第五章三相异步电动机基本工作原理和结构

1、第五章 三相异步电动机基本工作原理和结构5-1 三相异步电动机为什么会转，怎样改变它的极性？答：（1）电生磁：定子三相绕组通以三相正弦交流电流产生一个以同步速n1、转向与相序一致（顺时针方向）的旋转磁场。假定此瞬间旋转磁场极性由上到下（如图所示）（2）（动）磁生电：由电磁感应理论：静止的转子绕组切割定子旋转磁场而感应电动势，其方向由”右手发电机”定则确定，如图所示（转子上面三个导体为 ,下面三个导体为 ）。由于转子绕组自身闭合，便有电流通过，并假定电流与电动势同相（即为有功分量电流）。(3) 电磁力（矩）方向由”左手电动机”定则确定左），这些力对转轴形成电磁转矩（顺时针方向）Tem致）改变相序

2、即可改变三相异步电动机的转向。5-2 为什么异步电动机的转速一定小于同步转速？若转子电流和转子电动势之间有相位差，这里所有转子导体上的电磁力的方向是否都和转向相同，画图分析说明。 答： 由上题知，异步电动机的转向n与定子旋转磁场的转向n1相同，只有n<n1（异步电动机），即转子绕组与定子旋转磁场之间有相对运动，转子绕组才能感应电动势和电流，从而产生电磁转矩。若转速上升到n=n1，则转子绕组与定子旋转磁场同速、同向旋转，两者相对静止，转子绕组就不感应电动势和电流，也就不产生电磁转矩，电动机就不转了。 若转子电流和电动势有相位差，这时转子各导体所产生的电磁转矩方向不会全与转子转向相同，分析如

3、下：假定转子导体外的” 、×”表示电动势方向（由”右手发电机”定则确定），导体内的 、 表示电流方向，如图所示。图（a）为转子电流与电动势同相位，由”左手电动机”定则确定各导体在磁场中所受电磁力的方向，由小箭头表示，可见，电磁转矩方向与转向相同。图（b）为转子电流与电动势有相位差（如电流滞后电动势一相位角2，当正对着磁极轴线的转子导体电动势达最大值时，则电流达最大值的转子导体还在逆磁场旋转方向并距前述导体一空间电角度2的地方，同样可判得转子各导体在磁场中所受电磁力的方向，可见，转子大部分导体所产生的电磁转矩方向与转向。 E2 1 。 。I2 2 I2相同，只有小部分导体电磁转矩方向与

4、转向相反，因此，当转子电流与电动势的相位差时，电动机总电磁转矩将减小。5-3 试述“同步”和“异步”的含义？答： “同步”和”异步”是个相对概念，是指交流旋转电动机的转速n对旋转磁场的转速n1而言，若n= n1为同步电机，nn1为异步电机。5-4 何谓异步电动机的转差率？在什么情况下转差率为正，什么情况为负，什么情况下转差率小于1或大于1？如何根据转差率的不同来区别各种不同运行状态？答：异步电机转差率s 是指旋转磁场转速n1与转子转速 n之间的转速差（n1-n）与旋转磁s=场转速n1的比率，即当n< n1时，转差率为正（s>0），n> n1时转差率为负（s<0）；当n1

5、>n>0时，转差率s<1；当0>n>时，转差率s>1;当+>s>1 时为电磁制动运行状态，当1>s>0时为电动机运行状态，当0>s>-时为发电机运行状态。5-5 假如一台接到电网的异步电动机用其它原动机带着旋转，使其转速高于旋转磁场的转速，如图5-9所示，试画出转子导体中感应电动势、电流和相序的方向。这时转子有功电流和定子旋转磁场作用产生的转矩方向如何？如把原动机去掉，情况又会怎样？答：当转子由电动机驱动，且n>n1，此时转子导体以逆时针方向切割旋转磁场（相对切割速度为n-n1）,而感应电动势e2方向如图所示（由”右

6、手发电机”定则判定）,其相序由转子导体的切割方向决定，由于转子导体切割旋转磁场在时间上有先后顺序，如将先切割N极轴线的一相定义为U相，则后切割的那两相（互差1200空间电角度）分别为V相和W相，可见，其相序与转向相反，如图所示。如果电流i2与电动势e2同相（即有功分量电流），则转子有功电流和旋转磁场相互作用产生电磁力，并形成转矩Tem，由”左手电动机”定则判得，其方向与转子转向相反，为制动n1-nn1。s=性质转矩。实际上，此时电动机已处于发电运行状态（掉，转速将下降，不再大于n1了，这时因为已处于发电机运行的电机在旋转过程中，绕组电阻有铜损耗，通风、轴承、磨擦等有机械损耗，致使转速逐渐下降，

7、直至n<n1，电磁转矩方向反过来，这台电机重新在电网电源的支持下进入到电动机运行状态。n1 5-6（功率、相电压、线答：380/220V，Y/接线的三相异步电动机，每相绕组所受的电压均为220V，故当电源线电压为380V时定子绕组接成Y 接线，当电源电压为220V时，定子绕组接成形接线。采用这两种接线时，相电压U相同，均为220V；相电流I=U/Z相同；效率N、功率n1-n<0n1）。如果把原动机去cosN、功率PN及转速nN均相等，因在相同相电压下，cosN、PN、nN均取决于负载PN=3UIcosN就相同。唯一不cosN、就相同，因而，大小，当负载相同时，P、因数NNYl。 同

8、的是线电压Ul和线电流Il不等，lY5-7在绕线式异步电动机中，如果将定子三相绕组短接，并且通过滑环向转子三相绕组通入三相电流（如5-10所示）转子旋转磁场若为顺时针方向，这时电动机能转吗？转向如何？答： 电动机以逆时针方向旋转，原理如图所示：转子三相绕组通入三相正弦交流电流产生旋转磁场，转速为n1、转向为顺时针方向，并假定图示瞬间，转子磁场极性N、S如图所示（上面为N极，下面为S极，产生此极性的转子电流，右面三个导体为 ，左面三个导体为 ）。转子磁场旋转结果，在定子绕组中感应三相电动势, 方向如图所示（用”右手发电机”定则），由于定子三相绕组短接，便有三相电流流过，该电流的有功 分量(与电动

9、势同相)与转磁场相互作用，定子导体便受到图示方向力的 作用（由”左手电动机”定则判断）， 形成顺时针方向的转矩，它企图使 定子沿顺时针方向旋转。但由于定子 静止不动，它必对转子产生一个大小 相等的反作用力，对转轴形成一个逆 时针方向的转矩，使转子沿逆时针方向旋转。 5-8 假如一台星形接法的异步电动机，在运行中突然切断三相电流，并同时将任意两相定子绕组立即接入直流电源，这时异步电动机的工作状况如何，试用图分析之。答：A、B两相定子绕组通入直流电流If方向如图所示，它产生恒定方向的磁场（图示表示，方向向左）。由于转子惯性仍以原转向 （假定为顺时针方向）旋转，则转子导体便切割定子恒定磁场感应电动势

10、和电流（方向由”右手发电机”定则判定），此电流的有功分量与定子恒定磁场相互作用，转子导体受到图示方向力的作用，并形成逆时针方向的电磁转矩Tem5-9 一台三相异步电动机，P=4.5千瓦，Y/U=3U,I=INnN=1450转/分，试求：1 1 接成Y形或形时的定子额定电流；2 2 同步转速n1及定子磁极对数P；3 3 带额定负载时转差率sN；解： (1)Y接时： UN=380V60fnN=n1=p (2) (2)60f6050p=2.07n1450N磁极对数 取p=2同步转速IN=PN=4.5103=18.45A n1=60f6050=1500r/minp2s=(3) (3) 额定转差率 n1-nN1500-1450=0.0333n11500 5-1