三相异步电动机的转动原理 旋转磁场
三相异步电动机中旋转磁场的产生机理同步转速和转差率
三相异步电动机中旋转磁场的产生机理同步转速和转差率Title: 三相异步电动机中旋转磁场的产生机理、同步转速与转差率Introduction:三相异步电动机是工业中广泛应用的一种电动机，它的工作原理基于旋转磁场的产生和同步转速与转差率的关系。
在本篇文章中，我们将深入探讨三相异步电动机的工作原理、旋转磁场的产生机理以及同步转速和转差率对其性能的影响。
1. 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机是利用交流电的三相对称性来驱动的一种电动机。
它由定子和转子两部分组成。
定子上的三个线圈分别与来自三相电源的电流相连，形成一个旋转磁场。
转子上的绕组通过电磁感应作用与旋转磁场发生相互作用，从而产生力矩并实现转动。
2. 旋转磁场的产生机理旋转磁场是三相异步电动机能够正常运行的重要因素。
它由三个相位的电流在定子线圈中产生的磁场叠加形成。
三相电流的相序和大小决定了旋转磁场的方向和强度。
通过合理调节三相电流的相位和大小，可以使得旋转磁场的速度与理想的同步转速相匹配。
3. 同步转速和转差率的定义同步转速是指当三相异步电动机与理想的旋转磁场同步运行时，转子的旋转速度。
它与电源的频率和极对数有关。
同步转速的计算公式为：同步转速 = 120 * 频率 / 极对数。
转差率是指实际转速与同步转速之间的差异。
转差率的大小反映了三相异步电动机运行时的性能稳定程度。
4. 同步转速和转差率的影响因素同步转速和转差率对于三相异步电动机的性能至关重要。
电源的频率决定了同步转速的大小，通过控制电源的频率可以调节同步转速。
极对数的选择也会影响同步转速的大小。
更多的极对数意味着更低的同步转速。
转差率的大小直接关系到三相异步电动机的负载承受能力和运行效率。
5. 个人观点与理解三相异步电动机作为工业领域中最常见的电动机之一，在实际应用中发挥着重要作用。
通过了解旋转磁场的产生机理，我们可以更好地理解该电动机的运行原理。
同步转速和转差率则提供了评估其性能的重要指标。
简述三相交流异步电动机旋转磁场的特点
简述三相交流异步电动机旋转磁场的特点三相交流异步电动机是一种常见的电动机类型，它的旋转磁场具有以下特点：1. 旋转磁场的形成：三相交流异步电动机的旋转磁场是通过三相交流电源提供的三相电流产生的。
这三相电流在电动机的定子绕组中形成三个相位差120度的磁场，这三个磁场按照一定的频率和相位差进行旋转，从而形成一个旋转磁场。
2. 磁场的旋转速度：三相交流异步电动机的旋转磁场的旋转速度与供电电源的频率有关。
在一个电周期内，旋转磁场旋转的角度与电源频率成正比。
例如，对于50Hz的电源频率，旋转磁场每秒旋转3600度（即每分钟旋转600度），而对于60Hz的电源频率，旋转磁场每秒旋转4320度（即每分钟旋转720度）。
3. 旋转方向和速度：三相交流异步电动机的旋转磁场的旋转方向与电流的相序有关。
如果三相电流的相序是A、B、C，那么旋转磁场的旋转方向就是逆时针；如果三相电流的相序是A、C、B，那么旋转磁场的旋转方向就是顺时针。
旋转磁场的旋转速度与电源频率成正比，与电动机的极对数有关。
极对数是指电动机的磁极数目，通常情况下，电动机的极对数是固定的。
因此，旋转磁场的旋转速度也是固定的。
4. 磁场的空间分布：三相交流异步电动机的旋转磁场在空间中呈现出不均匀的分布。
在每个电枢槽中，磁场的强度是不均匀的，在槽底部磁场最强，在槽壁附近磁场最弱。
而在电枢槽之间，磁场的强度也是不均匀的，存在磁场的漏磁现象。
这种不均匀的磁场分布对电动机的运行有一定的影响，例如可能导致振动和噪音的产生。
总结起来，三相交流异步电动机的旋转磁场具有以下特点：通过三相交流电源提供的电流形成，旋转速度与电源频率和极对数有关，旋转方向与电流的相序有关，磁场在空间中呈现不均匀的分布。
这些特点决定了三相交流异步电动机在实际应用中的运行特性和性能表现。
三相异步电动机的转动原理
三相异步电动机的转动原理一、演示实验为子说明三相异步电动机的转子是怎样旋转起来的，先做二个演示实验。
如图4—13所示中有一个装有手柄的马蹄形磁铁，在磁极中间放置一个可以磁极之间没有机械联系。
当摇动手柄使马蹄形磁铁旋转时，就会看到鼠笼转子跟着磁铁旋转。
手柄摇得越快，转子转得越快，若是改变磁铁的旋转方向，鼠笼转子的旋转方向也跟着改变。
由上述实验可知，转子转动的首要条件是要有一个旋转磁场。
二、定子旋转磁场的产生实际的笼式异步电动机中，旋转磁场是由定子绕组中的三相交流电产生的。
如果三相异步电动机的定子铁心中放有三相对称绕组U1一U2，V1一V2，W1一W2，并呈星形(Y)联结，接人三相对称电源时，三相对称绕组中有电流通过，即：三相对称电流的波形图如图4—14所示。
规定交流电正半周时，电流从绕组首端流人，尾端流出；负半周时，电流从绕组末端流入，首端流出。
流人以符号表示，流出以符号表示；当交流电流过三相绕组时，每相绕组都将产生一个按正弦规律变化的磁场，三相绕组的合成磁场随着时间的推移而不断改变方向形成旋转磁场，如图4—15所示。
当tω=0时，U相绕组电流i=0；V相绕组电流v i为负半周，按规定电流是u从末端V2流入，从首端V1流出；W相绕组电流i为正半周，电流是从绕组首w端W1流人，从末端W2流出。
根据右手螺旋定则可以判定，互相电流的合成磁场的N极在正上方，S极在正下方，如图4—15a所示。
当tω=90°时，i为正半周；电流从绕组首端U1流人，由末端U2流出；Vu相和W相电流i和w i都是负半周，电流分别从绕组末端V2和W2流人，从首端vV1和W1流出。
三相电流的合成磁场如图4—15b所示，可以看出合成磁场的轴线沿顺时针方向转了90°。
此刻，磁场的N极在右方，S极在左方。
当tω=180°时，U相绕组电流ui=0；V相绕组电流v i为正半周，按规定电流是从首端V1流入，从末端V2流出；W相绕组电流wi为负半周，电流是从绕组末端W2流入，从首端W1流出。
三相异步电动机的转动原理旋转磁场综述
n
异步电动机
电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，
但
n n0
提示：如果
n n0
转子与旋转磁场间没有相对运动 无转子电动势（转子导体不切割磁力线） 无转子电流 无转距
5、转差率
( s ) 的概念：
转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：
n0 n s 100 % n 0
异步电机运行中: 电动机起动瞬间:
s 1% ~ 9%
（转差率最大） n 0, s 1
2.定子中通入三相对称电流
（1）电路图
定子的末端（X、Y、Z）连接在一起，首端（A、B、 C）分别接入三相对称电源，三相电源相序为U、V、W， 三个绕组中就会产生三相对称电流iu、iv、iw。
（2）三相对称电流的数学表达式 以Iu 为初始相量，则：
i
A Z X Y B
iU I m sin t
iV I m sin t 120
iW I m sin t 240
C
（3）电流的波形图
（4）电流的参考方向
当电流i为正时，由首端流入尾端流出； 当电流i为负时，由尾端流入首端流出 。
()电流入
Y
A Z
i
Im
B
iU
iV
B'
S
Y
C
t 120
iV=0，iU＞0，iW＜0
Z'
A'
电流变化120 ，磁场旋转 60
以此类推：
i
Im
A
iU
iV
iW
C'
X'
Y'
Z
三相异步电动机的转动原理
三相异步电动机的转动原理
一、旋转磁场
1 . 旋转磁场的产生
规定: i : “+” 首端流入，尾端流出。
i : “ – ” 尾端流入，首端流出。
三相电流合成磁场的分布状况
分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过360 °
2 . 旋转磁场的旋转方向(取决于三相电流的相序)
3 . 旋转磁场的极对数P
若定子每相绕组由两个线圈串联，绕组的始端之间互差60 ° ，将形成两对磁极的旋转磁场。
4 . 旋转磁场的转速
二、电动机的转动原理
1. 转动原理
三、转差率
由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场旋转的方向全都，但转子转速n 不行能达到与旋转磁场的转速相等，即nn0→ 异步电动机
若n=n0 → 转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切割转子导条; 无转子电动势和转子电流;无转矩
因此，转子转速与旋转磁场转速间必需要有差别。
旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为转差率。
三相异步电动机的转动原理
三相异步电动机的转动原理
三相异步电动机是一种常见的工业电机，它通过电磁感应原理实现转动。
在三
相异步电动机中，有一定的转动原理和工作原理，下面将详细介绍三相异步电动机的转动原理。
首先，三相异步电动机的转动原理是基于电磁感应原理的。
当三相电源接通后，电机的定子产生一个旋转磁场，而转子内感应出的感应电动势会产生一定的电流，从而在转子上产生一个磁场。
由于转子上的磁场与定子的旋转磁场存在相对运动，因此会产生电磁力，从而使转子转动。
其次，三相异步电动机的转动原理还与转子的感应电动势有关。
当转子在旋转
磁场中运动时，会感应出感应电动势，这个感应电动势会产生一定的电流，从而在转子上产生一个磁场。
这个磁场与定子的旋转磁场相互作用，产生电磁力，从而驱动转子转动。
此外，三相异步电动机的转动原理还与转子的导体环路有关。
在转子中，导体
环路会受到磁场的作用而产生电流，这个电流会在磁场中受到力的作用，从而产生电磁力，推动转子转动。
总的来说，三相异步电动机的转动原理是基于电磁感应原理的，通过定子和转
子之间的电磁力相互作用，实现电动机的转动。
在实际应用中，我们可以根据这一原理来设计和优化电动机的结构和工作方式，以实现更高效、稳定的电动机工作。
综上所述，三相异步电动机的转动原理是基于电磁感应原理的，通过定子和转
子之间的电磁力相互作用，实现电动机的转动。
这一原理的理解对于电动机的设计和应用具有重要意义，可以帮助我们更好地理解和应用三相异步电动机。
三相异步电动机的工作原理
三相异步电动机的工作原理1.磁场的旋转三相异步电动机通过三相电源提供的交流电，形成三个交流电流。
这三个交流电流在电动机内部的绕组中产生旋转磁场。
这个旋转磁场的频率由电源的频率决定，一般为50Hz或60Hz。
绕组中的每个线圈都产生一个旋转的磁场，这些旋转的磁场之间相互作用，形成一个整体旋转的磁场。
2.感应电动势在电动机的旋转磁场中，如果放置一个导体(转子)，它会受到电磁感应的作用而产生感应电动势。
这个导体(转子)被称为鼠笼转子，由许多梁或铜条组成。
当鼠笼转子旋转时，它将切割旋转磁场线，导致在导体中产生感应电动势。
由于导体形成了一个闭合电路，感应电动势会导致电流在导体中流动，进而形成一个磁场。
这个磁场与旋转磁场之间的互相作用产生力矩，驱动转子旋转。
3.力的产生根据楞次定律，当鼠笼转子感应电动势产生电流时，它会产生一个与旋转磁场相互作用的力。
这个力的方向是使转子运动，从而实现机械能的输出。
通常，这个力的转矩足够大，足以克服转子的惯性、摩擦和负载的阻力，并使电动机产生既定的转速。
如果负载过大，力矩将减小，电动机可能无法达到其额定转速。
总结：三相异步电动机的工作原理涉及磁场的旋转、感应电动势和力的产生。
通过三相电源提供的交流电，电动机内部的绕组产生一个旋转的磁场。
当鼠笼转子旋转时，它在旋转磁场中产生感应电动势。
感应电动势导致电流在导体中流动，形成一个磁场，与旋转磁场相互作用产生力矩。
这个力矩驱动转子转动，实现机械能的输出。
通过工作原理的理解，可以更好地了解和应用三相异步电动机。
三相异步电动机的转动原理
三相异步电动机的转动原理三相异步电动机是一种常见的电动机类型，具有体积小、重量轻、效率高、使用寿命长等优点，广泛应用于工业生产中。
其转动原理主要由以下几个方面组成：
1.磁场相互作用原理：三相异步电动机主要由转子和定子组成，在运行时，由于三相交流电流的作用，定子产生一个旋转磁场，转子中的绕组内也会产生一个磁场。
这两个磁场相互作用，使得转子开始旋转。
2.异步原理：由于转子和定子之间存在磁滞效应、电感等因素，磁场的转换速度不能完全跟上电流变化速度。
因此，转子始终不能与旋转磁场同步旋转，而是以转动速度低于旋转磁场速度的方式旋转。
这个现象称为“异步”。
3.感应电动势原理：由于转子旋转时，转子中电流的变化会产生感应电动势，这个电动势又会在转子绕组中产生额外的电流，这些电流产生的磁场与旋转磁场相互作用，形成一个“扭力”，推动转子继续转动。
通过上述原理，三相异步电动机完成了转子的转动，从而达到驱动设备的目的。
同时，三相异步电动机的推出，也为电机的应用提供了更为广泛的选择。
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Im
i A i B iC
t
三相异步电动机的同步（旋转磁场）转速：
60 f n0 (转/分） p
极对数
每个电流周期 磁场转过的空间角度
同步转速
( f 50Hz)
n0
p 1
p2 p3
360 180 120
3000(转/分） 1500(转/分） 1000(转/分）
电动机转速和旋转磁场同步转速的关系：
C
iA
iB
iC
t
Im
X
()电流入
iA
A
iA
iB
iC
t
iC
iB
Z X Y
C B
Im
A
Y
N
Z
合成磁场方向：
t 0
C
B
向下
S
X
同理分析，可得 其它电流角度下 的磁场方向：
iA
iB
iC
t
Im
n0
A Y
60
Z
n0
Y
A Z
n0
Y C
A Z B X
N
B
X
CS
C
B X
t 60
t 120
异步电机运行中: 电动机起动瞬间:
s 1% ~ 9%
（转差率最大） n 0, s 1
2.定子中通入三相对称电流
（1）电路图
定子的末端（X、Y、Z）连接在一起，首端（A、B、 C）分别接入三相对称电源，三相电源相序为U、V、W， 三个绕组中就会产生三相对称电流iu、iv、iw。
（2）三相对称电流的数学表达式 以Iu 为初始相量，则：
60 f1 磁极对数p=2→旋转磁场的转速 n1 2
60 f1 当p=4时，旋转磁场的转速 n1 4
3.推论：当有p对磁极时， 旋转磁场的转速 n1
60 f1 p
也就是说，旋转磁场的转速与电源频率成 正比，与磁极对数成反比。
例：我国交流电的工频是50Hz,则转子的转速与极对
数的关系为：
复习
右手安培定则：
用右手握住导线，让伸直的大 拇指所指的方向与电流的方向 一致，那么四指的弯曲方向就 是磁感线的环绕方向。
1、旋转磁场的产生
在异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极 (•)电流出
A
n0
Z B
i A I m sin t
iB I m sin t 120
Y
iC I m sin t 240
t 0
iU=0，iV＜0，iW＞0
t
i
Im
iU
iV
iW
C
Y
A
30°
Z
B
t
C S'
NZ
B
X'
B
X
ZN ' A'
C S
C
Y
t 60
iW=0，iU＞0，iV＜0
Z
电流变化 60 ，磁场旋转 30
i
Im
iU
iV
iW
C'
A Y'
Z
60
B
S
N
N
t
X'
（4）当ω t=360°时，iu=0，iv＜0，iw＞0； 与ω t=240°时刻相比较，顺时针旋转了120° （C相→A相）。
4.小结
◆1.三项对称定子绕组通入三相对称电流后， 定子中产生了旋转磁场。
◆2.电流变化一周期（360°），旋转磁场也 旋转一周（360°）。
◆3.产生的旋转磁场有一对磁极（一个N极， 一个S极）。 ◆4.旋转磁场的旋转方向与三相电流相序一致。
M 3~
3、极对数（P）的概念
iA
A Z X Y B
A
Y
N
Z
iC C
iB
C
B
S
X
此种接法（每相绕组只有一组线圈）下，合成磁场 只有一对磁极，则极对数为1。
即：
p 1
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'
iC
iB
Y'
Z B'
Y B
Y' C' X' B'
B'
S
Y
C
t 120
iV=0，iU＞0，iW＜0
Z'
A'
电流变化120 ，磁场旋转 60
以此类推：
i
Im
A
iU
iV
iW
C'
X'
Y'
Z
N
B
t
S
S
N
A'
Y
180
X
B'
C
t 360
iU=0，iV＜0，iW＞0
Z'
电流变化一个周期，旋转磁场在空间转了1/2转
Z
A
Z'
C
A'
Y
B X C
iA
A
A Y'
Z'
iC
iB
X A' Z' X' C' Y Y' Z B' B C
C'
X'
N
B
S
S
N
A'
Y
X
B'
C
Im
i A i B iC
t
Z
极对数
p2
3、旋转磁场的转速大小
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
60 f1 3.旋转磁场的转速与极对数的关系：n1 p
P98面 填空题（1、2、3）
五、随堂练习 六、作业
课后习题：判断题（1、2）、选择题（1、2） 、问答题（1、2）
i
Im
iU
iV
iW
A Y
N
Z
t
t 0
iU=0，iV＜0，iW＞0
C X
B
S
i
Im
iU
iV
iW
A
Y Z
120
t
经过计算，交流电机的同步转速用表格表示为：
p
n1(r/min)
1
3000
2
1500
3
1000
…
…
四、总结
1.三相对称的定子绕组中通入三相对称电流时产生旋转磁场。 2.旋转磁场旋转方向与三相对称电流相序一致。要改变旋转 磁场的旋转方向，也就是电动机的旋转方向，只需要把定 子绕组接到电源的三根导线中的任意两根对调即可。
磁场的旋转方向：A→C→B （逆时针）
对调（U/V）
3.任意对换两根电源相线（如对调U、V或者U、W）,旋转 磁场的旋转方向： iC U U i A B A
ZX Y B C
对调（U/W）
iA
绕组内电流相序:iB → iA → iC
iC
V W
ZX Y B C
iB
iA
V W
绕组内电流相序:iC → iB → iA 磁场旋转方向：逆时针
t 180
三相感应电动机的工作原理（图解） n1 N f
T
n f
S
旋转磁场的定性分析图解
N i W2 V1 U2 S 123 4 5 6 U V W t
V2
W1
U1
分析规定： 电流 I 为正时，从首端流入、末端流出； 电流 I 为负时，从首端流出、末端流入。
旋转磁场的连续观察
S N N W2 V1 S
磁场旋转方向：逆时针
4.小结： ◆由上面分析可知：要改变旋转磁场的旋转方向（亦 即改变电动机的旋转方向）时，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。
三、旋转磁场的磁极对数与旋转速度
1.两极旋转磁场的转速
磁极对数p=1→旋转磁场的转速 n1 60 f1
2.四极旋转磁场的转速
60 f1 n 同理分析可知，当p=3时，旋转磁场的转速 1 3
三相异步电动机的转动原理
磁铁
n0
N
f
n
e i
S
闭合 线圈
磁极旋转
导线切割磁力线产生感应电动势
e B l v
磁感应强度 导线长度 闭合导线产生电流 i 通电导线在磁场中受力
用右手,先让大拇指 与四指垂直,让磁感 （右手定则）线垂直穿过手心,大 拇指的指向与导线 运动方向一致,那么 四指的指向就是感 切割速度 应电流的方向.
t 120
120
N
C
B
S
C
N B
S
X
X
t 360
120
A Y
N
Z
Y
A A
t 240
Z
S
B C N B
C
S
X
X
120
A Y'
Z
iU
B
A X A' Z' X' C' Y' Y B' Z
C'
X'
N
S
S
N
A'
Y
iw
X
C
B
B'
C
iv
Z'
i