第四篇 感应电机1
华南理工大学电机学第四章思考题
定子磁动势在空间的转速总是等于同步转速 ns ，在空间保持相对静止。
4-4 频率归算时，用等效的静止转子去代替实际旋转的转子，这样做是否影响定子边的电 流、功率因数、输入功率和电机的电磁功率？为什么？
【答】 频率归算前后，转子电流的幅值及其阻抗角都没有变化，转子磁动势幅值的相位 也不变，即两种情况下转子反应相同，那么定子的所有物理量以及电磁功率亦都保持不变。
【答】 主要原因是进行了频率归算。即用一个静止的电阻为 R2 s 的等效转子先代替电阻
为 R2 的实际旋转的转子，等效转子和实际转子具有同样的转子磁动势，经过频率归算后，就 定子而言，旋转的实际转子和等效的静止转子其效果完全相同。所以，虽然两者的频率不相 同，却可在 T 型等效电路中画在一起。
么？
输出的机械功率是有功的，故只能用有功元件——电阻表示。
4-7 感应电动机轴上所带的负载增大时，定子电流就会增大，试说明其原因和物理过程。 【答】 负载增大时，电机转速下降，转差率上升，转子绕组切割磁力线的速度增加，转 子的感应电动势、感应电流相应增大，转子磁动势也增大，由磁动势平衡关系
F1 Fm ＋（－ F2 ）可知，定子磁动势也增大，所以定子电流就会增大。
动性质电磁转矩Te 平衡的原动机的驱动转矩去掉，
电动机将在电磁转矩Te 的作用下减速，回到电动机状态。
4-2 有一台三相绕线型感应电动机，若将其定子三相短路，转子中通入频率为 f1 的三相交 流电流，问气隙旋转磁场相对于转子和相对于空间的转速及转子的转向。
【答】 假设转子中频率为 f1 的交流电流建立逆时针方向旋转的气
s
等效代替了电机轴上的功率。转差率 s
s
R2'
感应电机
第五章感应电机5.1 感应电机运行时，定子电流的频率是多少？转子电流的频率是多少？由定子电流产生的旋转磁动势基波以什么速度切割定子和转子?由转子电流产生的旋转磁动势基波以什么速度切割定子和转子？两个基波磁动势的相对运动速度多大？[答案]5.2 有一绕线型感应电动机，定子绕组短路，在转子绕组通入三相交流电流，其频率为f1，转子旋转磁场相对于转子以n1=60f1/p(p为定、转子绕组极对数)沿顺时针方向旋转，问此时转子转向如何？转差率如何计算？[答案]5.3 感应电动机定子绕组与转子绕组没有直接联系，为什么负载增加时，定子电流和输入功率会自动增加，试说明其物理过程。
从空载到满载，电机主磁通有无变化？[答案]5.4 定转子绕组极对数不同时，感应电机能否正常工作，为什么？[答案]5.5 为什么感应电机的功率因数总是滞后的？为什么感应电机的气隙要比较小？[ 答案]5.6 感应电机中，主磁通和漏磁通的性质和作用有什么不同？[答案]5.7 一台线圈损坏的感应电动机，经修复后，发现其空载电流较原来值约大了10％。
假定其磁路不饱和，问应该将其线圈匝数增加百分之几,才能使其空载电流恢复到原来值？[答案]5.8 为什么感应电动机空载时功率因数cosφ很低，负载增大则cosφ随之增大，在负载大到一定程度后cosφ又开始下降？[ 答案]5.9 设有一台50HZ、八极的三相感应电动机，额定转差率s N=0.043，问该机的同步转速是多少？额定转速是多少？当该机运行在700r/min时，转差率是多少？当该机运行在800r/min时，转差率是多少？当该机在起动时，转差率是多少？[答案]5.10 有一台三相感应电动机，50Hz，380V，R1＝0.4Ω，Δ连接，其空载和短路数据如下：空载试验U0=U N=380V，I0=21.2A，p0=1.34kW 短路试验U k＝110V ，I k＝66.8A ，p k＝4.14kW 已知空载时机械损耗为100W，X1σ= X2σˊ，求该电机的T型等效电路参数。
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
简述感应电机的特点及原理
简述感应电机的特点及原理感应电机是一种常见的旋转电机，其主要特点如下：1. 结构简单：感应电机的结构相对简单，由转子和定子组成，转子由铁心和铝或铜制成的装在上面的线圈组成，定子由铁心和线圈组成。
2. 自启动：感应电机具有自启动特性，当电机的线圈通电后，在转子中会产生一定的电动势，使转子转动。
这种自启动的特点使得感应电机更容易操作和控制。
3. 耐高温：感应电机通常由铁心和铝制成的线圈组成，这使得电机具有良好的散热性能，能够在高温环境下正常运行。
4. 调速范围广：感应电机的转速可以通过改变供电电源的频率来控制，因此其调速范围较广。
5. 耐用性强：感应电机的结构简单，没有刷子等易损件，因此寿命较长，维护成本低。
感应电机的工作原理如下：感应电机基于法拉第电磁感应定律，其原理可以通过以下几个步骤来解释：1. 磁场产生：当感应电机的定子线圈通电时，电流在线圈中形成一个磁场。
该磁场可以由恒定磁场或其他的定子线圈产生。
2. 电磁感应：由于磁场的存在，定子中的磁感应强度会发生变化。
当转子转动时，转子中的线圈与定子中的磁场相互作用，产生了一个交变的磁场。
3. 感应电流的产生：根据法拉第电磁感应定律，在转子中产生一个感应电动势，并导致感应电流的产生。
这个感应电流会产生一个磁场，与定子中的磁场相互作用，从而使转子转动。
4. 运动继续：转子的运动将继续，直到感应电流的磁场与定子中的磁场相互抵消。
在这个过程中，电机通过不断地感应电流和磁场的相互作用来维持转动，实现了电能到机械能的转换。
需要注意的是，感应电机的转子上没有电源直接供电，转子上的电流是通过感应作用产生的。
因此，感应电机不需要刷子和其他的碳刷装置来实现换向，这也是其结构简单、维护成本低的重要原因之一。
以上就是感应电机的特点和工作原理。
感应电机以其简单的结构、自启动能力和耐用性强等特点，在工业生产、家电和交通工具等领域得到了广泛的应用。
93. 第四章第七节：感应电动机(七)
（5）功率调节。
1）有功功率调节。
改变原动机供给发电机的输入功率，改变功角的大小，可以调节有功功率的输出，当功角δ=90°时，有最大功率输出（隐极机）。
凸极机在δ略小于90°时有最大功率输出。
2）无功功率调节。
①隐极式同步发电机的无功功率：20coss smE U mU Qx xδ=-②凸极式同步发电机的无功功率：221111cos cos222d q d q dmE U mU mUQx x x x xδδ⎛⎫⎛⎫=-++-⎪ ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭③无功功率调节。
原动机不变，调节同步发电机的励磁电流可以调节无功功率的输出。
正常励磁时发电机无功功率为零；过励磁时发电机输出感性无功功率，即发出滞后的无功功率；欠励磁时发电机输出容性无功功率，即发出超前的无功功率。
保持有功功率不变，定子电流与励磁电流I f成V形曲线。
每条V形曲线有一个最低点，对应于cos=1（正常励磁）。
cos=1左边，对应于欠励磁，超前功率因数区；cos=1右边，对应于过励磁，滞后功率因数区。
cos=1线是一条略微向右倾斜的曲线，当增加输出的有功功率时，功角δ增加，cos δ减小，使输出的无功功率减小。
增加输出有功功率的同时保持无功功率不变，必须随功角δ的增加而增加励磁以提高空载电动势E0的数值。
电枢电流随励磁电流变化的关系为一个V形曲线，如图4.8.2所示。
图4.8-2V形特性曲线（6）功角δ决定同步电机的运行状态。
①δ>0时，为发电机运行，输出有功功率。
②δ<0时，为电动机运行，输入有功功率。
当增加输出的有功功率时，功角δ增加，cos δ减小，使输出的无功功率减小。
增加输出有功功率的同时保持无功功率不变，必须随功角δ的增加而增加励磁以提高空载电动势E 0的数值。
4.8.3.同步发电机（1）电动势方程式。
1）隐极机：0s a U E jIx Ir =-++。
2）凸极机：0d d q q a U E jI x jI x Ir =-+++。
No.12-感应电机方程及等效电路
1． 感应电机基本结构和工作原理1． 1结构感应电机气隙比同步电机气隙小1．2 基本工作原理电动机运行状态如图 (a)所示，定子绕组产生的旋转磁场，以转速旋转，转向假设为逆时针方向。
转子导体切割磁场产生感应电势，根据右手定则确定转子导体电势、电流方向如图（a ）中所示。
载流导体在磁场中所受电磁力的方向用左手定则确定为与定子旋转磁场旋转方向相同(即图中所示的逆时针转向，对应的电磁转矩为，电磁转矩与n 同向，具有拖动性质。
此时电机由电网吸收电功率，从轴上输出机械功率，运行方式为电动机。
1n 2e em F em Ta) b) c)感应电机的三种运行状态（图中箭头为实际方向）a)电动机运行 b)发电机运行 c)电磁制动发电机运行状态用原动机拖动感应电机转子旋转，并使得转子转速高于同步速时,与转向相同,转差率s 为负值，即 -∞ < < 0。
可以判断出感应电势、电流、转矩的方向如图（b ）所示。
电磁转矩与n 反向，起制动作用。
转子从转轴上吸取机械能，通过电磁感应，定子绕组向电网输出电功率。
异步电机处于发电机运行状态。
n 1n n 1n S em T 电磁制动运行状态由于机械负载或其他原因，使电机转子转速与定子旋转磁场转向相反，此时S ＞1。
转子导体切割磁场速度高于同步速，感应电势、电流、转矩的方向如图（c ）所示。
电磁转矩与n 反向，起制动作用。
此时电机处于电机制动状态，既从轴上吸收机械功率，又从电网上吸收电功率，吸收的能量都转变成内部损耗。
n em T 综上述：1．3 额定值a) 额定功率：注意：感应电动机的额定功率是指转子上输出的机械功率。
N P b) 额定电压：是指线电压！ NU c) 额定频率：工频50Hz N f d) 额定电流：线电流！N I e) 额定转速：注意：是指转子转速。
N n 定子绕组输入电功率：ϕcos 31N N I U P =,3是怎么来的？N N N N I U P P ϕηηcos 31==2． 感应电机的电路方程概念解释：绕线式转子绕组开路：i2＝0，n=0,s=1绕组短路但用外力堵转。
第05章 感应电机1(讲解)
五、国产电动机简介
1953年参照前苏联的A、AO系列设计了J、JO系列电机。 1961年全国统一设计了J2、JO2系列，采用了E级绝缘，提高 了性能。1971年起，设计了JO3系列电机，与老产品相比， 重量平均减轻25.2%，起动转矩提高34.5%。1979年开始，组 织了Y系列电动机的统一设计，采用B级别绝缘。上世纪90年 代，又设计了替代Y系列电动机的Y2系列，与Y系列相比，Y2 系列提高了防护等级和绝缘等级，安装尺寸及功率等级符合 IEC标准。目前已完成了Y3系列的设计，Y3系列电机全部采 用冷轧硅钢片，具有效率高、噪音低、起动性能好等优点。
图7- 4 三相异步电动机定子绕组的接法 a）Y形接法 b）Δ形接法
高压大、中型容量的异步电动机三相定子绕组通常采用Y接法，
只有三根引出线。
中、小容量的低压异步电动机，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Δ形。
-13-
三相定子绕组可接成星形接法或三角形接法
(a) 星形接法
感应电动机接线板
5-2 三相感应电动机的磁动势和磁场
一、空载运行时的磁动势和磁场
1. 定子磁动势
当三相感应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is流过，产生的定子合成磁动
势是圆形旋转磁动势Fs :
Fs (x,t)
Fsm
cos(t
πx
)
其中，幅值Fsm为 :
Fsm
3 2
4 π
2 2
铜条笼 型转子
铸铝笼 型转子
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根据加工工艺的不同，鼠笼转子分为铸铝式和焊接式两种
(a) 鼠笼式焊接转子
鼠笼转子
(b) 鼠笼式铸铝转子