感应(异步)电机知识概述
第五章异步电机
原因：起动时 n=0 ，转子导条切割磁力线速度很大。
转子感应电势
转子电流
定子电流
影响： 频繁起动时造成热量积累 大电流使电网电压降低
电机过热
影响其他负载工作
二、三相异步机的起动方法：
（1） 直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般 采用直接起动。
（2） 降压起动。 Y－ 起动
自耦降压起动 （3）转子串电阻起动。
T U2
单位 （N .m）
5.3.2 机械特性
T
K
sR2 U12 R22 (sX 2s )2
在U1 及R 2 一定时， T 仅随 S 变化
将 s n1 n 代入上式 n1
得特性曲线：
得特性曲线：
T T f (S)
n n f (T )
n
s1
0
1
T
最大转速n=n1时
启动时n=0
三个重要转矩
启动前的漏磁感抗
5 转子功率因数
cos2
R2
R22 X 22
R2 R22 (sX 2s )2
6 定子电流和定子功率因数
空载时，转子电流约为零，定子电流很小主要用来励磁。 当带上负载后，转子电流增加，定子电流随之增加，这 一点与变压器类似。
电动机的功率因数即为定子功率因数，功率因数角即为 U1 与 I1 的夹角。
Tst
K
R2U
2 1
R22
X
2 20
R2 Tst
第五章 异步电机
5.1 三相异步电动机的结构与工作原理 5.2 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性 5.3 三相异步电动机的启动、调速和制动
5.1 三相异步电动机的结构及工作原理
电动机的分类 交流电动机
三相异步电动机基本知识
（ P2），不等于从电源吸收的功率（P1）。两者的
关系为：
P2 P1
鼠笼电机
其中 P 1 3U NINcos =72－93％
7. 功率因数(cos1)：
额定负载时一般为0.7 ~ 0.9 ， 空载时功率因数很 低约为0.2 ~ 0.3。额定负载时，功率因数最大。
cos 1
P2 PN 注意：实用中应选择合适容量的电机，防止“大马” 拉“小车”的现象。
得到转矩公式 TKR22s(sR 2X 20)2U12
三相电动机的机械特性
T f (S) n f (T )
根据转矩公式 得特性曲线：
T
0
TKR22s(sR 2X 20)2U12
n
n
0
s
T
1
电动机的自适应负载能力
电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，
这种能力称为自适应负载能力。
常用特
直T L 至 新的n 平 衡。S 此 过程I中2 ，I2 T n0 n 性段 时，I1 电源提供的功率自动
转矩公式的推导
电磁转矩 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下, 受到电磁力所形成的转距之总和。
TK TΦmI2co 2s
常数 每极磁通
转子电流
转子电路的
cos2
TK T Φ m I2co2s
将其中参数代入：
I2
S E 20 R22(S X 20)2
co2s
R2 R2 2(SX 20 )2
U 14.4f4 1N 1 Φ m
C' Y' Y Z B'
C
B
iB
A
பைடு நூலகம்Y'
第五章 异步电机
1. ★绕线型异步电机转子绕组的相数、极对数总是设计得与定子 相同，鼠笼型异步电机的转子相数、极对数又是如何确定的呢? 与鼠笼条的数量有关吗？
答：鼠笼型异步电机转子相数就是鼠笼转子上的导条数；转子极对 数是靠定子绕组磁动势感应而得的，因此它始终与定子绕组的极对数相 等，与鼠笼转子的导条数无关．
2. 三相异步电动机的堵转电流与外加电压、电机所带负载是否有 关?关系如何？是否堵转电流越大堵转转矩也越大?负载转矩的 大小会对起动过程产生什么影响？
额定转速时的电磁转矩 最大转矩为
起动电流为
起动线电流 起动转矩
2. 一台、八极的三相感应电动机，额定转差率sN=0.043，问该机的 同步转速是多少？当该机运行在时，转差率是多少？当该机运 行在时，转差率是多少？当该机运行在起动时， 转差率是多 少？
解 同步转速 额定转速 当时，转差率 当时，转差率 当电动机起动时，，转差率
答：堵转电流与外加电压成正比关系，与负载大小无关。 若电机参数不变，则堵转电流越大，堵转转矩也越大。
负载转矩的大小会对起动时间的长或短产生影响。
五、计算
1. 一台三相感应电动机，额定功率，额定电压，型接法，额定转 速，定、转子的参数如下： ； 。
异步电动机原理
7.2.2 磁通及磁动势
当三相异步电动机的定子绕组接到三相对称的电 源上时，定子绕组里就会有三相对称电流流过， 三相电流的有效值分别用I0A、IOB、IOC 表示。
由于对称，只考虑A相的电流 即可。为了简单起 见，A相电流下标中的A也不标出，用I0表示， 并画在图7-10(a)的时间参考轴上。
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异步电机
交流电机主要包括异步电机和同步电机两 大类；两类电机在结构上既具有共同之处， 又各有其自身特点。共同之处在于定子铁 心和绕组，不同之处在于转子结构和绕组。 本篇主要介绍异步电机的结构、异步电动机 的运行分析、异步电动机的机械特性、异 步电机的起动、制动和调速。
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7.1 异步电动机结构、额定数据 与工作原理
7.1.3.1 异步电动机的型号
电机产品的型号一般采用大写印刷体的汉 语拼音字母和阿拉伯数字组成。其中汉语 拼音字母是根据电机的全名称选择有代表 意义的汉字，再用该汉字的第一个拼音字 母组成。例如Y系列三相异步电动机表示 如下：
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Y 100 L 1 —2
异步电动机
极数 铁心长度代号
根据以上电磁感应原理，异步电动机也叫感应电 动机。
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7.2 三相异步电动机转子不转、转 子绕组开路时的电磁关系
7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.4 7.2.5 7.2.6
退出
正方向的规定 磁通及磁动势 感应电动势 励磁电流 电压方程式 等值电路
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7.2 三相异步电动机转子不转、转
主要内容：
7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4
退出
感应电动机工作原理
感应电动机工作原理
感应电动机工作原理
感应电动机又称“异步电动机”，是将转子置于旋转磁场中，在旋转磁场的作用下，获得一个转动力矩，因而转子转动的装置。
转子是可转动的导体，通常多呈鼠笼状。
通过定子产生的旋转磁场（其转速为同步转速n1）与转子绕组的相对运动，转子绕组切割磁感线产生感应电动势，从而使转子绕组中产生感应电流。
转子绕组中的感应电流与磁场作用，产生电磁转矩，使转子旋转。
由于当转子转速逐渐接近同步转速时，感应电流逐渐减小，所产生的电磁转矩也相应减小，当异步电动机工作在电动机状态时，转子转速小于同步转速。
为了描述转子转速n与同步转速n1之间的差别，引入转差率（slip）。
由于旋转磁场不断切割转子中的闭合导体，产生感应电动势和感应电流，再由转子中的感应电流和旋转磁场的相互作用产生电磁转矩，使得转子随着旋转磁场的方向同向运转。
比如笼型异步电动机，由于旋转磁场顺时针切割转子导体，相当于导体逆时针转动，运用右手定则，让磁感线垂直穿过手心，拇指指向导体的运动方向，四指的方向就是感应电流的方向（如图所示笼型异步电动机转子绕组电流的方向），然后应用左手定则，磁感线穿过手心，四指指向电流运动方向，大拇指方向即为转子受到电磁力的方向（如图。
交流异步伺服电机工作原理
交流异步伺服电机工作原理
异步伺服电机是一种常用于工业自动化和控制系统的电机类型，通常用于执行精确的位置和速度控制。
相对于同步伺服电机，异步伺服电机更具成本效益，因为它们不要求精确的电源频率同步。
以下是异步伺服电机的工作原理的简要概述：
1. 电机结构：异步伺服电机通常是交流感应电机，由转子和定子组成。
定子绕组通过电源供电，产生旋转磁场。
转子通过感应作用与这个旋转磁场发生相对运动。
2. 感应原理：异步伺服电机的工作基于感应原理。
当定子上通以交流电时，会产生旋转磁场。
这个旋转磁场会感应在转子中产生电动势，导致转子发生旋转。
3. 转子滑差：异步伺服电机的转子不会与定子的旋转磁场同步运动，存在一个滑差。
滑差是转子相对于旋转磁场的速度差异，通常以百分比表示。
4. 控制方法：为了实现位置和速度控制，异步伺服电机通常与电子控制系统结合使用。
闭环反馈系统通过测量电机的实际状态（例如速度或位置）并将其与期望状态进行比较，然后调整电机输入以实现控制。
5. 编码器反馈：为了提高控制的精度，异步伺服电机通常与编码器或其他位置传感器配合使用，以提供实时的位置反馈。
这样，控制系统可以更准确地调整电机输入，以使实际位置与期望位置保持一致。
6. 矢量控制：异步伺服电机通常使用矢量控制技术，通过调整电机的电流和相位，使其旋转磁场与转子的运动相匹配，从而实现更高的性能和效率。
总的来说，异步伺服电机通过利用交流感应原理，结合闭环控制系统和反馈装置，能够在工业应用中实现高效、准确的位置和速度控制。
异步电动机的磁场说明
异步电动机的磁场介绍
异步电动机是通过电感应把能量从定子侧传递到转子侧，定子绕组相当于变压器的一次绕组，转子绕组相当于变压器的二次绕组，只不过变压器吧感应电能输出，而异步电动机把感应电能转换为机械能输出，因此三相异步电动机的电器关系与变压器相似。
（1）主磁场
通过气隙与定子绕组和转子绕组同时交链的基波磁通称为主磁场。
由于电机中主要依靠这部分磁通实现定子、转子之间的能量传递，故把这部分磁通称为主磁通，并用Φm表示，在数值上代表每极的磁通量。
（2）漏磁通
定子三相电流除产生主磁通外，还产生仅与定子绕组交链而不与转子绕组交。
链的磁通，这部分称为定子漏磁通Φ
le
当转子绕组开路时，转子绕组中没有电流，上述主磁通和漏磁通仅由定子磁势产生，此时主磁通分别在定子、转子绕组中感应电势。
若将转子绕组短路，转子绕组中的感应电势便在转子绕组中产生电流，从而形成转子磁势和转子磁通，这时，转子基波磁通和定子基波磁通共同构成气隙主磁通，同样，转子磁势还产生仅与转子绕组交链的转子漏磁通。
编辑：盼花开。
三相异步电动机技术知识培训课件
高效节能型产品设计理念
高效节能
高效节能型三相异步电动机采用 先进的设计理念和技术手段，通 过提高电动机的效率和功率因数， 降低空载损耗和负载损耗，从而
实现高效节能。
环保材料
在电动机的制造过程中，使用环 保材料，如低噪音、低振动的轴 承和绝缘材料等，以减少对环境
的影响。
智能化控制
通过引入智能化控制系统，实现 对电动机的精确控制，避免能源
安装前准备工作
检查电动机及附件
准备安装工具和材料
检查电动机外观是否完好，附件是否 齐全，如有问题及时处理。
准备所需的安装工具和材料，如螺丝 刀、扳手、垫片等。
确定安装位置
根据现场环境和设备布局，确定电动 机的安装位置，确保通风良好、便于 操作和维护。
安装步骤与调试方法
安装步骤
按照电动机安装图纸和说明书要求， 进行电动机的安装。包括安装底座、 固定电动机、连接电源线和信号线等。
通过变频器改变电源频率，实现平滑启动和 调速，但成本和技术要求较高。
调速方法介绍
变极调速
通过改变电动机定子绕组的极数 来改变旋转磁场的转速，从而实 现调速。但调速范围有限，且不
能平滑调速。
变频调速
通过变频器改变电源频率，实现平 滑调速和高效运行。但成本和技术 要求较高，且可能产生谐波干扰。
滑差调速
转速与极数关系
转速
指电动机每分钟旋转的圈数，单位通常为转/分（rpm）。电动机的转速与其极 数和电源频率有关。
极数
电动机内部磁场的极对数，决定了电动机的同步转速。极数越多，同步转速越 低，但转矩越大。常见的极数有2极、4极、6极等。
绝缘等级及温升限值
绝缘等级
表示电动机绝缘材料的耐热等级，分为A、E、B、F、H等多 个等级。绝缘等级越高，电动机的耐热性能越好，使用寿命 也越长。
第7章 异步电动机原理
2020/4/2
4
§7.1.2 三相异步电动机的结构 下面是它主要部件的拆分图。
—电机与拖动基础—
异步电动机在结构上主要也是由定子、转子、气隙组成。
2020/4/2
5
1、定子
—电机与拖动基础—
异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组三个 部分组成的。
（1）定子绕组 是电机的电路部分，绕组用带绝缘的铜导线绕制，嵌
机座中心高
2020/4/2
极数 铁心长度代号
机座长度代号
12
2、额定值
—电机与拖动基础—
（1）额定功率 PN ： 指电动机在额定运行时轴上输出的机
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
收落后性的无功功率，它的功率因数总是小于１。
异步电机又叫感应电机。
2020/4/2
2
2、异步电动机的分类
—电机与拖动基础—
（1）按定子相数分有 ① 单相异步电动机；
② 两相异步电动机；
③ 三相异步电动机。
（2）按转子结构分有 ① 绕线式异步电动机；
② 鼠笼式异步电动机。
后者又包括单鼠笼异步电动机、双鼠笼异步电动机和深槽
1
§7.1 异步电动机的结构、额定数据与工作—原电机理与拖动基础—
要求：了解异步电机的定子和转子的基本结构； 掌握异步电机的铭牌数据和工作原理
§7.1.1 异步电动机的主要用途和分类
1、异步电动机的优缺点 优点:结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐
用、运行效率较高和具有适用的工作特征。 缺点:功率因数较差。异步电动机运行时，必须从电网里吸
交流异步电机工作原理及检测
交流异步电机工作原理及检测异步电机是一种常见的交流电机，广泛应用于工业生产、农业机械、家用电器等领域。
本文将介绍异步电机的工作原理以及常用的检测方法。
异步电机的工作原理：异步电机是通过电磁感应原理工作的，由固定的定子和转动的转子组成。
定子上绕有三相对称的线圈，通电时产生旋转磁场。
转子上的线圈通过磁场感应产生电动势，由于转子线圈和旋转磁场的速度不同，所以产生了转动运动。
具体来说，当三相电流通过定子线圈时，各相的磁通在定子的转子中合成一个旋转磁通。
转子线圈感应到旋转磁通，产生电动势，在电动势的作用下，转子线圈形成感应电流，产生旋转力矩，使得转子旋转，从而带动负载进行工作。
异步电机的检测方法：1.测量电阻：通过测量定子线圈的电阻值，可以判断定子线圈是否断路或短路。
通常可以使用万用表进行测量。
2.检测绝缘强度：通过测量定子线圈和地面之间的绝缘电阻，可以判断绝缘效果。
一般使用绝缘电阻表进行检测，需要将定子线圈与地面相连，然后测量绝缘电阻。
3.测量定子线圈电感：通过测量定子线圈的电感值，可以了解线圈的状态。
常用的测量方法是使用LCR桥或LCR表进行测量。
4.检测转子线圈的连通性：通过测量转子线圈各相之间的电阻值，可以判断转子线圈是否连通正常。
通常可以使用万用表进行测量。
5.测量转速和震动：通过测量转子转速和电机震动情况，可以判断电机运行状态是否正常。
通常可以使用霍尔效应、光电传感器等装置进行测量。
6.功率测量：通过测量输入电流和电压，可以计算出电机的功率。
可以使用功率测试仪进行测量。
以上是一些常用的异步电机检测方法，通过对电机的各项指标进行检测和分析，可以及时发现电机故障，提高设备的可靠性和安全性。
在实际检测过程中，需要根据具体情况选择适合的检测方法和仪器设备。
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3、感应（异步）电机
3.1概念
感应电动机又称“异步电动机”，即转子置于旋转磁场中，在旋转磁场的作用下，获得一个转动力矩，因而转子转动。
异步电机是一种交流电机，其负载时的转速与所接电网的频率之比不是恒定关系。
还随着负载的大小发生变化。
负载转矩越大，转子的转速越低。
其转子的转速必须小于定子旋转磁场的转速，两个转速不能同步，故称“异步”。
转子是可转动的导体，通常多呈鼠笼状。
定子是电动机中不转动的部分，主要任务是产生一个旋转磁场。
旋转磁场并不是用机械方法来实现。
而是以交流电通于数对电磁铁中，使其磁极性质循环改变，故相当于一个旋转的磁场。
这种电动机并不像直流电动机有电刷或集电环，依据所用交流电的种类有单相电动机和三相电动机，单相电动机用在如洗衣机，电风扇等；三相电动机则作为工厂的动力设备。
普通异步电机的定子绕组接交流电网，转子绕组不需与其他电源连接。
3.2工作原理
当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场（其转速为同步转速nl）,该旋转磁场与转子绕组产生相对运动，转子绕组切割磁感线产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。
故异步电动机又称为感应电动机。
由于当转子转速逐渐接近同步转速时，感应电流逐渐减小，所产生的电磁转矩也相应减小，当异步电动机工作在电动机状态时，转子转速小于同步转速。
为了描述转子转速n与同步转速nl之间的差别，引入转差率（slip）,其定义为。
工作原理图
3.3三相异步电机本体结构
定子部分：1）定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成—导磁部分；2）定子绕组：放
在定子铁心内圆槽内—导电部分；机座：固定定子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。
转子部分：1）转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分；2）转子绕组：a鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，形成一个多相对称短路绕组；b绕线式转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。
.
气隙：异步电动机的气隙是均匀的，大小为机械条件所能允许达到的昀小值。
3.3.1鼠笼式
鼠笼式转子用铜条安装在转子铁芯槽内，两端用端环焊接，形状像鼠笼。
中小型转子
般采用铸铝方式。
图表1三相异步电动机本体主要部件拆分图（鼠笼）
3.3.2绕线式
绕线式转子的特点：
（1）可通过滑环和电刷在转子回路中引入附加电阻，以改善电机的启动和调速性能
（2）转子绕组结构复杂，价格昂贵，运行可靠性差。
绕线式转子的绕组和定子绕组相似，三相绕组连接成星形，三根端线连接到装在转轴上
定子烧筑
转子绕
tn
定了铁心
绕线式转子的结构
图2绕线式三相异步电机接线结构图
3.3.2.1绕线式异步电动机转子电压
绕线式异步电动机转子电压，它是指电动机定子接额定电压，而转子开路时的电压，这时转子并未旋转，电动机相当于一个感应变压器，转子电压来源于电磁感应，也就是从定子感应而来；转子电压的大小取决于转子与定子匝数比（相当于变压器的变比或原副边的匝数比）与定子电压的乘积，转子电压可以高于定子电压，也可以低于定子电压。
3.3.3鼠笼与绕线式的优缺点
绕线式电动机有滑环；电刷有火花，有火灾、爆炸危险；高速不结固；软特性，可小范围调速；最大的优点就是启动转矩大，可以达到最大转矩，启动电流小，所以使用在启动转矩要求较高的场合。
适用调速软特性的场合比如冶金、起重等，启动原理为改变转差率调速起动。
鼠笼式电动机结构简单；结固；安全；价格低；机械硬特性，即恒速，适用恒速要求硬特性的场合；启动电流大，转矩小；启动原理为减压启动；没有特殊要求的场合都可以使用，我们平时看到的电机，大部分都是鼠笼式电动机。
鼠笼式电机的转子电阻只与它自身的材料大小，截面积等有关，其转子造好后，转子的电阻就定了，它不可以像绕线式那样串电阻，还有调速的方法等等，所以绕线式具有一定优越性。
3.4气隙
和其它电机一样，异步电动机的定子和转子之间必须有一气隙，由于气隙的存在，异步电机磁路的磁阻远比变压器大，因而异步电机的激磁电流也比变压器的大的多。
激磁电流中大部分是无功电流，因而激磁电流过大是异步电动机功率因数较低的主要原因，减小激磁电流最有效的方法是缩短气隙的长度，但是气隙过小，将使装配困难和运行不可靠，因此，采用的最小气隙为机械条件所能容许达到的最大数值，一般为0.2-
1.5mm。
气隙长度影响着空载电流及永磁发电机的功率及功率因数，原则上应尽量小些为宜。
但又不能太小，太小会影响机械可靠性以及影响永磁发电机的启动性，还会增加附加损耗，增大磁噪声。