異步電動機的原理Part1Part2Part3INDEXPart5三相異步電動機的作用與分類三相異步電動機的結構及各部件作用三相異步電動機的銘牌數據三相異步電動機的調速LiCheng7/15Part4三相異步電動機的工作原理異步電動機的作用與分類Part1異步電動機作用：異步電動機主要用作電動機，拖動各種生產機械；它具有結構簡單、容易制造、價格低廉、運行可靠、堅固耐用、運行效率較高且使用性強但功率因數較差。異步電動機分類：

異步電動機的種類很多，從不同的角度看，有以下三種分類方法；1）按定子相數分：

有單相異步電動機、兩相異步電動機及三相異步電動機。2）按轉子結構分：

有繞線式異步電動機和鼠籠式異步電動機。其中鼠籠式異步電動機又包括単鼠籠異步電動機、雙鼠籠異步電動機及深槽式異步電動機。3）按有無換向器分：

有無換向器異步電動機和換向器異步電動機。4）此外按定子繞組上所加電壓大小分：

有高壓異步電動機、低壓異步電動機。從其他角度看，還有高啟動轉矩異步電動、高轉差率異步電動機和高轉速異步電動機等等。Part2三相異步電動機的結構及各部件作用如下圖所示，圖a是一臺鼠籠式三相異步電動機、圖b的結構圖。它主要由定子和轉子兩大部分組成，定子、轉子中間是氣隙。此外還有端蓋、軸承、機座、風扇等部件。三相鼠籠式異步電動機結構圖三相繞線式異步電動機結構圖圖a圖b異步電動機的定子異步電動機的定子由機座、定子鐵心和定子繞組三部分組成。定子鐵心：

是電動機磁路的一部分，裝在機座里。為了降低定子鐵心里的鐵損耗，定子鐵心用0.5mm厚點的硅鋼片疊壓而成，在硅鋼片的兩面涂上絕緣漆。如圖3定子槽：

在定子鐵心內圓上開有槽，槽內放置定子繞組（也較電樞繞組）。如圖4氣隙：

異步電動機的氣隙比同容量的直流電動機小得多，在中、小型異步電動機中，氣隙一般為0.2~1.5mm。三相異步電動機的結構及各部件作用Part2異步電動機的轉子：

異步電動機的轉子式由鐵心、轉子繞組和轉抽組成的，轉子鐵心也是電動機磁路的一部分，它用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。轉子的槽型又有以下幾種類型如圖a三相異步電動機的結構及各部件作用Part2圖a轉子Part3根據不同的冷卻方式和保護方式，異步電動機有開啟式、防護式、封閉式、防爆式幾種。防護式異步電動機能夠防止外界的雜物落入電機內部，并能在與垂直線程45°的任何方向防止水滴、鐵銷掉入電機內部。這種電機的冷卻方式是在電動機的轉軸上裝有風扇，冷空氣從端蓋的兩端進入電動機，冷卻定、轉子以后再從機座旁邊出去。

封閉式異步電動機是電動機內部的空氣和機殼外面的空氣彼此相互隔開。電動機內部的熱量通過機殼的外表面散出去。未來提高散熱效果，在電動機外面的轉軸上裝風扇和風罩，并在機座的外表面鑄造出許多冷卻片。這種電機多用在灰塵較多的場所。

防爆式異步電動機一種全封閉電動機，它把電動機內部和外界的易燃、易爆氣體隔開，多用于有汽油、酒精、天然氣、煤氣等易燃性氣體場所。異步電動機的銘牌數據異步電動機的銘牌數據Part3三相異步電動機的銘牌:

用來標記電機的型號及額定的數據等。

型號：電機產品的型號，一般采用大寫印刷體的漢語拼音和阿拉伯數字組成。其中漢語拼音是根據電機的全名稱選擇有代表意義的漢子，再用該漢子的第一個拼音字母組成。舉例說明如圖a：圖a我國生產的異步電動機種類很多。下面列出一些常見的產品系列：Y系列為小型鼠籠全封閉自冷式三相異步電動機，用于金屬切削機床、通用機械、礦山機械、農業機械等，也可用于拖動靜止負載或慣性較大的機械，如壓縮機、傳送帶、磨床、錘擊機、小型起重機、運輸機械等。

JQ2和JQO2系列：是高啟動轉矩異步電動機，用于啟動靜止負載和慣性負載較大的機械上。JQ2是防護式，JQO2是封閉式的。

JS系列：是中型防護式三相鼠籠異步電動機。

JR系列：是防護式三相繞線式異步電動機，用在電源容量小、不用同容量鼠籠式電機啟動的生產機械上。

JSL2和JRL2系列：是中型立式水泵用的三相異步電動機，其中JSL2是鼠籠式，JRL2是繞線式。

JZ2和JZR2系列：是起重和冶金用的三相異步電動機，JZ2是鼠籠式，JZR2是繞線式。

JD2和JDO2系列：是防護式和封閉式都速異步電動機。

BJO2系列：是防爆式鼠籠異步電動機。

JPZ系列：是旁磁式制動異步電動機。

JZZ系列：是錐形轉子制動異步電動機。

JZT系列：是電磁調速異步電動機。其它類型異步電動機亦可參閱產品目錄.異步電動機的銘牌數據Part3額定值：

異步電動機的額定值包含以下內容。1）額定功率Pn——指電動機在額定運行時軸上輸出的功率，單位KW2）額定電壓Un——指電動機在額定運行狀態下定子繞組上的線電壓，單位V3）額定電流In——指電動機在定子繞組上加額定電壓、軸上輸出額定功率是，定子繞組中的線電流，單位為A4）額定頻率F1——我國規定工業用電的頻率是50Hz。異步電機定子邊的量加上1表示，轉子邊的量加2表示。5）額定轉速nN——指電動機定子額定頻率的額定電壓，且軸邊輸出額定功率是電機的轉速，單位人r/min6）額定功率因數cos&——指電機在額定負載時，定子邊的功率因數。7）絕緣等級與溫升——各種絕緣采蓮耐溫的能力的不一樣，按照不同的耐溫能力，絕緣材料科分為一定等級。Part3異步電動機的銘牌數據異步電動機的工作原理Part41)

旋轉磁場

定子三相繞組通入三相交流電即可產生旋轉磁場。當三相電流不斷地隨時間變化時，所建立的合成磁場也不斷地在空間旋轉，如下圖a所示。旋轉磁場的旋轉方向與三相電流的相序一致，任意調換兩根電源進線，則旋轉磁場反轉若定子每相繞組由P個線圈串聯，繞組的始端之間互差360°/P，將形成P對磁極的旋轉磁場。

旋轉磁場的轉速（同步轉速）可用下式表示：圖a定子旋轉磁場旋轉切割轉子繞組，轉子繞組產生感應電動勢，其方向由“右手螺旋定則”確定。由于轉子繞組自身閉合，便有電流流過，并假定電流方向與電動勢方向相同，如右圖：

轉子繞組感應電流在定子旋轉磁場作用下，產生電磁力，其方向由“左手螺旋定則”判斷。該力對轉軸形成轉矩(稱電磁轉矩)，并可見，它的方向與定子旋轉磁場(即電流相序)一致，于是，電動機在電磁轉矩的驅動下，順著旋轉磁場的方向旋轉，且一定有轉子轉速。有轉速差是異步電動機旋轉的必要條件，異步的名稱也由此而來。異步電動機的工作原理Part4

圖a電動機長期穩定運行時，電磁轉矩T和機械負載轉矩T2相等，即T=T2。2)

轉差率

旋轉磁場的同步轉速和電動機轉子轉速之差與旋轉磁場的同步轉速之比稱為轉差率。描述轉子轉速與旋轉磁場轉速相差的程度。三相交流異步電動機在正常運行范圍內，異步電動機的轉差率很小，僅在0．01--0．06之間。異步電動機的工作原理Part4三相異步電動機的調速1)三相異步電動機的降定子電壓調速Part5根據三相異步電動機降低定子電源電壓的人為機械特性，在同步轉速n1不變的條件下，電磁轉矩

降低電源電壓可以降低轉速，定子電壓為

Un,U1,U2

(且

)的機械特性如圖a所示。對于恒轉矩負載，在不同電壓下的穩定運行點為

A、B、C

；對于泵類負載，在不同電壓下的穩定運行點為A

、B

、C

。可見，當定子電壓降低時，穩定運行時的轉速將降低（

或

）從而實現了轉速的調節。變速原理

圖a2)繞線式異步電動機轉子回路串電阻調速由三相異步電動機轉子回路串電阻的人為機械特性在同步轉速n1

和最大轉矩T1

不變的條件下，臨界轉差率

Sm與轉子回路串電阻值

r2+R成正比，即

,改變轉子回路串入的電阻值R，可以改變臨界轉差率，即降低了轉速，其機械特性如圖a所示。對于恒轉矩負載

一定時，轉子回路串入電阻

R（

）越大，臨界轉差率越大（

）,則轉速越低（

）,從而實現了轉速的調節。三相異步電動機的調速Part5變速原理圖a3)電磁轉差離合器調速調速原理及機械特性電磁轉差離合器是一個鼠龍式異步電動機與負載之間的互相連接的電器設備如圖a所示，電磁轉差離合器主要由電樞和磁極兩個旋轉部分組成，電樞部分與三相異步電動機相連，是主動部分電樞部分相當于由無窮多單元導體組成的鼠籠轉子，其中流過的渦流類似于鼠籠式的電流。磁極部分與負載聯接是從動部分，磁極上勵磁繞組通過滑環，電刷與整流裝置連接，由整流裝置提供勵磁電流。電樞通常可以裝鼠籠式繞組，也可以是整塊鑄鋼。電樞與磁極之間有一個很小的氣隙約0.5mm。電磁轉差離合器的工作原理與異步電動機的相似。當異步電動機運行時，電樞部分隨異步電動機的轉子同速旋轉，轉速為

，轉向設為逆時針方向。若磁極部分的勵磁繞組通入的勵磁電流

時，磁極的磁場為零，電樞與磁極二者之間既無電的聯系又無磁的聯系，無電磁轉矩產生，磁極及關聯的負載是不會轉動的，這時負載相當于與電機“離開”。若磁極部分的勵磁繞組通入的勵磁電流

時，磁極部分則產生磁場，磁極與電樞二者之間就有了磁的聯系。由于電樞與磁極之間有相對運動，電樞鼠籠式導體要適應電動勢并產生電流，用右手法則可判定適應電流的方向如圖b所示。電樞載流導體受磁極的磁場作用產生作用于電樞上的電磁力

和電磁轉矩

，用左手定則可以判定

的方向與電樞的旋轉方向相反，是制動轉矩，它與作用在電樞上三相異步電動機的調速Part5的輸入轉矩

相平衡。而磁極部分則受到與電樞部分大小相等的，方向相反的電磁轉矩，也就是逆時針方向的電磁轉矩

。在它的作用下，磁極部分的負載跟隨電樞轉動，轉速為

，此時負載相當于被“合上”，而且負載轉速

始終小于電動機轉速

,即電樞與磁極之間一定要有轉差

。這種基于電磁適應原理，使電樞與磁極之間產生轉差的設備稱為電磁轉差離合器。由于異步電動機的固有機械特性較硬，可以認為電樞的轉速

是恒定不變的，而磁極的轉速

取決與磁極繞組的電流

的大小。只要改變磁極電流

的大小，就可以改變磁場的強弱，則磁極和負載轉速

就不同，從而達到調速的目的。(a)

結構圖

(b)

原理圖三相異步電動機的調速Part54)繞線式異步電動機的串級調速

串級調速原理前述繞線式異步電動機轉子回路串電阻調速時，在轉子回路產生轉差功率損耗

，且轉速越低，轉差率越大，轉差功率損耗越大，效率就越低，而且完全消耗在轉子電阻上。三相繞線式異步電動機的串級調速，就是在轉子回路中不串入電阻，而是串入一個可控的轉子外加電壓

，其頻率與轉子頻率f

相同，其相位與轉子電勢

反向或同相。其工作原理圖如圖a所示。其轉子一相的等值電路如圖b所示，當圖a串級調速原理圖圖b

轉子串電勢等值電路與反相與同相三相異步電動機的調速Part5某一瞬間電勢的極性

與

反相或同相時，有轉子回路電流為式中“–”號表示

與

反相，“+”號表示

與

同相。異步電動機的電磁轉矩T為在負載轉矩

Tl一定的條件下，若轉子串入

與

反相，則直到

，這時電動機就減速到一定的轉速下穩定運行，而提供

的裝置通過轉子電路吸收電能。同理，若轉子串入

與

同相，可分析