异步电动机的应用非常广泛：
在工业方面：中、小型轧钢设备，机床、轻工机械、
起重机械，矿山机械等。
在农业方面：脱粒机、粉碎机、排灌机械及加工机械。
在家用电器方面：电风扇、空调机、洗衣机、电冰箱等。
电动机的作用是将交流电能转换成机械能,电动机分交流电动机和直流电动机两大类。
1,交流电动机按电机定子相数分三相异步电动机、两相异步电动机、单相异步电动机。
2,按电机的转子结构分笼型异步电动机,绕线型异步电动机
1 三相异步电动机的构造
V’
V
W’
U’
U
W
三相异步机的结构定子转子电动机的外形
1 三相异步电动机的构造三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成 。 此外,还有端盖,机座,轴承,风扇等部件 。三相异步电动机的基本结构示意图三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成 。 此外,还有端盖,机座,轴承,风扇等部件 。
端盖机座三相异步电动机的基本结构示意图三相异步电动机的基本结构示意图三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成 。 此外,还有端盖,机座,轴承,风扇等部件 。
定子三相异步电动机的基本结构示意图三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成 。 此外,还有端盖,机座,轴承,风扇等部件 。
定子转子轴承端盖机座
1,定子三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组组成。
定子绕组 机座铁心定子铁心是由冲有槽孔的硅钢片叠压而成 。
定子硅钢片绕线型转子铁心与绕组
2,转子根据转子绕组结构的不同又分为笼型转子和绕线型转子。
绕线型转子的电动机称绕线型电动机。
外接电阻电刷滑环 转子铁心转子绕组转子铁心是由相互绝缘的硅钢片叠压而成。
转子硅钢片
2,转子笼型转子是由嵌放在转子铁心槽内的导电条组成，
在转子铁心的两端各用一个导电端环把所有的导电条连接起来。
笼型转子
2,转子笼型转子的电动机称笼型电动机。
n
0n
e i
N
S
f
磁铁闭合线圈磁极旋转 导线切割磁力线产生感应电动势
vlBe
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
ilBf
n
0n e i
N
S
f
1,线圈跟着磁铁转 → 两者转动方向一致结论：
异步
2,线圈比磁场转得慢
0nn?
n
0n
e i
N
S
f
在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组。
A X
B Y
C Z
A B C
Z X Y
A
X
B
Y
C
Z
A
X
B
Y
C
Z
A B C
Z X Y
定子绕组星接定子绕组角接端子
A
Z
B
XC
Y
设,电流的流入端用 + 表示电流的流出端用?表示在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组。
定子绕组
A X B Y C Z
i
A
iB iC
uA uB uC
iA
iB
iC
A
B
C
X
Y
Z
+
+
+
定子绕组与转子绕组定子绕组转子绕组
A
Z
B
XC
Y
+
+
+
设,电流的流入端用 + 表示电流的流出端用?表示
iA
iB
iC
A
B
C
X
Y
Z
iA = Imsin? t
iB = Imsin(? t – 120?)
iC = Imsin(? t + 120?)
iA iB iC
相序 A-B-C-A
对称三相电流 流入对称三相绕组。
t
i
O
2 三相异步电动机的工作原理
2.1 旋转磁场
iA
t = 0°
t
i
A Z
B
X
C
Y
iA = 0
iB 为 负 值
iC 为 正 值
N
S
0°
设,电流的流入端用 + 表示
iB iC
电流的流出端用?表示
2.1 旋转磁场
1,旋转磁场的产生
O
t
t = 60°
i
A
Z
B
X
C
Y
N
S
60°
iC = 0
iB 为 负 值
iA 为 正 值
iA iB iC
O
2.1 旋转磁场
1,旋转磁场的产生
t = 90°
A
Z
B
X
C
Y
NS
90°
iA 为 正 值
iB 为 负 值
iC 为 负 值
t
i
iA iB iC
O
2.1 旋转磁场
1,旋转磁场的产生
t = 180°
A
Z
B
X
C
Y
iA = 0
iB 为 正 值
iC 为 负 值
180°
N
S
t
i
iA iB iC
O
2.1 旋转磁场
1,旋转磁场的产生
t = 0°
A Z
B
X
C
Y
N
S
0°
N
t =180?
A
Z
B
X
C
Y
S
180°
t = 90°
A
Z
B
X
C
Y
NS
90°
t?60?
A
Z
B
X
C
Y
N
S
60°
1,旋转磁场的产生空间相差 120o 角的三相绕组，通入对称三相电流时，产生的是一对磁极的旋转磁场，当电流经过一个周期变化时，磁场也沿着顺时针方向旋转了一周 (在空间旋转的角度为 360o)。
综上分析可以得出：
t
i
iA iB iC
O
A
B
C
X
Y
Z
iA
iC
90?60°0?
A Z
B
X
C
Y
N
S
0°
A
Z
B
X
C
Y
N
S
60°
相序 A-C-B-A
A
Z
B
X
C
Y NS
90°
iB
2,改变旋转磁场的转向改变流入三相绕组的电流相序，就能改变旋转磁场的转向；改变了旋转磁场的转向，
也就改变了三相异步电动机的旋转方向。
综上分析可以得出：
旋转磁场的磁极对数 p 与三相定子绕组的连接方式有关
—电源的频率
— 磁极对数若 f1 = 50 Hz,p = 1,n0 = 3 000 r/min；
p = 2,n0 = 1 500 r/min； p = 3,n0 = 1 000 r/min。
3,旋转磁场的磁极对数 p
4,旋转磁场的转速 n0
p
fn 1
0
60?n0 的单位：转 /每分
S
N
n0
n
e(i )F
f
转子导体旋转磁极形成旋转磁场，旋转磁场的转速也称为同步转速。笼型转子在旋转磁场的作用下也转动起来，其转向与旋转磁场的转向相同。
2.2 电动机的转动原理
n = (1 – s) n0
转差率 0 < s <? sN = 0.015 ~ 0.06
转子转速
2.3 转差率 s
0
0
n
nns
[例 1] 已知 n = 975 r/m,f1 = 50 Hz。求,p,s,f2。
[解 ] p = 3
025.0000 1 975000 1
1
1
n
nns
3 三相异步电动机的电路分析定子电路
R1 jX11I?
1U?
1SE?
1E?
转子电路
R2 jX22I?
2SE?
2E?
i2
转、定子电路
R1
R2
i1
u1 e1e
1
e2
e? 2：内阻抗产生的感应电动势。
：主磁通产生的感应电动势。
e1 e2、
e? 1 e? 2、
dt
dNeeeRiu?
1111111
设：
ts i n 1 mΦ? 则,tΦNu m 1111 co s
定子边：
三相异步电动机的“电－磁”关系
m
mmm
ΦNf
U
UE
fΦNΦNU
11
1
11
1111
44.4
2
2
tΦNu m 1111 co s
R1
R2
i1
u1 e1e
1
e2
e? 2
mΦNfE 222 44.4?
同理得转子边：
Z1 = R1 + jX1定子的内阻抗：
U1? E1= 4.44 f1N1?
,旋转磁场每极磁通
N1,每相定子绕组匝数
f1,定子电流频率
3.1 定子电路
11111 IREEU S
111 IZE
1111 )j( IXRE
忽略 Z1
11 EU 定子电路
R1 jX11I?
1U?
1SE?
1E?
3.2 转子电路
1,转子频率 f2
60
)( 0
2
nnpf
10
0
02
60
)( sfpn
n
nnf
H z )50(Hz5.4~5.0 12 ff
转子电路
R2 jX22I?
2SE?
2E?
Z2 = R2+ jX2转子内阻抗：
E2 = 4.44 f2N2?
= 4.44 f1N2?s = E20s
2222 IREE S
22 IZ
222 )j( IXR
2,转子电动势 E2
转子电动势：
2021222 22 sXLsfLfX
3,转子感抗 X2
转子电路
R2 jX22I?
2SE?
2E?
转子电路
R2 jXS22I?
2SE?
2E?
4,转子电路电流
2
20
2
2
20
2
2
2
2
2
2
)( sXR
sE
XR
EI
5,转子电路的功率因数 cos?2
2
20
2
2
2
2
2
2
2
2
2
)(
c o s
sXR
R
XR
R
I2
cos?2
cos?2I2
O s1
电磁转矩 T = KT? I2cos?2
电磁转矩是由旋转磁场? 和 转子电流的有功分量相互作用而产生的，所以
4 三相异步电动机的转矩与机械特性
1 转矩公式
2
20
2
2
2
12
)( sXR
UsRKT
每极磁通转子电流转子电路的功率因数与结构有关的常数
s
T
1O
Tst
Tm
sm
a
b
c
sN
TN
T 与 U12成正比转矩特性 T = f (s)
4.2 机械特性曲线
2
20
2
2
2
12
)( sXR
UsRKT
n
O
n0
T
a
b
c
Tst Tm
nN
TN
d
T2 = TN (在 d 点 )
机械特性曲线
n = f (T)
1,额定转矩 TN
202 TTTTT C
60
2
2
2 n
PTT
n
PT 2550.9?
N
N2N 550.9
n
PT?
P2：电动机轴上的输出功率
P2 单位：瓦 (W)
N 单位：转每分 (r/min)
T 单位：牛 ·米 (N ·m )
不同电源电压的转矩特性由 dT/ds = 0,得 Sm =?–—R2X
20s
m= –—
R2
X20取正值
sm — 称为临界转差率代入 T 的表达式
U12
求得最大转矩 Tmax
2,最大转矩 Tmax
n
O
n0
T
a
Tst Tmax
nN
TN
d
1U?
11 UU
U1
20
2
1
m ax 2 X
UKT?
2
20
2
2
2
12
)( sXR
UsRKT
d,sm= R2 / X20
不同转子电阻的转矩特性结论,a,Tmax? U12
b,Tmax 与 R2 无关
c,过载系数
Tmax / TN
1.8? 2.2
sm与 U1无关
2,最大转矩 Tmax
n
0
n0
T
a
Tmax
2R?
22 RR
R2
起动瞬间 n = 0,s = 1
U1↓→ Tst ↓↓ R2↑→ Tst↑
负载转矩 T2 > Tst,不能起动,可 空载 或 轻载 起动。
负载转矩 T2 < Tst,可 带负载 起动。
st? Tst? TN 一般?st? 1.0? 2.2
起动转矩倍数
3,起动转矩 Tst
2
20
2
2
2
12
XR
URKT
2
20
2
2
2
12
)( sXR
UsRKT
5.1 起动性能起动初始瞬间,n = 0,s = 1
(1)起动电流 Ist 大,5 ~ 7 IN。 频繁起动会使电动机过热。
过大的起动电流在短时间内会在线路上造成较大的电压降落，影响邻近负载的正常工作。
(2) 起动转矩 Tst 不大,虽然刚起动时转子电流较大,但转子的功率因数很低,不能满载起动 。
电磁转矩 T = KT? I2cos?2
5 三相异步电动机的起动
1,直接起动直接起动是在起动时把电动机的定子绕组直接接入电网 。
特点,起动转矩小；起动电流大，比额定值大 4 ~ 7 倍；
影响同一电网上其他负载的正常工作。
优点,简单、方便、经济、起动过程快，适用于中小型笼型异步电动机。
2,降压起动起动时降低电动机的电源电压，待电动机转速接近稳定转速时，再把电压恢复正常。
5.2 起动方法
(1)星形 —三角形 (Y-?)换接起动
FU
~ ~
W2
U1
U2
V1
V2
W1
Q1
转子定子绕组只适用于电动机在工作时定子绕组为? 连接。
S
Y
U1
U2
V1 W1
V2 W2
Y 型
W1
V1
U1
U2
V2
W2?型
FU
~ ~
W2
U1
U2
V1
V2
W1
Q1
转子定子绕组
S
Y
起动电流和起动转矩都降低到直接起动时的三分之一。
型
Y 型
(1)星形 —三角形 (Y-?)换接起动
Z
U
Z
UII l
l 3
PY
PYY
Z
UUII l
l
3
Z
33 P Δ
P ΔΔ
3
1
Δ
Y?
l
l
I
I
3
1
)
3
(
2
2
st Δ
s t Y
l
l
U
U
T
T
~
U1
U2
V1
V2
W1
W2
~
S1
S2
起动三相自耦变压器
M
3 ~
(2)自耦降压起动
~
U1
U2
V1
V2
W1
W2
~
S1
S2
运转起动三相自耦变压器
M
3 ~
(b)自耦降压起动
~ ~
绕线式电动机起动时，可在转子绕组中串电阻，
以减小起动电流。
(3)转子串电阻起动
Rst转子调速方法
6 三相异步电动机的调速
p
fsnsn 1
0
60)1()1(
变频调速 (笼型电动机 )
变极调速 (笼型电动机 )
变转差率调速 (绕线型电动机 )
6.1 变频调速整流器~
f = 50 Hz +
–
逆变器 M3~
f1,U1
可调变频调速装置两种变频调速方式：
N11 ff?(1)
低于额定转速调速由 U1= 4.44 f1N1?知，若? 保持不变，应保持
1
1
f
U
的比值近似不变，所以两者要成比例同时调节。
又 电磁转矩 T = KT? I2cos?2,T 也近似不变，是恒转矩调速。
由 U1 = 4.44 f1N1?知，在减小 f1 同时?减小。
6.1 变频调速整流器 逆变器 M3~~
f = 50 Hz +
–
f1,U1
可调变频调速装置又 电磁转矩 T = KT? I2cos?2,T 也减小，是恒功率调速。
(2) f1 > f1N，高于额定转速调速,应保持 U1? U1N，
改变极对数 p 调速 —有级调速
6.2 变极调速
U1
u1
U2
u2U
1 U2u1 u2
XA
p = 2
改变极对数 p 调速 —有级调速
6.2 变极调速
U1
A X
U2u1 u2
U1
u1
U2
u2
p = 1
在绕线式电动机转子绕组中串入电阻 R,可改变转差率 s 和转速 n。
TN
s
T
O 1
Tst
Tm
sm
R2'R2
sm′
'
R2 < R2''
A,小范围无级调速特点 B,R2 大 → 特性变软
6.3 变转差率调速
~ ~
S
运转制动
Rr
+
–
M3 ~
S
N
n
F
F
制动时定子接入直流电源产生固定磁场,
i2 受到阻转矩；当 n→0,i2→0,T→0 。
制动,将动能 → 电能 → 热能。
优点：能耗小，制动准确、平稳，不会反转。
缺点：需要另外加直流电源。
e2(i2)
7 三相异步电动机的制动
7.1 能耗制动
Q
正转制动将三相中的任意两相对调，
产生制动转矩，使 M 停机。
优点：方法简单，制动效果好。
缺点：能量消耗大。
旋转磁场与转子的相对转速为 (n1+ n) → I2 → I1。
必须在笼型电动机的定子或绕线式电动机的转子中串入电阻 R，
以防止烧坏绕组。
~~
M3 ~
R
7.2 反接制动
1,功率 PN 额定运行时，轴上输出的机械功率。
2,电压 UN 额定运行时，定子绕组上应加的线电压。
3,电流 IN 在 UN,PN 时,流入定子绕组的线电流。
4,转速 nN 在 UN,PN,IN 时,电动机转子的转速。
8 三相异步电动机的铭牌数据输入功率 P1 = PN /? =?cos3 NN IU
9 三相异步电动机的选择
9.1 功率的选择对于连续运行的电动机其额定功率等于或稍大于生产机械的功率。
如车床的切削功率为 )kW(600 0 0 11 FvP
上式中,F 为切削力 (N),v 为切削速度 (m/s)。
则电动机的功率为
)kW(600 0 0 1
1
1
FvPP
上式中,?1 为传动机构的效率。
9.2 种类和型式的选择
1,种类的选择三相笼型异步电动机,结构简单,坚固耐用,工作可靠,价格低廉,维护方便 。 但调速困难,功率因数较低,起动性能差 。 适用于通风机,运输机,传送带,及小型机床 。
绕线型电动机,起动性能好,可在不大的范围内平滑调速,但价格较贵,维护亦较不方便 。 适用于起重机,
卷扬机,锻压机及重型机床 。
2,结构形式的选择
(1)开启式 (3)封闭式(2)防护式
1,电压的选择
9.3 电压和转速的选择
2,转速的选择
在工业方面：中、小型轧钢设备，机床、轻工机械、
起重机械，矿山机械等。
在农业方面：脱粒机、粉碎机、排灌机械及加工机械。
在家用电器方面：电风扇、空调机、洗衣机、电冰箱等。
电动机的作用是将交流电能转换成机械能,电动机分交流电动机和直流电动机两大类。
1,交流电动机按电机定子相数分三相异步电动机、两相异步电动机、单相异步电动机。
2,按电机的转子结构分笼型异步电动机,绕线型异步电动机
1 三相异步电动机的构造
V’
V
W’
U’
U
W
三相异步机的结构定子转子电动机的外形
1 三相异步电动机的构造三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成 。 此外,还有端盖,机座,轴承,风扇等部件 。三相异步电动机的基本结构示意图三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成 。 此外,还有端盖,机座,轴承,风扇等部件 。
端盖机座三相异步电动机的基本结构示意图三相异步电动机的基本结构示意图三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成 。 此外,还有端盖,机座,轴承,风扇等部件 。
定子三相异步电动机的基本结构示意图三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成 。 此外,还有端盖,机座,轴承,风扇等部件 。
定子转子轴承端盖机座
1,定子三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组组成。
定子绕组 机座铁心定子铁心是由冲有槽孔的硅钢片叠压而成 。
定子硅钢片绕线型转子铁心与绕组
2,转子根据转子绕组结构的不同又分为笼型转子和绕线型转子。
绕线型转子的电动机称绕线型电动机。
外接电阻电刷滑环 转子铁心转子绕组转子铁心是由相互绝缘的硅钢片叠压而成。
转子硅钢片
2,转子笼型转子是由嵌放在转子铁心槽内的导电条组成，
在转子铁心的两端各用一个导电端环把所有的导电条连接起来。
笼型转子
2,转子笼型转子的电动机称笼型电动机。
n
0n
e i
N
S
f
磁铁闭合线圈磁极旋转 导线切割磁力线产生感应电动势
vlBe
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
ilBf
n
0n e i
N
S
f
1,线圈跟着磁铁转 → 两者转动方向一致结论：
异步
2,线圈比磁场转得慢
0nn?
n
0n
e i
N
S
f
在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组。
A X
B Y
C Z
A B C
Z X Y
A
X
B
Y
C
Z
A
X
B
Y
C
Z
A B C
Z X Y
定子绕组星接定子绕组角接端子
A
Z
B
XC
Y
设,电流的流入端用 + 表示电流的流出端用?表示在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组。
定子绕组
A X B Y C Z
i
A
iB iC
uA uB uC
iA
iB
iC
A
B
C
X
Y
Z
+
+
+
定子绕组与转子绕组定子绕组转子绕组
A
Z
B
XC
Y
+
+
+
设,电流的流入端用 + 表示电流的流出端用?表示
iA
iB
iC
A
B
C
X
Y
Z
iA = Imsin? t
iB = Imsin(? t – 120?)
iC = Imsin(? t + 120?)
iA iB iC
相序 A-B-C-A
对称三相电流 流入对称三相绕组。
t
i
O
2 三相异步电动机的工作原理
2.1 旋转磁场
iA
t = 0°
t
i
A Z
B
X
C
Y
iA = 0
iB 为 负 值
iC 为 正 值
N
S
0°
设,电流的流入端用 + 表示
iB iC
电流的流出端用?表示
2.1 旋转磁场
1,旋转磁场的产生
O
t
t = 60°
i
A
Z
B
X
C
Y
N
S
60°
iC = 0
iB 为 负 值
iA 为 正 值
iA iB iC
O
2.1 旋转磁场
1,旋转磁场的产生
t = 90°
A
Z
B
X
C
Y
NS
90°
iA 为 正 值
iB 为 负 值
iC 为 负 值
t
i
iA iB iC
O
2.1 旋转磁场
1,旋转磁场的产生
t = 180°
A
Z
B
X
C
Y
iA = 0
iB 为 正 值
iC 为 负 值
180°
N
S
t
i
iA iB iC
O
2.1 旋转磁场
1,旋转磁场的产生
t = 0°
A Z
B
X
C
Y
N
S
0°
N
t =180?
A
Z
B
X
C
Y
S
180°
t = 90°
A
Z
B
X
C
Y
NS
90°
t?60?
A
Z
B
X
C
Y
N
S
60°
1,旋转磁场的产生空间相差 120o 角的三相绕组，通入对称三相电流时，产生的是一对磁极的旋转磁场，当电流经过一个周期变化时，磁场也沿着顺时针方向旋转了一周 (在空间旋转的角度为 360o)。
综上分析可以得出：
t
i
iA iB iC
O
A
B
C
X
Y
Z
iA
iC
90?60°0?
A Z
B
X
C
Y
N
S
0°
A
Z
B
X
C
Y
N
S
60°
相序 A-C-B-A
A
Z
B
X
C
Y NS
90°
iB
2,改变旋转磁场的转向改变流入三相绕组的电流相序，就能改变旋转磁场的转向；改变了旋转磁场的转向，
也就改变了三相异步电动机的旋转方向。
综上分析可以得出：
旋转磁场的磁极对数 p 与三相定子绕组的连接方式有关
—电源的频率
— 磁极对数若 f1 = 50 Hz,p = 1,n0 = 3 000 r/min；
p = 2,n0 = 1 500 r/min； p = 3,n0 = 1 000 r/min。
3,旋转磁场的磁极对数 p
4,旋转磁场的转速 n0
p
fn 1
0
60?n0 的单位：转 /每分
S
N
n0
n
e(i )F
f
转子导体旋转磁极形成旋转磁场，旋转磁场的转速也称为同步转速。笼型转子在旋转磁场的作用下也转动起来，其转向与旋转磁场的转向相同。
2.2 电动机的转动原理
n = (1 – s) n0
转差率 0 < s <? sN = 0.015 ~ 0.06
转子转速
2.3 转差率 s
0
0
n
nns
[例 1] 已知 n = 975 r/m,f1 = 50 Hz。求,p,s,f2。
[解 ] p = 3
025.0000 1 975000 1
1
1
n
nns
3 三相异步电动机的电路分析定子电路
R1 jX11I?
1U?
1SE?
1E?
转子电路
R2 jX22I?
2SE?
2E?
i2
转、定子电路
R1
R2
i1
u1 e1e
1
e2
e? 2：内阻抗产生的感应电动势。
：主磁通产生的感应电动势。
e1 e2、
e? 1 e? 2、
dt
dNeeeRiu?
1111111
设：
ts i n 1 mΦ? 则,tΦNu m 1111 co s
定子边：
三相异步电动机的“电－磁”关系
m
mmm
ΦNf
U
UE
fΦNΦNU
11
1
11
1111
44.4
2
2
tΦNu m 1111 co s
R1
R2
i1
u1 e1e
1
e2
e? 2
mΦNfE 222 44.4?
同理得转子边：
Z1 = R1 + jX1定子的内阻抗：
U1? E1= 4.44 f1N1?
,旋转磁场每极磁通
N1,每相定子绕组匝数
f1,定子电流频率
3.1 定子电路
11111 IREEU S
111 IZE
1111 )j( IXRE
忽略 Z1
11 EU 定子电路
R1 jX11I?
1U?
1SE?
1E?
3.2 转子电路
1,转子频率 f2
60
)( 0
2
nnpf
10
0
02
60
)( sfpn
n
nnf
H z )50(Hz5.4~5.0 12 ff
转子电路
R2 jX22I?
2SE?
2E?
Z2 = R2+ jX2转子内阻抗：
E2 = 4.44 f2N2?
= 4.44 f1N2?s = E20s
2222 IREE S
22 IZ
222 )j( IXR
2,转子电动势 E2
转子电动势：
2021222 22 sXLsfLfX
3,转子感抗 X2
转子电路
R2 jX22I?
2SE?
2E?
转子电路
R2 jXS22I?
2SE?
2E?
4,转子电路电流
2
20
2
2
20
2
2
2
2
2
2
)( sXR
sE
XR
EI
5,转子电路的功率因数 cos?2
2
20
2
2
2
2
2
2
2
2
2
)(
c o s
sXR
R
XR
R
I2
cos?2
cos?2I2
O s1
电磁转矩 T = KT? I2cos?2
电磁转矩是由旋转磁场? 和 转子电流的有功分量相互作用而产生的，所以
4 三相异步电动机的转矩与机械特性
1 转矩公式
2
20
2
2
2
12
)( sXR
UsRKT
每极磁通转子电流转子电路的功率因数与结构有关的常数
s
T
1O
Tst
Tm
sm
a
b
c
sN
TN
T 与 U12成正比转矩特性 T = f (s)
4.2 机械特性曲线
2
20
2
2
2
12
)( sXR
UsRKT
n
O
n0
T
a
b
c
Tst Tm
nN
TN
d
T2 = TN (在 d 点 )
机械特性曲线
n = f (T)
1,额定转矩 TN
202 TTTTT C
60
2
2
2 n
PTT
n
PT 2550.9?
N
N2N 550.9
n
PT?
P2：电动机轴上的输出功率
P2 单位：瓦 (W)
N 单位：转每分 (r/min)
T 单位：牛 ·米 (N ·m )
不同电源电压的转矩特性由 dT/ds = 0,得 Sm =?–—R2X
20s
m= –—
R2
X20取正值
sm — 称为临界转差率代入 T 的表达式
U12
求得最大转矩 Tmax
2,最大转矩 Tmax
n
O
n0
T
a
Tst Tmax
nN
TN
d
1U?
11 UU
U1
20
2
1
m ax 2 X
UKT?
2
20
2
2
2
12
)( sXR
UsRKT
d,sm= R2 / X20
不同转子电阻的转矩特性结论,a,Tmax? U12
b,Tmax 与 R2 无关
c,过载系数
Tmax / TN
1.8? 2.2
sm与 U1无关
2,最大转矩 Tmax
n
0
n0
T
a
Tmax
2R?
22 RR
R2
起动瞬间 n = 0,s = 1
U1↓→ Tst ↓↓ R2↑→ Tst↑
负载转矩 T2 > Tst,不能起动,可 空载 或 轻载 起动。
负载转矩 T2 < Tst,可 带负载 起动。
st? Tst? TN 一般?st? 1.0? 2.2
起动转矩倍数
3,起动转矩 Tst
2
20
2
2
2
12
XR
URKT
2
20
2
2
2
12
)( sXR
UsRKT
5.1 起动性能起动初始瞬间,n = 0,s = 1
(1)起动电流 Ist 大,5 ~ 7 IN。 频繁起动会使电动机过热。
过大的起动电流在短时间内会在线路上造成较大的电压降落，影响邻近负载的正常工作。
(2) 起动转矩 Tst 不大,虽然刚起动时转子电流较大,但转子的功率因数很低,不能满载起动 。
电磁转矩 T = KT? I2cos?2
5 三相异步电动机的起动
1,直接起动直接起动是在起动时把电动机的定子绕组直接接入电网 。
特点,起动转矩小；起动电流大，比额定值大 4 ~ 7 倍；
影响同一电网上其他负载的正常工作。
优点,简单、方便、经济、起动过程快，适用于中小型笼型异步电动机。
2,降压起动起动时降低电动机的电源电压，待电动机转速接近稳定转速时，再把电压恢复正常。
5.2 起动方法
(1)星形 —三角形 (Y-?)换接起动
FU
~ ~
W2
U1
U2
V1
V2
W1
Q1
转子定子绕组只适用于电动机在工作时定子绕组为? 连接。
S
Y
U1
U2
V1 W1
V2 W2
Y 型
W1
V1
U1
U2
V2
W2?型
FU
~ ~
W2
U1
U2
V1
V2
W1
Q1
转子定子绕组
S
Y
起动电流和起动转矩都降低到直接起动时的三分之一。
型
Y 型
(1)星形 —三角形 (Y-?)换接起动
Z
U
Z
UII l
l 3
PY
PYY
Z
UUII l
l
3
Z
33 P Δ
P ΔΔ
3
1
Δ
Y?
l
l
I
I
3
1
)
3
(
2
2
st Δ
s t Y
l
l
U
U
T
T
~
U1
U2
V1
V2
W1
W2
~
S1
S2
起动三相自耦变压器
M
3 ~
(2)自耦降压起动
~
U1
U2
V1
V2
W1
W2
~
S1
S2
运转起动三相自耦变压器
M
3 ~
(b)自耦降压起动
~ ~
绕线式电动机起动时，可在转子绕组中串电阻，
以减小起动电流。
(3)转子串电阻起动
Rst转子调速方法
6 三相异步电动机的调速
p
fsnsn 1
0
60)1()1(
变频调速 (笼型电动机 )
变极调速 (笼型电动机 )
变转差率调速 (绕线型电动机 )
6.1 变频调速整流器~
f = 50 Hz +
–
逆变器 M3~
f1,U1
可调变频调速装置两种变频调速方式：
N11 ff?(1)
低于额定转速调速由 U1= 4.44 f1N1?知，若? 保持不变，应保持
1
1
f
U
的比值近似不变，所以两者要成比例同时调节。
又 电磁转矩 T = KT? I2cos?2,T 也近似不变，是恒转矩调速。
由 U1 = 4.44 f1N1?知，在减小 f1 同时?减小。
6.1 变频调速整流器 逆变器 M3~~
f = 50 Hz +
–
f1,U1
可调变频调速装置又 电磁转矩 T = KT? I2cos?2,T 也减小，是恒功率调速。
(2) f1 > f1N，高于额定转速调速,应保持 U1? U1N，
改变极对数 p 调速 —有级调速
6.2 变极调速
U1
u1
U2
u2U
1 U2u1 u2
XA
p = 2
改变极对数 p 调速 —有级调速
6.2 变极调速
U1
A X
U2u1 u2
U1
u1
U2
u2
p = 1
在绕线式电动机转子绕组中串入电阻 R,可改变转差率 s 和转速 n。
TN
s
T
O 1
Tst
Tm
sm
R2'R2
sm′
'
R2 < R2''
A,小范围无级调速特点 B,R2 大 → 特性变软
6.3 变转差率调速
~ ~
S
运转制动
Rr
+
–
M3 ~
S
N
n
F
F
制动时定子接入直流电源产生固定磁场,
i2 受到阻转矩；当 n→0,i2→0,T→0 。
制动,将动能 → 电能 → 热能。
优点：能耗小，制动准确、平稳，不会反转。
缺点：需要另外加直流电源。
e2(i2)
7 三相异步电动机的制动
7.1 能耗制动
Q
正转制动将三相中的任意两相对调，
产生制动转矩，使 M 停机。
优点：方法简单，制动效果好。
缺点：能量消耗大。
旋转磁场与转子的相对转速为 (n1+ n) → I2 → I1。
必须在笼型电动机的定子或绕线式电动机的转子中串入电阻 R，
以防止烧坏绕组。
~~
M3 ~
R
7.2 反接制动
1,功率 PN 额定运行时，轴上输出的机械功率。
2,电压 UN 额定运行时，定子绕组上应加的线电压。
3,电流 IN 在 UN,PN 时,流入定子绕组的线电流。
4,转速 nN 在 UN,PN,IN 时,电动机转子的转速。
8 三相异步电动机的铭牌数据输入功率 P1 = PN /? =?cos3 NN IU
9 三相异步电动机的选择
9.1 功率的选择对于连续运行的电动机其额定功率等于或稍大于生产机械的功率。
如车床的切削功率为 )kW(600 0 0 11 FvP
上式中,F 为切削力 (N),v 为切削速度 (m/s)。
则电动机的功率为
)kW(600 0 0 1
1
1
FvPP
上式中,?1 为传动机构的效率。
9.2 种类和型式的选择
1,种类的选择三相笼型异步电动机,结构简单,坚固耐用,工作可靠,价格低廉,维护方便 。 但调速困难,功率因数较低,起动性能差 。 适用于通风机,运输机,传送带,及小型机床 。
绕线型电动机,起动性能好,可在不大的范围内平滑调速,但价格较贵,维护亦较不方便 。 适用于起重机,
卷扬机,锻压机及重型机床 。
2,结构形式的选择
(1)开启式 (3)封闭式(2)防护式
1,电压的选择
9.3 电压和转速的选择
2,转速的选择
