第四章异步电动机原理与控制
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三相异步电动机原理ppt课件 共44页
定义（ n0- n ）为转差，把转差与同步转速n0 之比的百分值 叫做转差率S。即：
S= （ n0 -n ）/ n0 *100%
N
如果用一原动机或其它
T
转矩去拖动异步电动机，
使它的转速超过同步转速，
n >n0 ,S<0,旋转磁场切割转
n0
子导体的
n
方向相反，导体中的电动势与电流方向都反向。由左手 定则知电磁力与旋转磁场和转子的旋转方向相反，这是制动 转矩。这时原动机对异步电动机输入机械功率，而通过电磁 感应由定子向电网输送电功率，电动机处在发电机状态。
每一相绕组都有首端，又有末端，以A相为例，则三相绕组A-X、 B-Y、C-Z、在空间上分布为A-Z-B-X-C-Y共有六部分，即总的 绕组应分为六部分，分属AZBXCY，每一部分在每极下占有的 电角度称为相带，一般用600相带
N
S
N
S
A Z B X C Y A ZB X C Y 600
每极每相槽数q
第四章 三相异步电动机原理
• 4.1 三相异步电动机的基本工作原理与结构 • 4.2交流电机绕组 • 4.3交流电机的感应电动势 • 4.4交流电机绕组的磁动势 • 4.5三相异步电动机的空载运行 • 4.6三相异步电动机的负载运行 • 4.7三相异步电动机的等效电路和向量图
4.1三相异步电动机的基本工作原理与结构
对双层绕组而言，每个相绕组有2p个线圈组，每个相绕
组串联匝数为
N
2p a
qNy
所以双层绕组相电动势基波的有效值为
E 1 2 a p E q ( y 1 ) 2 a p 4 . 4 f 1 q 4 y k W 1 N 1 4 . 4 f 1 2 p 4 a y k q W 1 1 N 4 . 4 f 1 N 4 W 1 1
版第四章三相异步电动机
《电机及拖动基础》(3版) 三相异步电动机
初识交流电动机
Y系列三相异步电动机
《电机及拖动基础》(3版) 三相异步电动机
异步电动机的应用举例
三相异 步电动 机
洗衣机电机 单相异 步电动 机
Z3050钻床
吸油烟机电机
《电机及拖动基础》(3版) 三相异步电动机
第四章 三相异步电动机
异步电动机运行时，必须从电网吸取感性无功功率以 建立旋转磁场，使电网的功率因数变坏，而且运行时受电 网电压波动影响较大；另外，异步电动机的与调速性能都 要逊色于直流电动机，不过随着电力电子技术、计算机技 术及交流调速系统的发展，起动性能、调速性能等已可与 直流电动机媲美。 本章先叙述三相异步电动机的基本工作原理和基本 结构；再根据三相异步电动机与变压器的基本电磁关系 有许多相似之处，在沿用变压器的分析方法叙述异步电 动机(在本章及以后章节中，由于习惯用法，异步电动机 就是指三相异步电动机)的运行时又注意异步电动机的旋 转、机械功率和电磁转矩等特殊性。对于单相异步电动 机及同步电机，将在第六章中加以阐述。
交 流 旋 转 电 机
异步电机
与直流电机的静 止磁场不同，都
三相异步电动机具有结构简单、制造方便、价格低廉、运行可靠等一系列优点；还 具有较高的运行效率和较好的工作特性、从空载到满载范围内接近恒速运行，能满 足各行各业大多数生产机械的传动要求。异步电动机还便于派生成各种专用、特殊 要求的形式，以适应不同生产条件的需要。
因从前图可知电流在时间上变化了ωt＝360°电角度时，即一周期， 在两极(p=1)的情况下，旋转磁场在空间也转过360°电角度，转过 的机械角也是360°，即在空间正好转过一圈。电流每秒变化f 周期， 则旋转磁场的转速 n1=f(r/s) =60f(r/min)。当(p=2）时， n1=60f/2(r/min)——见下页；p对极时， n1=60f/p(r/min)
三相异步电动机启动制动和调速
软启动器的工作原理简单，它通过软硬件方法，实时检测定子电流、 电压、功率因数或电动机的转矩值，经过计算得到一个准确的晶闸管 的移相角，使加在电动机上的电压或启动电流按某一规律变化（如斜 坡电压软启动、恒流软启动等），优化异步电动机的启动性能。软启
动器也可用PWM方式实现。
21
4.2 三相异步电动机的制动
复杂度 最简单
一般 简单 较复杂
适用性 电机小于7.5kW
任意容量，轻载 正常 ，频繁启动 大容量，大负载
15
Y
自耦变压器
3 1 k
改善结构
通过改变鼠笼式异步电动机的结构，既减小启动电流，又能获得较大 的启动转矩，即通过改变结构来改善电动机的启动性能。
1、增大转子电阻 这种电动机又称为高转差率鼠笼型异步电动机，其转子导条不用普通 的铝条，而是采用电阻率较高的铝合金（ZL-14），通过适当加大转 子导条的电阻来改善启动性能。
如同直流电动机一样，异步电动机制动的目的有两个： • 使传动系统迅速减速或停车； • 限制位能性负载的下放速度。
如果三相异步电动机的电磁转矩Te和转速n的方向相反，电动机便 处于制动状态。在制动状态下，电动机的电磁转矩起反抗旋转的作 用，为制动性转矩。
异步电动机的制动方法有：回馈制动、反接制动和能耗制动 。
n0 n s n0
n n0 (1 s)
1、直流电动机使用静差率，利用理想空载转速和转速（转速降）来
描述，它们都是转子的转速，是机械运动；
2、异步电动机使用转差率，利用旋转磁场的转速和转子的转速来描述， 同步转速非机械转速，也不是理想空载转速；
3、转差率与空载转速无关，更不能等同于转速降。
U L 3U P UL UP
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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39
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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19
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
第4章 三相异步电动机及控制讲解
4.4.1 三相异步电动机起动 1. 三相鼠笼式异步电动机的起动
（1）直接起动
直接起动是利用刀开关或接触器将电动机直接接到额定电压上 的起动方式，又叫全压起动。 优点：起动简单。 缺点：起动电流较大，而起动转矩不大，还会引起网压波动。 适用范围：电动机容量在10kW以下，并且小于供电变压器 容量的20％；还可以用下面的经验公式来判断，若电动机的 起动电流倍数 ( Ist I N ) 满足 I st 电网容量（kV A） 3＋ I N 电动机容量（kW） 则电动机便可直接起动，否则应采用降压起动
Ist 7.0I N 7.0 30.7A 214.9A
Tst 2.0TN 2.0 147.68N m 295.36N m
Tmax 2.1TN 2.1147.68N m 310.03N m
15
第4章 汽车中的电机 2. 人为机械特性
(1)降低定子电压时的人为机械特性
图4-2 定子铁心
转子铁心是也是由 0.5mm厚的硅钢片叠 压制成，在其外圆冲 有分布的槽。 转子铁心可嵌放转子 绕组，构成电机磁路 的另一部分。
定子绕组是由铜导线绕制而成。构成 电动机电路的一部分。 机座是电动机的支架，一般用铸铁 或铸钢制成。
转子铁心冲片
铸铝笼形转子 铜条笼形转子
转子绕组大部分由浇铸铝构成，大功率 也有由由铜条制成的笼型转子导体，构 成电机电路的一部分。由转轴输出机械 能。
4.2 三相异步电动机的工作原理
4.2.1 三相异步电动机的转动原理
(1)旋转磁场的产生
i
i1
i2
i3
i1 ωt
电流流入 S N
合成磁场的轴线与U相 绕组的轴线重合 0
（1）直接起动
直接起动是利用刀开关或接触器将电动机直接接到额定电压上 的起动方式，又叫全压起动。 优点：起动简单。 缺点：起动电流较大，而起动转矩不大，还会引起网压波动。 适用范围：电动机容量在10kW以下，并且小于供电变压器 容量的20％；还可以用下面的经验公式来判断，若电动机的 起动电流倍数 ( Ist I N ) 满足 I st 电网容量（kV A） 3＋ I N 电动机容量（kW） 则电动机便可直接起动，否则应采用降压起动
Ist 7.0I N 7.0 30.7A 214.9A
Tst 2.0TN 2.0 147.68N m 295.36N m
Tmax 2.1TN 2.1147.68N m 310.03N m
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第4章 汽车中的电机 2. 人为机械特性
(1)降低定子电压时的人为机械特性
图4-2 定子铁心
转子铁心是也是由 0.5mm厚的硅钢片叠 压制成，在其外圆冲 有分布的槽。 转子铁心可嵌放转子 绕组，构成电机磁路 的另一部分。
定子绕组是由铜导线绕制而成。构成 电动机电路的一部分。 机座是电动机的支架，一般用铸铁 或铸钢制成。
转子铁心冲片
铸铝笼形转子 铜条笼形转子
转子绕组大部分由浇铸铝构成，大功率 也有由由铜条制成的笼型转子导体，构 成电机电路的一部分。由转轴输出机械 能。
4.2 三相异步电动机的工作原理
4.2.1 三相异步电动机的转动原理
(1)旋转磁场的产生
i
i1
i2
i3
i1 ωt
电流流入 S N
合成磁场的轴线与U相 绕组的轴线重合 0
第四章磁场定向控制(FOC)与直接转矩控制(DTC)
2．计算确定法 最简单的是对反电势进行积分，由电压方程可 得：
d m u1 (R 1 pL1l )i1 dt
（4-23）
也就是：
m (u1 (R 1 pL1l )i1 )dt
（4-24） （4-25）
m (u1 (R1 pL1l )i1 )dt
Lm L2 Lm L2
p 2 M 1 2 M
L
L L1 L2 m / L2
(4-17)
电机模型（2）
图4-2 MT坐标系下转子磁场定向控制的异步电机模型
说明：
转子的磁链只决定于定子电流的磁化分量iM1，而 电机的转矩只与转子磁链及定子电流的转矩分量 iT1有关。 （4-10）、（4-12）、（4-14） 在M轴的磁化分量和T轴上的转矩分量之间已解 耦且相互独立，因此，电机转矩的控制就可以通 过分别对定子电流在M、T轴上的分量的独立控 制来实现，其情况和直流电机完全相似。 但是若控制iM1使磁通保持恒定，则通过控制iT1可 以实现对转矩的瞬时控制，从而使异步电动机具 有如同直流电机那样的控制特性。
第四章 磁场定向 控制(FOC)与直接转矩控制(DTC)
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6
矢量控制思想的提出 矢量控制的基本原理 异步电动机矢量控制的实现 转差矢量控制方法 直接转矩控制的原理 直接转矩控制的实现
4.1 矢量控制思想的提出 现代自动控制系统和机电一体化产品普遍要求动 作灵活、行动快速、定位精确，对传动、伺服系 统的动态特性有很高的要求。 任何一个机电传动、伺服系统，在工作中都要服 从运动的基本方程式：
将 i 2 与 i 2 代入上式有： 1 2 (L mi1 r T2 2 ) T2 p 1
最新低压电工作业课件第4章中矿版(异步电动机)
4 .1 异步电动机构造与工作原理
异步电动机构造
工作原理
运行状态
A
2
i
N
3
1
定子和转子铁芯由0.5mm
厚硅钢片叠压制成。
硅钢片具有良好的导磁性，铁芯构成磁路。
10
4 .1 异步电动机构造与工作原理
异步电动机构造
工作原理
2.转子
鼠笼式 绕线式
铁芯槽内放铜条，端部用 短路环形成一体。 或铸铝形成转子绕组。
工作原理
运行状态
A Y
CS
n1
NZ
B X
三相定子绕组中通过三相交流电时：
电流入 电流出
i I sint
A
m
i I sint 120
B
m
i I sint 120
C
m
16
4 .1 异步电动机构造与工作原理
异步电动机构造
旋转磁场
S
工作原理
S N
U1
V2
W2
W1
V1
U2
N
17
运行状态
N S
4 .1 异步电动机构造与工作原理
工作原理
旋转磁场转速 （同步转 速）计算公式为：
n1
60f p
(转 /分 )
23
运行状态
4 .1 异步电动机构造与工作原理
异步电动机构造
工作原理
n n1
转子与旋转磁场间没有相对运动 转子不切割磁场不能生成感应电流 转子不是载流导体则不能受力转动
n≠n1 异步！
24
运行状态
4 .1 异步电动机构造与工作原理
负载阻转矩
异步电动机构造
工作原理
运行状态
交流异步电动机的调速
2021/4/9
晶闸管串级调速
37
的原理线路图
TY TYY
U U
IN 2p 2IN p
1
❖ 功率增加一倍，转速增加一倍，转矩保持不便；
❖ 属于恒转矩调速
❖ 适用于：恒转矩负载，如起重机、运输带等
20变极调速的机械特性：
2021/4/9
18
皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
❖ 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、 心、肺、肾等多脏器严重损害的， 全身性疾病，而且不少患者同时 伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如 下：
T1
T2
s smD
2021/4/9
36
（三）晶闸管串级调速的基本原理
晶闸管串级调速具有调速范围宽，效率高（转差功率可反馈电 网），便于向大容量发展等优点，是很有发展前途的绕线转子异步 电动机的调速方法。它的应用范围很广，适用于通风机负载，也可 用于恒转矩负载。其缺点是功率因数较差，现采用电容补偿等措施， 功率因数可有所提高。总之，晶闸管串级调速向大功率发展，是很 有前途的。
2021/4/9
12
第三节 改变定子极数调速
❖ 改变定子极对数的同时，必须相应改变转子的级数。 绕线式电机要满足这个要求很困难；
❖ 而笼形异步电动机转子的极对数能自动随定子磁场 的极对数的变化而变化，所以变极调速适用于笼形 异步电动机。
❖ 单绕组双速电动机：一套定子绕组，具备两种极对 数，根据接法不同，得到两个不同的同步转速；
第四章 交流异步电动机拖动系统的调速
由异步电动机转速的表达式：
n
ns
1
s
60 f1 p
1
s
调速方法有三种：
❖ 改变定子绕组的极对数 p
❖ 改变电源频率 f
电工电子技术第4章三相异步电动机
37
T
临界转差率sm
讨论
Tmax
（1）Tmax与电源电压U1的平方成正比，但sm（临界转 速nm ）与U1无关 n a 过载系数
U K 2 X 20
Tmax
2 1
R2 sm X 20
TN
nm
0.8U1
U1
b
过载系数是表示电动机稳定运 行的重要数据,同时也表示了 电动机容许的短时过载运行能 0 力
U U1 U
iU
U1
V W
W1
iV iW
V1
V W
iV W1
iW
V1
相序U-V-W
相序U-W-V
改变电动机的旋转方向
12
（三）旋转磁场的转速 同步转速n1---r／min（每分钟的转数）
以上分析的是二极旋转磁场（磁极对数 p=1），交流电 变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周
交流电频率f1=50Hz，则 同步转速 n1 =50×60=3000r／min。
36
3.最大电磁转矩Tmax 最大电磁转矩Tmax 机械特性临界点所对应的电磁转矩, 又称临界转矩，所对应的转差率称为临界转差率sm Tmax是在一定的电源电压U1 下电动机能够提供的最大电 磁转矩 最大电磁转矩Tmax
n a
nm
b
Tmax
U K 2 X 20ห้องสมุดไป่ตู้
R2 sm X 20
2 1
0
c
Tm
n=n1 Sm
0
S
理想空载 ①以最大电磁转矩Tm对应的转差率Sm为界,分为具有不 同特性的两段 稳定运行区 0b段 非稳定运行区 ba段
（ 0＜S＜Sm ） （ S＞Sm ） 特性 T ∝S 特性 S↑→T↓
T
临界转差率sm
讨论
Tmax
（1）Tmax与电源电压U1的平方成正比，但sm（临界转 速nm ）与U1无关 n a 过载系数
U K 2 X 20
Tmax
2 1
R2 sm X 20
TN
nm
0.8U1
U1
b
过载系数是表示电动机稳定运 行的重要数据,同时也表示了 电动机容许的短时过载运行能 0 力
U U1 U
iU
U1
V W
W1
iV iW
V1
V W
iV W1
iW
V1
相序U-V-W
相序U-W-V
改变电动机的旋转方向
12
（三）旋转磁场的转速 同步转速n1---r／min（每分钟的转数）
以上分析的是二极旋转磁场（磁极对数 p=1），交流电 变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周
交流电频率f1=50Hz，则 同步转速 n1 =50×60=3000r／min。
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3.最大电磁转矩Tmax 最大电磁转矩Tmax 机械特性临界点所对应的电磁转矩, 又称临界转矩，所对应的转差率称为临界转差率sm Tmax是在一定的电源电压U1 下电动机能够提供的最大电 磁转矩 最大电磁转矩Tmax
n a
nm
b
Tmax
U K 2 X 20ห้องสมุดไป่ตู้
R2 sm X 20
2 1
0
c
Tm
n=n1 Sm
0
S
理想空载 ①以最大电磁转矩Tm对应的转差率Sm为界,分为具有不 同特性的两段 稳定运行区 0b段 非稳定运行区 ba段
（ 0＜S＜Sm ） （ S＞Sm ） 特性 T ∝S 特性 S↑→T↓
三相异步电动机教案(精)
三相异步电动机教案(精)教案：三相异步电动机教学内容：本节课的教学内容主要包括教材中的第四章第二节，即三相异步电动机的基本原理、结构、特性及应用。
具体内容包括：1. 三相异步电动机的原理：电磁感应原理、旋转磁场原理。
2. 三相异步电动机的结构：定子、转子、端盖、轴承等。
3. 三相异步电动机的特性：启动特性、运行特性、调速特性等。
4. 三相异步电动机的应用：工业生产、日常生活等。
教学目标：1. 使学生了解和掌握三相异步电动机的基本原理、结构、特性及应用。
2. 培养学生分析和解决实际问题的能力，提高学生的实践操作技能。
3. 培养学生团队合作精神，提高学生的沟通与协作能力。
教学难点与重点：难点：三相异步电动机的启动原理和调速方法。
重点：三相异步电动机的结构、特性和应用。
教具与学具准备：1. 教具：三相异步电动机实物、电路图、多媒体教学设备等。
2. 学具：笔记本、课本、练习题等。
教学过程：1. 实践情景引入：观察和分析周围环境中三相异步电动机的应用实例，引导学生对三相异步电动机产生兴趣和好奇心。
2. 基础知识讲解：介绍三相异步电动机的原理、结构、特性及应用，通过示例和图示使学生理解和掌握。
3. 例题讲解：分析三相异步电动机的启动原理和调速方法，通过实际案例使学生深入理解和掌握。
4. 随堂练习：布置一些相关的练习题，让学生运用所学知识进行解答，巩固所学内容。
5. 小组讨论：让学生分组讨论三相异步电动机的应用场景和实际问题，培养学生的团队合作和沟通能力。
板书设计：板书设计要清晰、简洁，主要包括三相异步电动机的原理、结构、特性及应用等内容，以便学生随时查阅和复习。
作业设计：1. 请简述三相异步电动机的原理。
2. 请描述三相异步电动机的结构。
3. 请说明三相异步电动机的特性。
4. 请举例说明三相异步电动机的应用场景。
课后反思及拓展延伸：本节课通过讲解和练习，使学生了解了三相异步电动机的基本原理、结构、特性及应用。
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拆分图
建设工程教学部制
2016年4月12日星期二 3
建筑电工第四章
三相异步电动机的种类很多，但各类三相异步电动机 的基本结构是相同的，它们都由定子和转子这两大基 本部分组成，在定子和转子之间具有一定的气隙。此 外，还有端盖、轴承、接线盒、吊环等其他附件。
转子
定子
建设工程教学部制
2016年4月12日星期二 4
建筑电工第四章
1、定子： 产生旋转磁场，由外壳、定 子铁心、定子绕组等部分组 成。 定子绕组是电动机的电路部 分，由三相对称绕组组成， 有六个出线端U1-U2、V1-V2、 W1-W2 ，定子绕组按要求接成 星形或三角形
建设工程教学部制
2016年4月12日星期二 5
建筑电工第四章
绕组的始 末端引到 机座外壳 接线盒内 的接线柱 上（A-X、
i
iA iB iC O
0°
N
t
Y
A
Z B
C
t = 0° iA = 0 iB 为负值 iC 为正值
XS
电流的流入端用 + 表示
电流的流出端用 • 表示
建设工程教学部制
建筑电工第四章
旋转磁场的产生
i
iA iB iC
Y
90° A Z B
O t = 90°
iA 为正值
t S
C
N
X
iB 为负值 iC 为负值
异步电 动机的 机械特 性
建设工程教学部制
2016年4月12日星期二 33
建筑电工第四章
三个转矩
( 1 ) 额定转矩
nN
n
0
n
TN
：
电机在额定电压下，以额
T
定转速
定功率
nN 运行，输出额 PN 时，电机转轴
P 2 2n 60 P 9550 2N nN
TN
上输出的转矩。 （电动机在额定负载时的转矩。）
2016年4月12日星期二
集电环
电刷
变阻器
建设工程教学部制
10
建筑电工第四章
二、三相异步电动机的工作原理
定子绕组通入三相交流电流 转子绕组产生 感应电势 转子中产生感 应电流 旋转磁场 切割转子绕组 转子电流与 磁场作用 产生电磁转 矩
建设工程教学部制
运 转
问题:旋转磁场又是如何产生的
建筑电工第四章
TN
（牛顿•米 ）
建设工程教学部制
34
2016年4月12日星期二
建筑电工第四章
n
(2) 最大转矩 Tmax ：
0
n
电机带动最大负载的能力。 如果 TL Tmax 电机将会 因带不动负载而停转。
T
Tmax
Tmax
1 KU 2 X 20
iC
iB
Y'
Z B'
Y B
Y' C' X' B'
A
Z'
C
Z A' Y
B X C
建设工程教学部制
22
2016年4月12日星期二
建筑电工第四章
iA
A
A Y' Z'
iC
iB
X A' Z' X' C' Y Y' Z B' B C
C'
X' B'
N
B
S
S
N
A' Y
X
C
Im
i A i B iC
t
极对数
1
n1
1
1
1
建设工程教学部制
建筑电工第四章
三、三相异步电动机的机械特性
1 1 N ，它反映了在不同转速下，电 定义： 动机所能提供的出力（转矩）情况。
1、电磁转矩 f f n f (Tem ) U U
1
1N
电磁转矩物理表达式
' m 2
T CT I cos2
表明：三相异步电动机的电磁转矩是由主磁 ' 通 与转子电流的有功分量I 2 cos 2相互作用 产生的。
1、旋转磁场 旋转磁场的产生：三相交流电通入三相对称 绕组后，便形成了一个旋转磁场。 U1U2, V1V2, W1W2为三相定子绕组，在空间彼 此相隔120°，接成Y形。三相绕组的首端U1, V1, W1接在三相对称电源上，有三相对称电流通过 三相绕组。
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2016年4月12日星期二 12
sR2 2 T C 2 U 1 2 R2 ( sX 20 )
式中C是常数，U1是电源电压，S是电动机的转 差率，R2是转子每相绕组的电阻，X20是转子静 止时每相绕组的感抗，R2和X20基本上是常数。
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2016年4月12日星期二 32
建筑电工第四章
2、机械特性
定义：异步电动机电源电压恒定，电机参数已 知时，转差率s与电磁转矩T的关系曲线，即 T f (s) 曲线，称为异步电动机的机械特性曲线。
时针方向旋转了一周(在空间旋转的角度为
3600电角度º)。
建设工程教的情 况，当定子绕组连接形成的是两对磁极时，运 用相同的方法可以分析出此时电流变化一个周 期，磁场只转动了半圈，即转速减慢了一半。 由此类推，当旋转磁场具有 p 对极时（即 磁极数为2p），交流电每变化一个周期，其旋 转磁场就在空间转动 1/p 转。因此，三相电动 机定子旋转磁场每分钟的转速 n1、定子电流频 率f及磁极对数p之间的关系是 60f
建筑电工第四章
第四章异步电动机原理与控制
建设工程教学部制
2016年4月12日星期二
建筑电工第四章
内容
三相异步电动机结构工作原理
单相异步电动机结构工作原理
常用低压电器
三相异步电动机的控制电路
建筑工程设备控制电路
建设工程教学部制
2016年4月12日星期二 2
建筑电工第四章
第一节三相异步电动机 一、结构
Z
p2
建设工程教学部制
23
2016年4月12日星期二
极对数和转速的关系 A
Y'
Z
建筑电工第四章 A
NZ
C'
X' B'
N
B
30
C S'
n0
X
S
N
A'
S
C
Y
X'
X
ZN '
C S
Z'
t 0
A'
t 60
60 f n0 (转/分） p
2016年4月12日星期二
iA
A Z X Y B
建筑电工第四章
A
Y
N
Z
iC
iB
C
C
B
S
X
此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。 即：
2016年4月12日星期二
p 1
建设工程教学部制
21
极对数（P）的改变
建筑电工第四章
将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形 成的磁场则是两对磁极。
iA
C'
A X A' Z' X'
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2016年4月12日星期二 8
建筑电工第四章
铸铝转 子 铜排转子
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2016年4月12日星期二 9
建筑电工第四章
绕线式转子
与定子绕组一样也是一个 三相绕组，一般接成星形， 三相引出线分别接到转轴 上的三个与转轴绝缘的集 电环上，通过电刷装置与 外电路相连，这就有可能 在转子电路中串接电阻或 电动势以改善电动机的运 行性能，
n1 p
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2016年4月12日星期二 18
旋转磁场的转向
i
建筑电工第四章
iA
A B C S A
iB
iC
X
iA iB iC O
0 60° 90
Y
Z
t
相序 A-C-B-A
Y C
Z B
S Y
A
A Z S N Y C X Z N
C X
B 60°
B 90°
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X N 0°
旋转磁场的转速大小
建筑电工第四章
一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°。 则 同步转速（旋转磁场的速度）为：
Im
i A i B iC
n0 60 f (转/分）
t
n0
Y
C
N
A
60
A
N
Z
B X
Y
CS
Z B
Y C
N
A
Z B X
20
S
2016年4月12日星期二
X
建设工程教学部制
S
极对数（P）的概念
建筑电工第四章
旋转磁场的产生
iA iB iC
i
A X Y
iA iB iC t
B
C
Z
O
iA = Imsin t iB = Imsin( t – 120 ) iC = Imsin( t + 120 )
相序 A-B-C
对称三相电流流入对 称三相绕组。
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建筑电工第四章
旋转磁场的产生 P1014-6a图
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建筑电工第四章
CT pm1W1K w1 2 异 步 电 动 机 的 转 矩 系 数
m 异步电动机每极磁通
＝ I2 E2 / s) 2 X 2 2 ( R2 转 子 电 流 的 折 算 值
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建筑电工第四章
三相异步电动机的种类很多，但各类三相异步电动机 的基本结构是相同的，它们都由定子和转子这两大基 本部分组成，在定子和转子之间具有一定的气隙。此 外，还有端盖、轴承、接线盒、吊环等其他附件。
转子
定子
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建筑电工第四章
1、定子： 产生旋转磁场，由外壳、定 子铁心、定子绕组等部分组 成。 定子绕组是电动机的电路部 分，由三相对称绕组组成， 有六个出线端U1-U2、V1-V2、 W1-W2 ，定子绕组按要求接成 星形或三角形
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2016年4月12日星期二 5
建筑电工第四章
绕组的始 末端引到 机座外壳 接线盒内 的接线柱 上（A-X、
i
iA iB iC O
0°
N
t
Y
A
Z B
C
t = 0° iA = 0 iB 为负值 iC 为正值
XS
电流的流入端用 + 表示
电流的流出端用 • 表示
建设工程教学部制
建筑电工第四章
旋转磁场的产生
i
iA iB iC
Y
90° A Z B
O t = 90°
iA 为正值
t S
C
N
X
iB 为负值 iC 为负值
异步电 动机的 机械特 性
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建筑电工第四章
三个转矩
( 1 ) 额定转矩
nN
n
0
n
TN
：
电机在额定电压下，以额
T
定转速
定功率
nN 运行，输出额 PN 时，电机转轴
P 2 2n 60 P 9550 2N nN
TN
上输出的转矩。 （电动机在额定负载时的转矩。）
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集电环
电刷
变阻器
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建筑电工第四章
二、三相异步电动机的工作原理
定子绕组通入三相交流电流 转子绕组产生 感应电势 转子中产生感 应电流 旋转磁场 切割转子绕组 转子电流与 磁场作用 产生电磁转 矩
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运 转
问题:旋转磁场又是如何产生的
建筑电工第四章
TN
（牛顿•米 ）
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建筑电工第四章
n
(2) 最大转矩 Tmax ：
0
n
电机带动最大负载的能力。 如果 TL Tmax 电机将会 因带不动负载而停转。
T
Tmax
Tmax
1 KU 2 X 20
iC
iB
Y'
Z B'
Y B
Y' C' X' B'
A
Z'
C
Z A' Y
B X C
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建筑电工第四章
iA
A
A Y' Z'
iC
iB
X A' Z' X' C' Y Y' Z B' B C
C'
X' B'
N
B
S
S
N
A' Y
X
C
Im
i A i B iC
t
极对数
1
n1
1
1
1
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建筑电工第四章
三、三相异步电动机的机械特性
1 1 N ，它反映了在不同转速下，电 定义： 动机所能提供的出力（转矩）情况。
1、电磁转矩 f f n f (Tem ) U U
1
1N
电磁转矩物理表达式
' m 2
T CT I cos2
表明：三相异步电动机的电磁转矩是由主磁 ' 通 与转子电流的有功分量I 2 cos 2相互作用 产生的。
1、旋转磁场 旋转磁场的产生：三相交流电通入三相对称 绕组后，便形成了一个旋转磁场。 U1U2, V1V2, W1W2为三相定子绕组，在空间彼 此相隔120°，接成Y形。三相绕组的首端U1, V1, W1接在三相对称电源上，有三相对称电流通过 三相绕组。
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sR2 2 T C 2 U 1 2 R2 ( sX 20 )
式中C是常数，U1是电源电压，S是电动机的转 差率，R2是转子每相绕组的电阻，X20是转子静 止时每相绕组的感抗，R2和X20基本上是常数。
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2、机械特性
定义：异步电动机电源电压恒定，电机参数已 知时，转差率s与电磁转矩T的关系曲线，即 T f (s) 曲线，称为异步电动机的机械特性曲线。
时针方向旋转了一周(在空间旋转的角度为
3600电角度º)。
建设工程教的情 况，当定子绕组连接形成的是两对磁极时，运 用相同的方法可以分析出此时电流变化一个周 期，磁场只转动了半圈，即转速减慢了一半。 由此类推，当旋转磁场具有 p 对极时（即 磁极数为2p），交流电每变化一个周期，其旋 转磁场就在空间转动 1/p 转。因此，三相电动 机定子旋转磁场每分钟的转速 n1、定子电流频 率f及磁极对数p之间的关系是 60f
建筑电工第四章
第四章异步电动机原理与控制
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内容
三相异步电动机结构工作原理
单相异步电动机结构工作原理
常用低压电器
三相异步电动机的控制电路
建筑工程设备控制电路
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第一节三相异步电动机 一、结构
Z
p2
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极对数和转速的关系 A
Y'
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建筑电工第四章 A
NZ
C'
X' B'
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C S'
n0
X
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N
A'
S
C
Y
X'
X
ZN '
C S
Z'
t 0
A'
t 60
60 f n0 (转/分） p
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A Z X Y B
建筑电工第四章
A
Y
N
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iB
C
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此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。 即：
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p 1
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极对数（P）的改变
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将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形 成的磁场则是两对磁极。
iA
C'
A X A' Z' X'
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铸铝转 子 铜排转子
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绕线式转子
与定子绕组一样也是一个 三相绕组，一般接成星形， 三相引出线分别接到转轴 上的三个与转轴绝缘的集 电环上，通过电刷装置与 外电路相连，这就有可能 在转子电路中串接电阻或 电动势以改善电动机的运 行性能，
n1 p
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旋转磁场的转向
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建筑电工第四章
iA
A B C S A
iB
iC
X
iA iB iC O
0 60° 90
Y
Z
t
相序 A-C-B-A
Y C
Z B
S Y
A
A Z S N Y C X Z N
C X
B 60°
B 90°
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X N 0°
旋转磁场的转速大小
建筑电工第四章
一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°。 则 同步转速（旋转磁场的速度）为：
Im
i A i B iC
n0 60 f (转/分）
t
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N
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A
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B X
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Z B X
20
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建设工程教学部制
S
极对数（P）的概念
建筑电工第四章
旋转磁场的产生
iA iB iC
i
A X Y
iA iB iC t
B
C
Z
O
iA = Imsin t iB = Imsin( t – 120 ) iC = Imsin( t + 120 )
相序 A-B-C
对称三相电流流入对 称三相绕组。
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建筑电工第四章
旋转磁场的产生 P1014-6a图
建设工程教学部制
2016年4月12日星期二 30
建筑电工第四章
CT pm1W1K w1 2 异 步 电 动 机 的 转 矩 系 数
m 异步电动机每极磁通
＝ I2 E2 / s) 2 X 2 2 ( R2 转 子 电 流 的 折 算 值