也是感应电动机的由来。
第5章
感应电机
感应电动机的主要用途：
感应电机主要用作电动机使用，特殊场合也可作为发 电机使用。 感应电动机的优点: 结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐 用、环境适应性强。 感应电动机的缺点: 功率因数较差。感应电动机运行时，必须从电网里吸 收滞后的无功功率，它的功率因数总是小于１。
感应电动机的分类方法： （1）按定子相数分有①单相；②三相；多相。 （2）按转子结构分有① 绕线式；② 鼠笼式。后者又包 括单鼠笼感应电动机、双鼠笼感应电动机和深槽式感应电 动机。 （3）按机壳的不同防护方式分：开启式、防漏式、封闭 式，防暴式。 （4）按电机的容量分：微电机；小型（0.6-100千瓦）； 中型（100-1000千瓦）；大型（1000千瓦以上）。 此外，根据电机定子绕组上所加电压的大小，又有高 压和低压感应电动机之分。从其它角度看，还有高起动转 矩感应电机、高转差率感应电机、高转速感应电机等等。
极数6极 短机座（分为L、M、S） 规格代号：中心高112mm 产品代号：感应电动机
5.2 三相感应电动机的磁动势和磁场
1、空载运行时的磁动势和磁场 u1→i10→F1→Fm→Φm→E1 Φ1σ→E1σ 当定子接入对称三相电压u1后，定子中便流过对称 三相电流I10(空载电流)产生一基波合成旋转磁场F1。 因空载运行时，n≈ns，所以E2=0，I2=0，所以空载运 行时定子磁动势F1基本上为产生气隙主磁场的激磁磁动势 Fm，空载时电流就近似等于激磁电流Im，考虑铁心损耗 时，Bm滞后Fm铁心损耗角α Fe。
（4）额定频率fN ：指我国规定工业用电的频率是50Hz。
（5）额定转速nN ：指电动机施加额定频率的额定电压， 且轴端输出额定功率时的电动机转速，单位为r/min 。
（6）额定功率因数 cos N ：指电动机施加额定电压，输出 额定功率时，定子边的功率因数。
另外，铭牌上还标注有产品型号、相数、接法、绝 缘等级以及允许温升。 例如：Y 112S-6
⑵定子绕组： 定子绕组用绝缘的铜或铝导线（电磁线）绕成，嵌在 定子槽内。高压大、中型容量的感应电动机定子绕组常采 用Y接，只有三根引出线，如图(a)所示。对中、小容量 低压感应电动机，通常 把定子三相绕组的六根 出线头都引出来，根据 需要可接成Y形或△形， 如图(b)所示。 ⑶机座： 主要是为了固定与支撑定子铁心。端盖轴承还要支撑 电机的转子部分。因此，机座应有足够的机械强度和刚度。 对中、小型感应电动机，通常用铸铁或铸铝机座。对大型 电机，一般采用钢板焊接的机座。
2、感应电机的运行状态 转差率： 转差率是指同步转速与实际转速的转差与同步转速的 比值，通常用百分数表示。
ns n s ns
转差率是感应电机的一个基本物理量，它反映电机 的各种运行情况。
n (1 s)nsຫໍສະໝຸດ 感应电机的三种运行状态:
异步电机正常运行时，转差率s很小。 通常s＝0.01～0.05
5.1 感应电机的结构和运行状态
1、感应电机的结构
感应电机在结构上主要由定子、转子、气隙组成。
1、定子： 定子由机座、定子铁心和定子绕组三个部分组成的。 ⑴定子铁心： 电动机磁路的一部分，装在机座里。为了降低定子铁 心损耗，定子铁心用0.5mm厚的硅钢片叠压而成的，在硅 钢片的两面还应涂上绝缘漆。下图为定子槽,其中(a)是开 口槽，用于大中型容量的高压感应电动机；(b)是半开口 槽，用于中型500V以下的感应电动机；(c)是半闭口槽， 用于低压小型感应电动机中，另外还有闭口槽。