1、第 七 章異步電動機原理主要內容7.1異步電動機結構、額定數據與工作原理7.2三相異步電動機轉子不轉、轉子繞組開路時的電磁關系 7.3三相異步電動機轉子堵轉時的電磁關系 7.4三相異步電動機轉子旋轉時的電磁關系 7.5三相異步電動機的功率與轉矩7.6三相異步電動機的機械特性 7.7三相異步電動機的工作特性及其測試方法 7.8三相異步電動機參數的測定 異步電機主要作電動機使用。（工業，農業，民用）主要優點：結構簡單、 價格低廉、運行可靠、制造容易、價格低廉、堅固耐用、適用性強，有較高的效率和相當好的工作特性。 缺點：目前尚不能經濟地在較大范圍內平滑調速，以及它必須從電網吸收滯后的無功功率，功率因

2、數低。感應電機：異步電機運行時，定子繞組接到交流電源上，轉子繞組自身短路，由于電磁感應的關系，在轉子繞組中產生電動勢，電流，從而產生電磁轉矩。 7.1異步電動機結構、額定數據與工作原理7.1.1異步電動機主要用途7.1.1異步電動機分類按定子相數分（單相、兩相以及三相）按轉子結構分（繞線式，鼠籠式）按有無換向器分按定子繞組所加電壓分（高壓、低壓）此外，還有高啟動轉矩異步電機、高轉差率異步電機、高轉速異步電機等。YBZXAC轉子定子定子繞組（三相）機 座轉子：在旋轉磁場作用下，產生感應電動勢或電流。定子繞組：產生旋轉磁場。7.1.2三相異步電動機的結構氣隙異步電機包括兩個主要部分：即固定不動的定

3、子部分和旋轉的轉子部分。在定子和轉子之間存在有很小的一條縫隙，稱為氣隙。電機實物與結構圖1.異步電動機的定子異步電機的定子主要包括定子鐵心、定子繞組和機座。 定子鐵心：電機主磁路的組成部分，并嵌放定子繞組。定子鐵心由厚度為0.5mm的硅鋼片疊裝而成。為了嵌放定子繞組，在定子沖片內圓周上均勻地沖制若干個形狀相同的槽。定子鐵心定子槽定子鐵心的槽形主要有三種：半閉口槽適用于低壓小型異步電機，其繞組是用圓導線繞成的。半開口槽適用于低壓500V以下中型異步電機，其繞組是成型線圈。開口槽適用于高壓大中型容量異步電機，其繞組是用絕緣帶包扎并浸漆處理過的成型線圈。定子線圈定子繞組：用包絕緣的銅或鋁導線（帶）繞

4、制。其作用是構成電路部分，產生感應電動勢、流過電流、實現機電能量轉換。（三相對稱的單層或雙層繞組）三相異步電動機的引出線機座固定和支撐定子鐵心，要求有足夠的機械強度。2.氣隙定轉子之間要有空隙，在電機中稱為氣隙。也是電機主磁路的組成部分。 氣隙大小對異步電機的性能影響很大。 為了減小電機主磁路的磁阻，降低電機的勵磁電流，提高電機的功率因數，氣隙應盡可能小。異步電機氣隙長度應為定、轉子在運行中不發生機械摩擦所允許的最小值。 中、小型異步電機中，氣隙長度一般為0.21.5mm。3.異步電動機的轉子異步電機的轉子主要包括轉子鐵心、轉子繞組和轉軸。轉子鐵心：電機主磁路的組成部分，并放置轉子繞組。由厚度

5、為0.5mm的硅鋼片疊裝而成，在轉子外圓周上沖制均勻分布的形狀相同的槽（半閉口）。轉子繞組：產生感應電勢和電磁轉矩。鼠籠型繞組和繞線型繞組。轉軸：支撐轉子鐵心和輸出輸入機械轉矩轉子鐵心籠型繞組在轉子鐵心均勻分布的每個槽內各放置一根導體，在鐵心兩端放置兩個端環，分別把所有的導體伸出槽外部分與端環聯接起來，形成一個自己短路的繞組。這種籠型繞組一般為鋁澆鑄的，對中大型電機為減小損耗、提高效率，往往采用銅條焊接而成。繞線型繞組與定子繞組具有相同極數的三相對稱繞組。一般中大容量接成星形，小容量接成三角形。將三相繞組的三個引出線分別接到轉軸上三個滑環上，再通過電刷與外電路接通。繞線型轉子的特點是可以通過滑

6、環電刷在轉子回路中接入附加電阻，以改善電動機的起動性能、調節轉速。 7.1.3異步電動機的結構形式根據不同的冷卻方式和保護方式：開啟式、防護式、封閉式、防爆式防護式異步電動機能防止外界雜物落入電機內部。冷卻方式是在電動機的轉軸上裝有風扇。封閉式異步電動機是電動機內部的空氣和外部的空氣彼此隔開。電動機內部的熱量通過機殼的外表面散熱，有時在電動機外面的轉軸上裝上風扇和風罩，機座表面還鑄有冷卻片。多用于灰塵較多的場合。防爆式異步電動機是全封閉的，多用于有汽油、酒精、天然氣等易爆性氣體的場所。7.1.4異步電動機的銘牌數據用來表明型號，額定值，繞組連接方式，生產廠家等。1.型號Y系列為小型鼠籠式全封閉

7、自冷式三相異步電動機。用于壓縮機、傳送帶、小型起重機等。（其他系列如JS、JR等）2.額定值(1)額定功率PN：指電動機在額定運行時，軸上輸出的機械功率，單位：kW；(2)額定電壓U1N：指電動機額定運行時，加在定子繞組上的線電壓，單位：V；(3)額定電流I1N：指電動機在定子繞組上加額定電壓、軸上輸出額定功率時定子繞組中的線電流，單位：A；(4)額定頻率f1N：我國規定電網工頻為50Hz；(5)額定轉速nN：指電動機在定子額定電壓、額定頻率下，軸上輸出額定功率時的轉子轉速，單位：r/min；(6)額定功率因數cosN：指電動機在額定運行時定子側的功率因數。(7)絕緣等級與溫升：絕緣材料的耐熱

8、等級，表明了電機允許的最高工作溫度。溫升是指電機運行時高出周圍環境的溫度值，我國規定環境最高溫度為40。(8)額定效率hN：指電機在額定狀態下運行時輸出的功率對定子輸入功率的比值；(9)轉子繞組額定電壓U2N：指定子繞組加額定電壓、轉子繞組開路時，滑環間的線電壓，單位：V；(10)轉子額定電流I2N：指電動機額定運行、轉子短路狀態下，滑環之間流過的線電流，單位：A。(11)定子繞組接法：可接成星形（Y）和三角形（）兩種。不能任意改變接法，否則會損壞電機。(12)防護等級：IP是外殼的防護等級標志符號，數字分別代表電機防固體和防水能力。其他銘牌數據額定輸出轉矩：7.1.5異步電動機工作原理 異步

9、電動機定子三相對稱繞組接三相電網，繞組中通入三相對稱電流，電機氣隙內產生圓形基波旋轉磁通勢（以同步轉速n1旋轉）。轉子導條與磁場有相對運動，導條中會感應出電動勢e。導條短路，有電流i產生。帶電導體在磁場中受力f，進而產生電磁轉矩。由左手定則可判斷轉子所受電磁轉矩與定子磁場的旋轉方向相同。異步電動機轉子旋轉速度n小于同步速nn1，-異步。TnNSifen17.2三相異步電動機轉子不轉、轉子繞組開路時的電磁關系 注意：轉子開路的三相異步電動機相當于副邊空載的三相變壓器，定子繞組對應于原邊繞組，轉子繞組對應于副邊繞組，所不同的是異步電動機的磁路中多了氣隙磁路。7.2.1規定正方向 分別是定子繞組的相

10、電動勢、相電壓和相電流。 分別是轉子繞組的相電動勢、相電壓和相電流。圖中為各自的正方向；將定、轉子空間坐標縱軸選在A相繞組的軸線上，并使+A1與+A2重合，這樣+A1、+A2也是定、轉子A相磁通的正方向。磁動勢、磁通和磁密都是從定子進入轉子為正方向。TnA1B1C1U1.I1.E1.E2.I2.U2.A2B2C2A1X1B1Z1C1Y1C2Y2A2B2X2Z2a12+A1207.2.2磁通和磁通勢 定子三相對稱繞組接三相對稱電源，定子繞組中流過三相對稱電流，產生圓形合成旋轉磁場。轉子繞組開路，轉子無電流，作用在磁路上只有定子磁通勢 。也叫勵磁磁動勢，此時的三相對稱電流也叫勵磁電流。1.勵磁磁通

11、勢勵磁磁動勢的特點（1）幅值（2）轉向（3）轉速：通入的電流的頻率w1（同步）I0：A1B1C1F0：+A1+B1+C1瞬間位置？A相電流最大B相電流最大C相電流最大勵磁磁動勢的特點（4）瞬間位置+A1 +A2+ja=0ow1時間相量I0.+jw1空間矢量F0.當wt-90o時，A相電流達到正的最大值wt-0o當wt-0o時，勵磁磁動勢位置？+A1 +A2a=0ow1F0.I0.時空相矢量圖wt-0o時間軸線和A相繞組軸線重合，A相電流相量與合成基波磁通勢空間矢量重合。2.主磁通與定子漏磁通定子勵磁磁通勢產生的磁場通過氣隙同時鏈著定、轉子繞組的磁通稱為主磁通，氣隙每極主磁通用F1表示；只鏈著定

12、子繞組的磁通稱為定子漏磁通，用FS1表示。漏磁通主要有定子槽部漏磁通和端部漏磁通。主磁通定子漏磁通轉子開路時主磁通與漏磁通路徑每極氣隙主磁通F1 定子勵磁磁通勢產生的主磁通F1所對應的氣隙磁密，是一個在氣隙空間上按正弦分布的旋轉磁密波，用空間矢量表示為 。暫不考慮主磁路里磁滯、渦流的影響，氣隙磁密與勵磁磁動勢應同方向。勵磁磁動勢的幅值所在處，該處氣隙磁密也為最大。7.2.3感應電動勢 氣隙每極主磁通F1在定轉子繞組感應的相電動勢有效值為 定轉子相電動勢之比叫電壓變比 轉子向定子折合感應電動勢相量的位置將+j軸與+A1 +A2重合，氣隙磁密矢量 一定領先感應電動勢 、 90o，感應電動勢 、 相位相同。+j+A1 +A2a=0ow1F0.I0.時空相矢量圖Bd.E1.E2.I0r.7.2.4勵磁電流 定轉子鐵心中產生的磁滯和渦流損耗，即鐵損耗需要有功功率。勵磁電流中不僅有無功分量建立磁場產生磁通F1，還有有功分量提供鐵損。此時氣隙磁密不再與勵磁磁動勢同方向。 +j+A1 +A2w1F0.I0.時空相矢量圖Bd.E1.E2.I0a.7.2.5電壓方程式 定子一相繞組的漏阻抗。 與變壓器類似，主感應電動勢也可以用阻抗壓降來代替： 為異步電機的勵磁阻抗為