交流异步电动机

三相交流异步电机河南油田人力资源开发中心目录第一部分、三相异步电动机分类和结构第二部分、三相异步电动机的工作原理第三部分、三相异步电动机的铭牌数据第四部分、三相异步电动机的选择第五部分、三相异步电动机的绕组一、电动机的分类电动机交流电动机直流电动机三相电动机单相电动机同步电动机异步电动机他励、并励电动机串励、复励电动机鼠笼式绕线式第一部分、三相异步电动机分类和结构二、三相异步电动机的结构转子定子风扇冷空气流罩壳（非驱动端）端盖（驱动端）第一部分、三相异步电动机分类和结构

第一部分、三相异步电动机分类和结构1.主要部件(1)定子

定子铁心、定子绕组、机座和端盖等。第一部分、三相异步电动机分类和结构

定子铁心由表面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成，这是为了减少涡流和铁心损耗。第一部分、三相异步电动机分类和结构

定子绕组——对称三相绕组。第一部分、三相异步电动机分类和结构

定子接线盒U1V1

W1W2U2V2U1V1

W1U2V2

W2星形(Y)联结U1V1

W1W2

U2V23~三角形(△)联结U1V1

W1W2

U2V23~第一部分、三相异步电动机分类和结构(2)转子转子铁心、转子绕组、转轴、风扇等。转子铁心由有硅钢片冲制、叠压而成，外圈均布孔，用于放置转子绕组。转子绕组绕线型：同定子绕组一样，对称三相绕组。笼型：铁芯槽内放铜条，端部用短路环形成一体。或铸铝形成转子绕组。特点：转子绕组自行闭合，不外接电力负载。第一部分、三相异步电动机分类和结构鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：鼠笼式：

结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。绕线式：

结构复杂、价格较贵、维护工作量；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。第一部分、三相异步电动机分类和结构鼠笼第一部分、三相异步电动机分类和结构绕线式第一部分、三相异步电动机分类和结构ABCabc定子转子集电环第一部分、三相异步电动机分类和结构（3）气隙异步电动机的定转子之间必须有一个气隙。异步电动机的气隙很小，一般为0.2-2mm。1.旋转磁场一、旋转磁场1、旋转磁场的产生转子在旋转磁极的作用下转动示意图。第二部分、三相异步电动机的工作原理n0n0×

××

×NS在三相异步电动机中，旋转磁极由三相电流通过三相对称绕组产生旋转磁场代替。第二部分、三相异步电动机的工作原理对称：三相对称负载空间对称分布U1V2W1V1W2(•)电流出()电流入U2第二部分、三相异步电动机的工作原理U2V1W2U1V2W1U1U2V2W1V1W2AU2V2W1V1W2三相对称绕组通入三相对称电流就形成旋转磁场。NSSN第二部分、三相异步电动机的工作原理第二部分、三相异步电动机的工作原理▲极对数（p）的概念：2、旋转磁场的转速旋转磁场转速

n0

—同步转速如何改变旋转磁场的转速？以Y型接法为例，当每相绕组只有一个线圈时，按右图放入定子槽内，合成的旋转磁场只有一对磁极，则极对数为1。即p=1U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W1W2i3i1i2第二部分、三相异步电动机的工作原理以Y型接法为例，将每相绕组都改用两个线圈串联组成。放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。即

p=2

U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3i2W2V4U1V1W1U2V2W3U3U4V3W4i1i3

三相绕组

四极旋转磁场第二部分、三相异步电动机的工作原理第二部分、三相异步电动机的工作原理电流变化一周

→

旋转磁场转一圈电流每秒钟变化50周

→

旋转磁场转50圈→

旋转磁场转3000圈电流每分钟变化(50×60)周p=1

时：电流变化一周

→

旋转磁场转半圈电流每秒钟变化50周

→

旋转磁场转25圈→

旋转磁场转1500圈电流每分钟变化(25×60)周p=2

时：第二部分、三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的同步转速600pfn=min）r/(

p12

3456n0/(r/min)300015001000750600500

f=50Hz

时，不同极对数时的同步转速如下:同步转速p为任意值时：第二部分、三相异步电动机的工作原理重要公式！★三相异步电动机的同步转速与哪些因素有关?

旋转方向：取决于三相电流的相序。3、旋转磁场的转向旋转磁场是沿着：U1V1W1U1U2V1V2W2W1i1i2L1L2L3U1U2V1V2W1W2i3i1i2ImOti3i1→U1，i2→V1，i3→W1第二部分、三相异步电动机的工作原理与三相绕组中的三相电流的相序：L1→

L2→

L3一致，通入超前电流的绕组→通入滞后电流的绕组。旋转磁场是沿着：U1W1V1U1U2V1V2W2W1L1L2L3U1U2V1V2W1W2i2i1i3i1→U1，i2→W1，i3→V1任意对调两根电源进线，磁场反转。第二部分、三相异步电动机的工作原理

2.转动原理：

NS1、电磁转矩的产生▲

用右手定则判断转子绕组中感应电流的方向▲

用左手定则判断转子绕组受到的电磁力的方向电磁力→电磁转矩TT与n0同方向。

工作原理示意图第二部分、三相异步电动机的工作原理

二、转子转动原理2、电动机转速n和旋转磁场同步转速n0的关系电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但

异步电动机无转距转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流提示：如果第二部分、三相异步电动机的工作原理

3、转差率S异步电动机运行中:S=0.01~0.07转差：旋转磁场的同步转速n0和电动机转速n之差。转差率（S）：转差与n0的比值。

电动机起动瞬间：n=0，S=1（转差率最大）第二部分、三相异步电动机的工作原理n=(1-s)n0重要公式！p60f(1-s)=★三相异步电动机转子转速与哪些因素有关

?方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转正转反转ABCM3~电源ABC电源第二部分、三相异步电动机的工作原理4、电机旋转方向旋转方向：取决于三相电流的相序M3~★如何改变三相异步电动机的转向？三、三相异步电动机的工作原理对称三相绕组通入对称三相电流旋转磁场(磁场能量)磁场切割转子绕组转子绕组中产生e和i转子绕组在磁场中受到电磁力的作用转子旋转起来机械负载旋转起来三相交流电能输出机械能量第二部分、三相异步电动机的工作原理四、三相异步电动机的转矩及机械特性第二部分、三相异步电动机的工作原理1、电磁转矩

T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力对于转轴所形成的转距之总和，是反映电动机做功能量的一个量。转矩公式：由此可见，转矩T与每相电压U1的平方成正比，所以电压波动对转矩的影响很大。此外转矩T还受转差率s、转子电阻R2的影响。第二部分、三相异步电动机的工作原理2、机械特性：在电源电压U1

及转子电阻R2

一定时，转矩T与转差率S的关系曲线T=f（s）或转速n与转矩T的关系曲线n=f（T），称为电机的机械特性曲线。研究机械特性的目的是为了分析电动机的运行性能。第二部分、三相异步电动机的工作原理（1）机械特性曲线：

T=f（s）额定转矩TN最大转矩Tmax启动转矩Tst10启动时n=0第二部分、三相异步电动机的工作原理

n=f（T）0s=0s=1第二部分、三相异步电动机的工作原理机械特性的软硬硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。

不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。硬特性软特性第二部分、三相异步电动机的工作原理（3）三个重要转矩：额定转矩TN：电机在额定电压下，以额定转速nN

运行，输出额定功率PN时，电机转轴上输出的转矩。（牛顿•米）重要公式！第二部分、三相异步电动机的工作原理最大转矩Tmax：电机带动最大负载的能力。如果负载转矩TL>Tmax电动机将会因带不动负载而停转（闷车），此时电流上升6-7倍，电机严重过热，以致烧毁。过载系数

一般三相异步电动机的过载系数：λ=1.8-2.2U1—电源电压X20—转子漏磁感抗第二部分、三相异步电动机的工作原理启动转矩Tst

：电动机启动时的转矩

（n=0，s=1）。Tst表示电动机带载起动的能力。若Ts

t>TL。电动机能起动，否则将起动不了。当电源电压降低时，Tst会减小。当转子电阻适当增大时，Tst会增大；当Tst=

Tmax

，继续增大转子电阻，Tst会减小。R2—转子电阻U1—电源电压X20—转子漏磁感抗第二部分、三相异步电动机的工作原理（4）总结：启动：Tst>TL(负载转矩)，电机启动转速n，转矩T，达到b点，转矩达最大Tmax

，转速n继续，T，沿bc走。达到c点，T=TL，转速n不再上升，稳定运行。若TL

（则T<TL）

nsI2Tn。0s=0s=1abc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。第二部分、三相异步电动机的工作原理由图可见，运行中电机负载转矩一旦超过最大转矩或接近最大转矩但遇电压波动时，都可能引起电机转速急剧下降，而停止下来。0s=0s=1abc★为什么三相异步电动机不能在最大转矩处或接近最大转矩处运行？

转速急剧下降第三部分、三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌图片第三部分、三相异步电动机的参数及铭牌

三相异步电动机型号Y132S－6

功率3kW

频率

50Hz电压380V

电流7.2A

联结Y转速960r/min

功率因数0.76

绝缘等级

B1.型号

Y132S－6Y系列异步机机座中心高度机座长度代号

2p=6→n0=1000r/min2.额定功率PN

PN=3kW→转子轴上输出的机械功率磁极数4.额定电流IN

IN=7.2A→定子三相绕组的额定线电流6.额定转速nN电机在额定电压、额定负载下运行时的转子转速。5.联结方式通常三相异步电动机3kW以下联结成星形；4kW以上联结成三角形。3.额定电压UN

UN=380V→定子三相绕组应施加的线电压第三部分、三相异步电动机的参数及铭牌8.绝缘等级指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为A、E、B、F、H五级，A级最低(105ºC)，H级最高(180ºC)。7.额定功率因数cosN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。实用中应选择合适容量的电机，防止“大马”拉“小车”的现象。（cos=p有/p总）第三部分、三相异步电动机的参数及铭牌9、允许温升★是指电动机在工作时，在规定环境温度下，电动机各部分允许超出周围环境温度的最大数值，即允许最高温度减去规定的环境温度。例如：周围环境温度35℃，电动机温升标明为60℃，说明电动机的工作温度最高可达95℃。第三部分、三相异步电动机的参数及铭牌10、异步电动机产品名称代号产品名称异步电动机绕线式异步电动机防爆型异步电动机高起动转矩异步电动机新代号汉字意义老代号Y异步异绕异爆异起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQO第三部分、三相异步电动机的参数及铭牌第三部分、三相异步电动机的参数及铭牌第三部分、三相异步电动机的参数及铭牌第三部分、三相异步电动机的参数及铭牌1、功率的选择功率选得过大不经济（轻载时功率因数很低），功率选得过小电动机容易因过载而损坏。（1）对于连续运行的电动机，所选功率应等于或略大于生产机械的功率。（2）对于短时工作的电动机，允许在运行中有短暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。第四部分、三相异步电动机的选择2、种类和型式的选择（1）种类的选择一般应用场合应尽可能选用鼠笼式电动机。只有在需要调速、不能采用鼠笼式电动机的场合才选用绕线式电动机。（2）结构型式的选择根据工作环境的条件选择不同的结构型式，如开启式、防护式、封闭式电动机。第四部分、三相异步电动机的选择3、电压和转速的选择根据电动机的类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。Y系列鼠笼电动机的额定电压只有380V一个等级。大功率电动机才采用3000V和6000V。第四部分、三相异步电动机的选择4、接线方法的选择通常三相异步电动机3kW以下联结成星形；4kW以上联结成三角形。星形接法，加在每相定子绕组上的电压只有三角形的

,启动电流和转矩也只有三角形的1/3。第四部分、三相异步电动机的选择一、三相异步电动机的启动第五部分、三相异步电动机的控制1、起动电流Ist：中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5-7倍。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↑。频繁起动时造成热量积累，电机过热影响大电流使电网电压降低，影响其他负载工作第五部分、三相异步电动机的控制2、三相异步机的起动方法：（1）直接起动。又叫全压启动，如电网容量足够大，电动机功率又不大，而且启动时间也短（几分之一秒），可以采用直接启动。一般，二三十千瓦以下的异步电动机采用直接起动。

第五部分、三相异步电动机的控制（2）降压起动三相鼠笼式异步电动机降压启动时，要求电动机在空载或轻载时启动，是因为电压下降后，电机启动力矩大为降低。①定子串电阻（电抗）启动方法：启动时在定子电路串入电阻，以降低定子绕组上的电压和电流。特点：启动时电阻中要消耗电能，故较少才用用。第五部分、三相异步电动机的控制②Y－降压起动方法：电机启动时，定子绕组接成星形，降低启动电压，限制启动电流；待启动后再改接成三角形，使电机全压运行。适用：绕组连接成三角形运行的异步电动机。特点：异步电动机Y–

降压启动时，每相定子绕组上的启动电压是正常工作电压的，启动电流和启动转矩也只有三角形的1/3，所以只适用于轻载或空载下启动。第五部分、三相异步电动机的控制③自耦降压起动（补偿器启动）方法：是指电动机启动时利用自耦变压器来降低加在电机定子绕组上的启动电压，带启动正常后，再是电动机和自耦变压器脱离，从而全压下正常运行。分类：手动控制补偿器降压启动按钮接触器补偿器降压启动特点：启动转矩、电流可调，成本高，适用正常连接方法为Y接法，且容量较大的电动机降压启动。第五部分、三相异步电动机的控制3、绕线式三相异步机的起动方法（1）转子串电阻启动特点：转子串入电阻启动，转子绕组中的电流大为降低，同时定子绕组中的启动电流也相应减小，同时启动转矩也增加了。用途：适用于启动频繁，要求时间短和重载启动的机械设备。R2—转子电阻U1—电源电压X20—转子漏磁感抗第五部分、三相异步电动机的控制（2）转子串频敏变阻器启动特点：在转子回路中串入频敏变阻器进行启动，其频敏变阻器的特点是它的电阻值随着转速的上升而自动地、平滑地减小，使电动机能平稳地启动。用途：由于频敏变阻器的功率因数低（小于0.75），故启动转矩小，因此适用轻载，要求启动平稳的设备。第五部分、三相异步电动机的控制

1、异步电动机调速的方法①改变电源频率f1交-直-交改变电源频率f1调速，可以平滑无级调速，调速范围宽、效率高，而且能够充分发挥三相异步电动机的优点。缺点是变频系统复杂，成本较高。其应用前景看好，随着晶闸管变频技术的日益完善，有逐步取代直流电动机调速系统的趋势。★交—直—交变频调速系统有何优缺点？应用前景如何？

第五部分、三相异步电动机的控制②改变磁极对数P其中改变异步电动机的磁极对数P（定子绕组的连接方式）来调速称为变极调速。磁极对数可改变的电动机称为多速电动机（大多为双速）。它是有级调速,

只能做到一级一级地改变转速，而不是平滑调速。

双速三相异步电动机调速时，将定子绕组由原来的△接法改接成YY接法，可使电动机的极对数减少一半，使转速增加一倍，调速方法适合于拖动恒功率性质的负载。

第五部分、三相异步电动机的控制③改变转差率S在绕线式电动机的转子电路中接入一个调速电阻，改变电阻的大小，就可得到平滑调速。譬如增大调速电阻，S上升，而转速n下降。优点是调速方便、效率很高，功率因数高

，广泛引用于起重设备。三、三相异步电动机的制动第五部分、三相异步电动机的控制电机切断电源后，能使电动机迅速停转的措施叫制动控制。好处：采用制动控制可缩短电动机的停车时间，定位准确，满足生产工艺要求。

1、机械制动是利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的方法。电磁抱闸制动：在起重机械上广泛使用。电磁离合器制动三、三相异步电动机的制动第五部分、三相异步电动机的控制

2、电力制动电机切断电源后，产生一个和电机实际旋转方向相反的电磁力矩，迫使电动机迅速停转的制动方法。反接制动能耗制动电容制动发电制动（再生制动）第五部分、三相异步电动机的控制

（1）反接制动方法：依靠改变电动机定子绕组的电源相序来产生制动力矩，迫使电机迅速停转。特点：能耗大，只适合不经常制动的场合。为保证制动后，电机不反转，利用速度继电器来立即自动切断电源。反接制动时，旋转磁场与转子相对转速很高，转差率S>1，导致定子绕组制动电流很大，约为额定电流的10倍。M3~...第五部分、三相异步电动机的控制

（2）能耗制动方法：当电动机切断电源后，立即在定子绕组的任意两相中通入直流电，迫使电机迅速停转。原理：如图NSnn1=0FFM3~+-R第五部分、三相异步电动机的控制

（3）发电制动方法：①当转子转速n超过旋转磁场转速n0时，转矩也就是制动的。如起重机快速下放重物时重物推动转子使n>n0，重物受制动而等速下降。这时电动机转入发电运行。将重物的位能转换为电能反馈到电网中。②另外，当将多速电动机从高速调到低速的过程，也将进入发电制动状态。定子绕组图片第六部分、三相异步电动机的绕组定子线圈绕组定子槽线圈是构成绕组的最基本单元，它是用绝缘导线按一定的形状绕制而成。多个线圈连接成一组就称为线圈组；由多个线圈或线圈组按一定规律连接在一起形成绕组。圈边首端尾端两匝线圈下面用实例介绍绕组的常用术语：定子铁心槽数（z

）磁极对数（p

）极距（τ）电角度线圈节距（y

）相数（m

）每极每相槽数相数（q

）等

。第六部分、三相异步电动机的绕组一、三相单层绕组例如：z=12，p=1，m=3，y=。1、每极每相槽数q

z2pmq==122×1×3=2123456789101112定子槽SNU1U2一相绕组接线图（单层）第六部分、三相异步电动机的绕组2、电角度：定子导体每经过一对磁极其电动势完成一个交变周期，电动势的相位变化360°

，这种交变电动势或电流在交变过程中所经历的角度就成为电角度。

电角度=P×360°=1×360°=360°第六部分、三相异步电动机的绕组式中360°是机械角度：一个圆周对应的几何角度。SN123456789101112U1简化的一相绕组接线图（单层）U2

3、极距

：相邻两磁极中心线间的距离（槽数）。★或沿定子铁心内圆方向，每个磁极所占的定子槽数。

z2p==122×1=6第六部分、三相异步电动机的绕组

4、线圈节距y

：线圈两圈边之间的距离（槽数）。当y=，称为整距绕组。当y＜，称为短距绕组。

z2py===122×1=6SN123456789101112U1U2yV1V2第六部分、三相异步电动机的绕组当q＞1——分布绕组。当q=1——集中绕组。SN123456789101112U1U2V1V2W1W2三相单层整距分布绕组接线图第六部分、三相异步电动机的绕组例如：z=12，p

=1，m

=3，y

=5。

由计算得：

q=2，α=30°，y＜。二、三相双层绕组NS123456789101112串联U1U2※实线为外层线圈边，虚线为内层线圈边。第六部分、三相异步电动机的绕组(1)极数转子极数=定子极数因为：转子中的电动势和电流是感应出来的。三、

鼠笼绕组NSSNNS如果两者不相等，则转子转不起来。×