城市轨道交通车辆电机（第2版）课件：三相交流鼠笼式异步电动机的工作原理

三相交流鼠笼式异步电动机的工作原理复习旧课3.3旋转磁场一、旋转磁场的产生二、旋转磁场的旋转方向三、旋转磁场的旋转速度

ωt=0ºωt=60ºωt=120ºωt=180ºωt=240ºωt=300ºωt=360ºiUiViWiωt060º120º180º240º300º360ºiUiViW结论1:在三相异步电机的三相定子绕组中通入三相交流电就可以在绕组内获得旋转磁场!*

P=1,电流变化一个周期，旋转磁场在空间转过360°.iW问题1:如何在定子内获得旋转磁场?iUiViWiωt060º120º180º240º300º360ºiUiViW问题2:如何改变旋转磁场的旋转方向?结论2:对调任意两相定子绕组与电源的接线，就可实现反转。在VVVF逆变器中，改变半导体开关的触发顺序，即可改变电源的相序就可以使旋转磁场反向iUiViWiωt060º120º180º240º300º360ºiUiViW问题3:如何改变旋转磁场的旋转速度?交流电源变化一周（变化360o电角度），磁场旋转一周（转360o机械角度）！P=1iUiViWiωt060º120º180º240º300º360ºP=1电源频率提高，磁场旋转速度加快iWiUiViW问题3:如何改变旋转磁场的旋转速度?iUiViWiωt060º120º180º240º300º360º问题3:如何改变旋转磁场的旋转速度?电源频率降低，磁场旋转速度减慢P=1n1=60f1n1

：磁场旋转速度(转/分)f1：电源频率(周/秒Hz)iUiViWiωt060º120º180º240º300º360ºiUiWiVP=2每相使用两个绕组：问题3:如何改变旋转磁场的旋转速度?iUiViWiωt060º120º180º240º300º360ºiUiWiVωt变化2周磁场旋转1周磁场旋转速度与磁极对数成反比问题3:如何改变旋转磁场的旋转速度?iUiViWiωt060º120º180º240º300º360º磁场转速f电源频率p磁极对数结论三问题3:如何改变旋转磁场的旋转速度?三相鼠笼异步电机的结构YBZXAC转子定子铁心定子绕组（三相）机座空隙转轴引入新课异步电机外部由定子铁心和定子绕组组成，在定子的三相绕组内通入三相交流电，就会产生了旋转磁场，异步电机内部由转子铁心和转子绕组组成，异步电机转子是如何、转起来的呢？讲授新课三相鼠笼式异步感应电动机的工作原理

14异步电机演示模型现象：线圈跟着磁铁转,且旋转方向一致；但线圈与磁铁的转速不一样，。NSNS15磁铁闭合线圈e方向用右手定则确定f方向用左手定则确定磁场旋转1.转动原理16磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线长磁感应强度切割速度（右手定则）闭合导线产生电流

i（左手定则）通电导线在磁场中受力1.转动原理171.线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致

结论：2.线圈比磁场转得慢异步18NSeiffNSeiff磁铁反转时,线圈跟着磁铁反转。旋转磁场的转向决定电动机的转向。定子绕组通电转子导体（闭合）切割磁力线产生感应电动势及感应电流带电的转子导体在磁场中受力（左手定则）旋转磁场（转速为n1）转子导体受到电磁转矩T的作用转子转动起来，且与旋转磁场同方向，转速为n，n<n1异步电动机的转动原理：YBZXACTn1n20异步如果线圈与磁铁的转速一样，导线就没有切割磁力线运动了！没有感应电动势e与感应电流i

没有力f的产生！什么时候（感应）电流最大呢？n=0的时候，线圈切割磁力线的速度最大！异步电动机在起动时（感应）电流最大。NSeiff电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速:nn=电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但

异步电动机1nn<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）转子无电流提示：如果1转子慢下来转差率:为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差与同步转速的比值。即：一般地转速差：同步转速和电动机转速之差。即：∆n=n1-n转差率s是异步电动机运行的一个重要物理量。根据s的正负和大小可以判断出异步电动机的运行状态。当0＜s＜1时，为电动机电动运行状态；当s=1时，为电动机的起动状态；当s＜0时，为电动机的发电机运行状态；当s＞1时，为电磁制动状态。转速（转差率）与电动机运行状态之间关系可如图所示起动时：n=0,△n=n0转差率:●起动时:●额定运行时:转子转速n——

转子电磁感应最强n↑→△n↓→转子电磁感应消失→转子电磁感应减弱→n↑→n=n1→电磁转矩T=0n

＜n1→

n↓n=0，s=1sN=0.01~0.09s=n1－nn1×100%●理想空载时:n=n1，s=0●正常运行时:0＜n＜n1，1＞s＞0异步！

三相异步电机的四象限运行正向电动机状态：●

n与Tem

同方向●

0＜n＜n1

●1＞s＞0nTemO发电机状态：●

n与Tem

反方向●

n＞n1●s＜0电磁制动状态：●

n与Tem

反方向●

n＜0●

s＞1反向电动机状态异步电机的各种运行状态

状态制动状态堵转状态电动机状态理想空载状态发电机状态转子转速转差率n＜0

s＞1n=0s=10＜n＜n1

1＞s＞0n=n1s=0n＞n1s＜0转子转速亦可由转差率求得

例：一台三相异步电动机，其额定转速

nN=975r/min，电源频率f1=50Hz。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知：n1=1000r/min,即p=3额定转差率为转差率

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