第九章
异步电动机
作者,GSQ
第 9章 交流电动机
9.1 三相异步电动机的结构与工作原理
9.2 三相异步电动机的等效电路及参数
9.3 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性
9.4 三相 异步电动机的启动、调速和制动
9.5 三相异步电动机的使用
交流电动机
电动机
直流电动机
鼠笼式
异步机
他励、异励、串励、复励
鼠笼式异步交流电动机授课内容：
基本结构、工作原理,机械特性、控制方法
电动机的分类
9.1 三相异步电动机的结构及工作原理
同步机
绕线式
V’
V
W’
U’
U
W
三相异步机的结构定子
转子
三相异步机的结构
V’
V
W’
U’
U
W
转子
定子
定子绕组
（三相）
机 座
转子：在旋转磁场作用下，产
生感应电动势或电流。
三相定子绕组：产生旋转磁场
线绕式
鼠笼式
鼠笼转子
9.1.1
异步电动机的工作原理 -----旋转磁场的产生
U
V’
W V
W’
异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极
1n
(?)电流出
(?)电流入
U’
9.1.2
对应电流各时刻的合成磁场方向, 1t 2t 3t
0t
0t
1t 2t 3t
结论：电流变化一周，磁场旋转 3600。
V
U
U?
V?
W
W?
?×
× ?
N
V
U
U?
V?
W
W?
×
×
?
?
N V
U
U?
V?
W
W?
×
×
?
?
N V
U
U?
V?
W
W?
?×
× ?
N
定子通入三相电流，定子内产生旋转磁场
1n1n1n1n
9.1.2
异步电动机的工作原理 --- 异步电动机的转动原理9.1.2
1,转子电动势和转子电流
2,电磁转距和转子旋转方向
定子绕组通入电流后，产生旋转磁场,与转子绕组间产生相
对运动,由于转子电路是闭合的，产生转子电流。根据左手
定则可知在转子绕组上产生了电磁力。见 P181
电磁力分布在转子两侧，对转轴形成一个 电磁转距 T,电磁
转距的作用方向与电磁力的方向相同，因此转子顺着旋转磁
场的旋转方向转动起来。
异步电动机的工作原理 --- 异步电动机的转动原理9.1.2
3,转子转速和转差率
转子转速 n 与旋转磁场的转速 n1 的方向一致，但不能相等
（应保持一定的转差）。 n1 又称为同步转速。
常用转差率 s 来表示 n 与 n1 相差的程度，即
%100
1
1 ???
n
nns
4,异步电动机带负载运行
轴上加机械负载，轴阻力 ↑，转速 ↓，转子与旋转磁场相对
切割速度 ↑，转子感应电流 ↑，输入电流 ↑。
1?p
此种接法下，合成磁场
只有一对磁极，则极对
数为 1 。又称两极机。
即：
U
X
Y
W V
ZN
S
分）转 /( 601 p fn ?
当磁极对数 P=1时，一个电流周期，旋转磁场在空间转过 360°
n1称为 同步转速
分转 /3 0 0 01 ?n当 P = 1时
5,电动机的极对数、极数和转速
异步电动机的工作原理 --- 异步电动机的转动原理9.1.2
%1 0 0
1
1 ?
???
?
???
? ?
?
n
nns
异步电机运行中, %9~1?s
转差 为旋转磁场同步转
速与电动机转速之差。
电动机起动瞬间, 1,0 ?? sn （转差率最大）
转差率最小），转子最大转速 ( 0 1 ?? snn
10 ?? ss 范围：
转差率 S 的概念 9.1
分）转 /( 60 11 p fn ?
转差率 S 为：
由
转子感生电流的频率
pnf 6011 ?
pnnf 6012 ?? pn
n
nn
60
1
1
1 ???
1sf?
转子感生
电流频率
12 sff ?
极对数（ P）的改变对转速的影响
C' Y'
A
BC
X
YZ
A'
X'
B'
Z'
Ai
Bi
Ci
将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场
则是两对磁极。 A
'X X
'A
N
SS
N
?
?
Z
C
'Z
'C
?
?
B
Y
'B
'Y
极对数
2?p
极对数 P
同步转速 n1
1 2 3 4
3000r/min 1500r/min 1000r/min 750r/min
例 1：三相异步电动机 p=3，电源 f1=50Hz，电机额定
转速 nN=960r/min。
求：转差率 s，转子电动势的频率 f2
m i n/1000
3
506060 1
1 rp
fn ????同步转速：
04.0
1000
9601000
1
1 ?????
n
nn
s
转差率：
Hzsff 25004.012 ????
例 2,一台 50Hz的异步电动机，额定转速 nN=730r/min,
空载转差率为 0.00267，求电动机的极对数、同步转速
、空载转速及额定负载时的转差率。
解,nN=730r/min对应的同步转速应是 750r/min
p
fn 60
1 ?
根据
4
7 5 0
3 0 0 060
1
???
n
fp
1
01
0 n
nns ??根据 m i n/7 4 8110 rsnnn ???
得
得
0 2 6 7.0
750
730750
1
1 ?????
n
nns N
N
额定转差率：
§ 9.2 三相异步电动机的等效电路及参数 i
2R1
R2
i1
u1 e1 e2
等效电路（一相）
：主磁通产
生的感应电动势。
e1 e2、
转子电路定子电路
2222
11111
0
Riee
Rieeu
????
????
?
?
转子边：
定子边：
m
m
ΦNf
ΦNfUE
222
1111
44.4E
44.4
?
??
同理
22222
111111
0 RIIXjE
RIIjXEU
????
????
????
????
9.2.1
9.2.2 三相异步电动机的主要运行参数
定子感应电动势 E1的频率与定子电流同频
即：
60
1
1
pnf ?
1
2 转子电流频率
60
)( 1
2
nnpf ??
旋转磁场与转子间的相
对转速为 )(
1 nn ?
3 主磁通
11
1
44.4 fN
U??
旋转磁场与定子间相对转速为 n1
4
5
6
转子电流
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2 )(
s
s
sXR
sE
XR
EI
?
?
?
?
转子功率因数
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2 )(c os
ssXR
R
XR
R
?
?
?
??
启动前的漏磁感抗
启动前的转子电动势
定子电流和定子功率因数
空载时，转子电流约为零,定子电流 很小主要用来励磁。
当带上负载后，转子电流增加,定子电流 随之增加，这
一点与变压器类似。
电动机的功率因数 即为定子功率因数，功率因数角即为
U1 与 I1 的夹角。
???????????
???????????
2222
2222
c o s
c o s
fXEsn
fXEsn
?
?
9.2
例 3：三相异步电动机,p=2,n=1440 r/min，转子
R2=0.02?,X2s=0.08 ?,E2s=20V,f1= 50Hz。
启动时 I2（ st）
额定转速下的 I2（ N）
s=1
04.01500 14401500 ???s
A40
)08.004.0()02.0(
2004.0
)(
22
2
2
2
2
2
?
??
?
?
?
?
s
s
sXR
sE
9.2
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。
22 c o s ?IΦKT mT?
常数
每极磁通
转子电流 转子电路的
2c o s?
转矩公式的推导
（牛顿 ?米）
§ 9.3 异步电动机的电磁转矩与机械特性
9.3.1
9.3
22 c o s ?IKT mT ??
ms ΦNfE 212 44.4?
将如下参数
代入上式：
11
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
44.4
)(
c o s
)(
Nf
U
sXR
R
sXR
sE
I
m
S
s
s
??
?
?
?
?
?
2
2
2
2
2
12
)( SsXR
UsR
KT
?
?
?
得到 转矩公式 单位
（ N,m）
2UT ?
9.3
机械特性
)( SfT ?
T
s
10
n
1
T
n
得特性曲线：
启动时 n=0最大转速 n=n1时
代入上式将
1
1
n
nns ??
)(Tfn ?
9.3.2
在 U1 及 R 2 一定时，
T 仅随 S 变化
2
2
2
2
2
12
)( ssXR
UsRKT
?
??
得特性曲线：
9.3
三个重要转矩
n
1
T
n
)/(
)(
9 5 5 0
60
2 分转
千瓦
N
N
N
N
N
n
P
n
P
T ??
?
（牛顿 ?米）
NT
nN
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。
额定转矩 TN,
TN,Tmax,Tst
1
负载转矩用 TL表示
Tst Tmax
9.3
最大转矩,
maxT
电机带动最大负载的能力。
2 n
1
n
NT
nN
Tst Tmax
NT
T m a x??过载系数
3 启动转矩 Ts t,
一般 2.2~8.1??
电动机启动时的转矩
Ts t 体现了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。
如果 TL > Tmax电动机将会
因带不动负载而停转。
启动系数
N
st
st T
TK ? 2.2~4.1 ?
stK一般
9.3
n
1
T
n
TmTstTL
启动,Tst>TL (负载转矩 )，电机启动 转速 n?，转矩 T ?
c
c点：转矩达最大 Tm,转速 n继续 ?,T?，沿 cb走
b
b点,T=TL，转速 n不再上升，稳定运行
若 TL ?，暂时 T< TL,?n ??s ??I2 ??T ??n ?
电动机的自适应负载能力
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。
常用特
性段s=0
s=1
正常工作 条件,TL<Tmax，
否则电机将停转。
启动条件,Tst>TL
否则电动机不能启动。
注
意
9.3
例 4（ 9-7）：三相异步电动机，额定功率 P2N=10kW，额定转速
nN=1450r/min,启动能力 Tst/TN=1.4,过载系数 ?=2.0，效率为
87.5%。求额定转矩、启动转矩、最大转矩及额定输入功率。
)/(
)(9 5 5 0
分转
千瓦
N
N
N n
PT ?
（ 1）额定转矩 TN
米牛顿 ??? 9.651 4 5 0109 5 5 0
（ 2）启动转矩 Tst
mNTT Nst,2.924.1 ??
（ 3）最大转矩 Tm
mNTT Nm,8.1319.652 ???? ?
解,所求量,TN,Tst,Tm,P1N
（ 4）输入功率 P1N
kwPp NNN 42.115.87/10/21 ??? ?
9.3
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。
?
硬特性
（ R2小）
软特性
（ R2大）
0
T
n
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。
9.3
stI
起动电流,
中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的 5 ~ 7 倍。
大电流使电网电压降低
影响其他负载工作
频繁起动时造成热量积累 电机过热影响：
§ 9.4三相异步电动机的启动、调速和制动
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
一,三相异步机的起动
9.4
（ 1） 直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般
采用直接起动。
（ 2） 降压起动。 Y－ ? 起动
自耦降压起动
（ 3）转子串电阻起动。
二,三相异步机的起动 方法：
先减小定子电压 --------减小启动电流，
待启动完毕后再加上额定电压
降压起动
下面主要介绍 Y－ ?启动方法
见教材 P180 9-15图
9.4
Y－ ? 起动
正常 运行
lU
Uw
Vv u
W
?lI
起动时
A
BC
X
Y
ZlU lY
I
Z
UI l
lY 3?
3
Z
UI l
l ??
设：电机每相阻抗为 z
3
1?
?l
lY
I
I
主要目的：减小启动电流
启动电流只有原来的 1/3
9.4
AZ
BY X
C
正常
运行
UP A
BC
X
Y
Z 起
动
UP'
?? Sts t Y TT 3
1
PP UU 3
1??
（ 2）
Y－ ? 起动应注意的问题：
（ 1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。
所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合
)( 2UT ST ?Y－ ? 起动 ?? 也时 stst TI,
。
9.4
例 5:三相异步电动机，电源电压 =380V,三相定子
绕组 ?接法运行，额定电流 IN=20A,启动 系数 Ist/IN=7，
求,（ 1） ?接法时的启动电流 Ist ?
（ 2） 若启动时改为 Y接法，求 Ist Y
（ 1） Ist ? =7 IN =7?20=140A解：
（ 2）
3
1
?
?l
lY
I
I
Ist Y = Ist ? /3=140/3=47A #
9.4
例 6 有一三相异步电动机，△连结,P2N=28 kw,U1N=380V，
I1N=58A,cosφ1N=0.88,nN=1445r/min,Ist=6IN,Kst=1.1,λ=2.3,
TL=73.5N.m,要求 Ist<150A,问采用什么方法启动？
解,主要看
两点
1,是否满足 Ist < 150A
2,是否满足 Tst > TL
AAII Nst 1503485866 1 ?????
mNT N,1.185
1445
289550 ??
mNTTKT NNstst,6.2031.1 ???
不满足要求
满足要求
显然不能直接启动
9.4
AAII stst 1 5 01 1 6334831Y ???? ?
Lstst TmNTT ???? ??,9.673 6.20331
不满足要求
满足要求
显然也不能采用 Y－ ?方法启动
采用 Y－ ? 方法启动：
要求：
mNTAI stst,5.73 150 ??,
续例 6
9.4
采用自耦变压器启动,常用抽头 55%,64%,73%等
抽头 55%时：
AAII stst 1503.10534855.055.0 22 ?????自
mNTT stst,5.736.616.2 0 355.055.0 22 ?????自
抽头 64%时：
AAII stst 1505.14234864.064.0 22 ?????自
mNTT stst,5.734.836.2 0 364.064.0 22 ?????自
续例 6 要求：
mNTAI stst,5.73 150 ??,
不满足要求
满足要求 #
9.4
一、三相异步机铭牌与技术数据
1,型号 Y 132M－ 4
磁极数 (极对数 p=2)
转差率
0, 04 1500 14401500 ???s
§ 9.5 三相异步电动机的选择
2,转速, 电机轴上的转速（ n)。 如,n =1440 转 /分
9.5
异步电动机
3,联接方式, Y/ ?接法
U V W
v wu
接线盒：
U V W
v wu
如何 Y 接？? 接？
4,额定电压,定子绕组在指定接法下应加的线电压,
一般规定, 运行电压不能高于或低于额定值的 5 ％。
例,380/220 Y/?是指：线电压 380V时 Y接；线电压 220V时 ?接
5,额定电流,定子绕组在指定接法下的线电流 。
6,额定功率,指电机在额定运行时轴上输出的 功率 （ P2 ）
12 PP ?? ? ?C O SIUP NN31 ?
鼠笼电机
?=72－ 93％7,功率因数 (cos?
1)：
额定负载时一般为 0.7 ~ 0.9,空载时约为 0.2 ~ 0.3
额定负载时最大
注意：容量适当，防止“大马”拉“小车
”此外还有 绝缘等级 等参数，不一 一介绍。
P2
PN
cos?1
方法,和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。
二、三相异步电动机的正、反转
正转 反转
U V W
M
3~
电 源
U V W
M
3~
电 源
9.5
制动方法：
三,三相异步电动机的制动
反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。
为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。
即切割磁力线的速度很大，造成,引起 。?2I ?1I
注意：
3,能耗制动
4.发电反馈制动
2,反接制动：
停车时，将电动机接电源的意两相反接，使电动机
由原来的旋转方向反过来，以达制动的目的；
9.5
1,抱闸, 加机械抱闸
四、三相异步电动机的调速
? ? ? ?
p
fsnsn 1
1
6011 ????
1,改变极对数 有级调速。?p
2,改变转差率 ?s 无级调速
调速方法：
1
1
n
nns ??
9.5
3,改变电源频率 (变频调速 ) 无级调速
变频电源 可变Uf,Hz50
此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主要环节是
研制变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。
第九章习题
9-5 已知 Y90S-4型异步电动机的下列技术数据,1.1KW,50HZ,
380V、△联结,η=0.78,cosφ=0.78,1400r/min。试求：
1）线电流和相电流的额定值； 2）电磁转距额定值； 3）转差
率和转子频率的额定值。
解,1） 根据 ??co s3
2 LL IUP ?
??c o s3
2
LU
P
LI ?
AI L 747.2?得 AII LP 59.13/ ??
2） 电磁转距
Nn
P
NT
29550?
1 4 0 01.19550?
mN,5.7?
3） 转差率
%100
1
1 ?? ?
n
nn
N
NS
1 5 0 02601 ?? fn
067.0?
转子频率
12 fsf ?
50067.0 ?? Hz33.3?
电源频率 50HZ,试求 额定状态下的转差率 sN,电流 I1N和转距 TN,
以及起动电流 Ist、起动转矩 T st和最大转矩 Tmax
功率 转速 电压 效率 功率因数
5.5KW 1440r/min 380V 0.855 0.84
Ist/IN Tst/TN Tm/TN
7 2.2 2.5
9-8 已知 Y132S-4型三相异步电动机的额定技术数据如下：
Nst II 17 ??
转差率
%100
1
1 ?? ?
n
nn
N
NS
04.0?
??c o s32 NN IUP ?
??c o s3
2
LU
P
NI ?
A64.11?
)/(
)(9 5 5 0
分转
千瓦
N
N
N n
PT ? mN,48.36
1440
5.59550 ??
A5.81? Nst TT ?? 2.2 A3.80?
NTT ?? 5.2m a x A2.91?
9-9 答案
mNT N,7.1 4 7?
0.2??
9-10 答案
mNT N,1 9 52 ?）
301 2 ?n）
88.0c os3 ??）
9-11 答案
AII Nst 2.1 3 45.4 0 27 31131 ??????
mNTT Nst,782342.1 3131 ??????
可以时 78.75.4819525.0%25 ???? mNT L
不可以时 78.1171956.0%60 ???? mNT L
异步电动机
作者,GSQ
第 9章 交流电动机
9.1 三相异步电动机的结构与工作原理
9.2 三相异步电动机的等效电路及参数
9.3 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性
9.4 三相 异步电动机的启动、调速和制动
9.5 三相异步电动机的使用
交流电动机
电动机
直流电动机
鼠笼式
异步机
他励、异励、串励、复励
鼠笼式异步交流电动机授课内容：
基本结构、工作原理,机械特性、控制方法
电动机的分类
9.1 三相异步电动机的结构及工作原理
同步机
绕线式
V’
V
W’
U’
U
W
三相异步机的结构定子
转子
三相异步机的结构
V’
V
W’
U’
U
W
转子
定子
定子绕组
（三相）
机 座
转子：在旋转磁场作用下，产
生感应电动势或电流。
三相定子绕组：产生旋转磁场
线绕式
鼠笼式
鼠笼转子
9.1.1
异步电动机的工作原理 -----旋转磁场的产生
U
V’
W V
W’
异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极
1n
(?)电流出
(?)电流入
U’
9.1.2
对应电流各时刻的合成磁场方向, 1t 2t 3t
0t
0t
1t 2t 3t
结论：电流变化一周，磁场旋转 3600。
V
U
U?
V?
W
W?
?×
× ?
N
V
U
U?
V?
W
W?
×
×
?
?
N V
U
U?
V?
W
W?
×
×
?
?
N V
U
U?
V?
W
W?
?×
× ?
N
定子通入三相电流，定子内产生旋转磁场
1n1n1n1n
9.1.2
异步电动机的工作原理 --- 异步电动机的转动原理9.1.2
1,转子电动势和转子电流
2,电磁转距和转子旋转方向
定子绕组通入电流后，产生旋转磁场,与转子绕组间产生相
对运动,由于转子电路是闭合的，产生转子电流。根据左手
定则可知在转子绕组上产生了电磁力。见 P181
电磁力分布在转子两侧，对转轴形成一个 电磁转距 T,电磁
转距的作用方向与电磁力的方向相同，因此转子顺着旋转磁
场的旋转方向转动起来。
异步电动机的工作原理 --- 异步电动机的转动原理9.1.2
3,转子转速和转差率
转子转速 n 与旋转磁场的转速 n1 的方向一致，但不能相等
（应保持一定的转差）。 n1 又称为同步转速。
常用转差率 s 来表示 n 与 n1 相差的程度，即
%100
1
1 ???
n
nns
4,异步电动机带负载运行
轴上加机械负载，轴阻力 ↑，转速 ↓，转子与旋转磁场相对
切割速度 ↑，转子感应电流 ↑，输入电流 ↑。
1?p
此种接法下，合成磁场
只有一对磁极，则极对
数为 1 。又称两极机。
即：
U
X
Y
W V
ZN
S
分）转 /( 601 p fn ?
当磁极对数 P=1时，一个电流周期，旋转磁场在空间转过 360°
n1称为 同步转速
分转 /3 0 0 01 ?n当 P = 1时
5,电动机的极对数、极数和转速
异步电动机的工作原理 --- 异步电动机的转动原理9.1.2
%1 0 0
1
1 ?
???
?
???
? ?
?
n
nns
异步电机运行中, %9~1?s
转差 为旋转磁场同步转
速与电动机转速之差。
电动机起动瞬间, 1,0 ?? sn （转差率最大）
转差率最小），转子最大转速 ( 0 1 ?? snn
10 ?? ss 范围：
转差率 S 的概念 9.1
分）转 /( 60 11 p fn ?
转差率 S 为：
由
转子感生电流的频率
pnf 6011 ?
pnnf 6012 ?? pn
n
nn
60
1
1
1 ???
1sf?
转子感生
电流频率
12 sff ?
极对数（ P）的改变对转速的影响
C' Y'
A
BC
X
YZ
A'
X'
B'
Z'
Ai
Bi
Ci
将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场
则是两对磁极。 A
'X X
'A
N
SS
N
?
?
Z
C
'Z
'C
?
?
B
Y
'B
'Y
极对数
2?p
极对数 P
同步转速 n1
1 2 3 4
3000r/min 1500r/min 1000r/min 750r/min
例 1：三相异步电动机 p=3，电源 f1=50Hz，电机额定
转速 nN=960r/min。
求：转差率 s，转子电动势的频率 f2
m i n/1000
3
506060 1
1 rp
fn ????同步转速：
04.0
1000
9601000
1
1 ?????
n
nn
s
转差率：
Hzsff 25004.012 ????
例 2,一台 50Hz的异步电动机，额定转速 nN=730r/min,
空载转差率为 0.00267，求电动机的极对数、同步转速
、空载转速及额定负载时的转差率。
解,nN=730r/min对应的同步转速应是 750r/min
p
fn 60
1 ?
根据
4
7 5 0
3 0 0 060
1
???
n
fp
1
01
0 n
nns ??根据 m i n/7 4 8110 rsnnn ???
得
得
0 2 6 7.0
750
730750
1
1 ?????
n
nns N
N
额定转差率：
§ 9.2 三相异步电动机的等效电路及参数 i
2R1
R2
i1
u1 e1 e2
等效电路（一相）
：主磁通产
生的感应电动势。
e1 e2、
转子电路定子电路
2222
11111
0
Riee
Rieeu
????
????
?
?
转子边：
定子边：
m
m
ΦNf
ΦNfUE
222
1111
44.4E
44.4
?
??
同理
22222
111111
0 RIIXjE
RIIjXEU
????
????
????
????
9.2.1
9.2.2 三相异步电动机的主要运行参数
定子感应电动势 E1的频率与定子电流同频
即：
60
1
1
pnf ?
1
2 转子电流频率
60
)( 1
2
nnpf ??
旋转磁场与转子间的相
对转速为 )(
1 nn ?
3 主磁通
11
1
44.4 fN
U??
旋转磁场与定子间相对转速为 n1
4
5
6
转子电流
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2 )(
s
s
sXR
sE
XR
EI
?
?
?
?
转子功率因数
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2 )(c os
ssXR
R
XR
R
?
?
?
??
启动前的漏磁感抗
启动前的转子电动势
定子电流和定子功率因数
空载时，转子电流约为零,定子电流 很小主要用来励磁。
当带上负载后，转子电流增加,定子电流 随之增加，这
一点与变压器类似。
电动机的功率因数 即为定子功率因数，功率因数角即为
U1 与 I1 的夹角。
???????????
???????????
2222
2222
c o s
c o s
fXEsn
fXEsn
?
?
9.2
例 3：三相异步电动机,p=2,n=1440 r/min，转子
R2=0.02?,X2s=0.08 ?,E2s=20V,f1= 50Hz。
启动时 I2（ st）
额定转速下的 I2（ N）
s=1
04.01500 14401500 ???s
A40
)08.004.0()02.0(
2004.0
)(
22
2
2
2
2
2
?
??
?
?
?
?
s
s
sXR
sE
9.2
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。
22 c o s ?IΦKT mT?
常数
每极磁通
转子电流 转子电路的
2c o s?
转矩公式的推导
（牛顿 ?米）
§ 9.3 异步电动机的电磁转矩与机械特性
9.3.1
9.3
22 c o s ?IKT mT ??
ms ΦNfE 212 44.4?
将如下参数
代入上式：
11
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
44.4
)(
c o s
)(
Nf
U
sXR
R
sXR
sE
I
m
S
s
s
??
?
?
?
?
?
2
2
2
2
2
12
)( SsXR
UsR
KT
?
?
?
得到 转矩公式 单位
（ N,m）
2UT ?
9.3
机械特性
)( SfT ?
T
s
10
n
1
T
n
得特性曲线：
启动时 n=0最大转速 n=n1时
代入上式将
1
1
n
nns ??
)(Tfn ?
9.3.2
在 U1 及 R 2 一定时，
T 仅随 S 变化
2
2
2
2
2
12
)( ssXR
UsRKT
?
??
得特性曲线：
9.3
三个重要转矩
n
1
T
n
)/(
)(
9 5 5 0
60
2 分转
千瓦
N
N
N
N
N
n
P
n
P
T ??
?
（牛顿 ?米）
NT
nN
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。
额定转矩 TN,
TN,Tmax,Tst
1
负载转矩用 TL表示
Tst Tmax
9.3
最大转矩,
maxT
电机带动最大负载的能力。
2 n
1
n
NT
nN
Tst Tmax
NT
T m a x??过载系数
3 启动转矩 Ts t,
一般 2.2~8.1??
电动机启动时的转矩
Ts t 体现了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。
如果 TL > Tmax电动机将会
因带不动负载而停转。
启动系数
N
st
st T
TK ? 2.2~4.1 ?
stK一般
9.3
n
1
T
n
TmTstTL
启动,Tst>TL (负载转矩 )，电机启动 转速 n?，转矩 T ?
c
c点：转矩达最大 Tm,转速 n继续 ?,T?，沿 cb走
b
b点,T=TL，转速 n不再上升，稳定运行
若 TL ?，暂时 T< TL,?n ??s ??I2 ??T ??n ?
电动机的自适应负载能力
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。
常用特
性段s=0
s=1
正常工作 条件,TL<Tmax，
否则电机将停转。
启动条件,Tst>TL
否则电动机不能启动。
注
意
9.3
例 4（ 9-7）：三相异步电动机，额定功率 P2N=10kW，额定转速
nN=1450r/min,启动能力 Tst/TN=1.4,过载系数 ?=2.0，效率为
87.5%。求额定转矩、启动转矩、最大转矩及额定输入功率。
)/(
)(9 5 5 0
分转
千瓦
N
N
N n
PT ?
（ 1）额定转矩 TN
米牛顿 ??? 9.651 4 5 0109 5 5 0
（ 2）启动转矩 Tst
mNTT Nst,2.924.1 ??
（ 3）最大转矩 Tm
mNTT Nm,8.1319.652 ???? ?
解,所求量,TN,Tst,Tm,P1N
（ 4）输入功率 P1N
kwPp NNN 42.115.87/10/21 ??? ?
9.3
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。
?
硬特性
（ R2小）
软特性
（ R2大）
0
T
n
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。
9.3
stI
起动电流,
中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的 5 ~ 7 倍。
大电流使电网电压降低
影响其他负载工作
频繁起动时造成热量积累 电机过热影响：
§ 9.4三相异步电动机的启动、调速和制动
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
一,三相异步机的起动
9.4
（ 1） 直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般
采用直接起动。
（ 2） 降压起动。 Y－ ? 起动
自耦降压起动
（ 3）转子串电阻起动。
二,三相异步机的起动 方法：
先减小定子电压 --------减小启动电流，
待启动完毕后再加上额定电压
降压起动
下面主要介绍 Y－ ?启动方法
见教材 P180 9-15图
9.4
Y－ ? 起动
正常 运行
lU
Uw
Vv u
W
?lI
起动时
A
BC
X
Y
ZlU lY
I
Z
UI l
lY 3?
3
Z
UI l
l ??
设：电机每相阻抗为 z
3
1?
?l
lY
I
I
主要目的：减小启动电流
启动电流只有原来的 1/3
9.4
AZ
BY X
C
正常
运行
UP A
BC
X
Y
Z 起
动
UP'
?? Sts t Y TT 3
1
PP UU 3
1??
（ 2）
Y－ ? 起动应注意的问题：
（ 1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。
所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合
)( 2UT ST ?Y－ ? 起动 ?? 也时 stst TI,
。
9.4
例 5:三相异步电动机，电源电压 =380V,三相定子
绕组 ?接法运行，额定电流 IN=20A,启动 系数 Ist/IN=7，
求,（ 1） ?接法时的启动电流 Ist ?
（ 2） 若启动时改为 Y接法，求 Ist Y
（ 1） Ist ? =7 IN =7?20=140A解：
（ 2）
3
1
?
?l
lY
I
I
Ist Y = Ist ? /3=140/3=47A #
9.4
例 6 有一三相异步电动机，△连结,P2N=28 kw,U1N=380V，
I1N=58A,cosφ1N=0.88,nN=1445r/min,Ist=6IN,Kst=1.1,λ=2.3,
TL=73.5N.m,要求 Ist<150A,问采用什么方法启动？
解,主要看
两点
1,是否满足 Ist < 150A
2,是否满足 Tst > TL
AAII Nst 1503485866 1 ?????
mNT N,1.185
1445
289550 ??
mNTTKT NNstst,6.2031.1 ???
不满足要求
满足要求
显然不能直接启动
9.4
AAII stst 1 5 01 1 6334831Y ???? ?
Lstst TmNTT ???? ??,9.673 6.20331
不满足要求
满足要求
显然也不能采用 Y－ ?方法启动
采用 Y－ ? 方法启动：
要求：
mNTAI stst,5.73 150 ??,
续例 6
9.4
采用自耦变压器启动,常用抽头 55%,64%,73%等
抽头 55%时：
AAII stst 1503.10534855.055.0 22 ?????自
mNTT stst,5.736.616.2 0 355.055.0 22 ?????自
抽头 64%时：
AAII stst 1505.14234864.064.0 22 ?????自
mNTT stst,5.734.836.2 0 364.064.0 22 ?????自
续例 6 要求：
mNTAI stst,5.73 150 ??,
不满足要求
满足要求 #
9.4
一、三相异步机铭牌与技术数据
1,型号 Y 132M－ 4
磁极数 (极对数 p=2)
转差率
0, 04 1500 14401500 ???s
§ 9.5 三相异步电动机的选择
2,转速, 电机轴上的转速（ n)。 如,n =1440 转 /分
9.5
异步电动机
3,联接方式, Y/ ?接法
U V W
v wu
接线盒：
U V W
v wu
如何 Y 接？? 接？
4,额定电压,定子绕组在指定接法下应加的线电压,
一般规定, 运行电压不能高于或低于额定值的 5 ％。
例,380/220 Y/?是指：线电压 380V时 Y接；线电压 220V时 ?接
5,额定电流,定子绕组在指定接法下的线电流 。
6,额定功率,指电机在额定运行时轴上输出的 功率 （ P2 ）
12 PP ?? ? ?C O SIUP NN31 ?
鼠笼电机
?=72－ 93％7,功率因数 (cos?
1)：
额定负载时一般为 0.7 ~ 0.9,空载时约为 0.2 ~ 0.3
额定负载时最大
注意：容量适当，防止“大马”拉“小车
”此外还有 绝缘等级 等参数，不一 一介绍。
P2
PN
cos?1
方法,和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。
二、三相异步电动机的正、反转
正转 反转
U V W
M
3~
电 源
U V W
M
3~
电 源
9.5
制动方法：
三,三相异步电动机的制动
反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。
为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。
即切割磁力线的速度很大，造成,引起 。?2I ?1I
注意：
3,能耗制动
4.发电反馈制动
2,反接制动：
停车时，将电动机接电源的意两相反接，使电动机
由原来的旋转方向反过来，以达制动的目的；
9.5
1,抱闸, 加机械抱闸
四、三相异步电动机的调速
? ? ? ?
p
fsnsn 1
1
6011 ????
1,改变极对数 有级调速。?p
2,改变转差率 ?s 无级调速
调速方法：
1
1
n
nns ??
9.5
3,改变电源频率 (变频调速 ) 无级调速
变频电源 可变Uf,Hz50
此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主要环节是
研制变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。
第九章习题
9-5 已知 Y90S-4型异步电动机的下列技术数据,1.1KW,50HZ,
380V、△联结,η=0.78,cosφ=0.78,1400r/min。试求：
1）线电流和相电流的额定值； 2）电磁转距额定值； 3）转差
率和转子频率的额定值。
解,1） 根据 ??co s3
2 LL IUP ?
??c o s3
2
LU
P
LI ?
AI L 747.2?得 AII LP 59.13/ ??
2） 电磁转距
Nn
P
NT
29550?
1 4 0 01.19550?
mN,5.7?
3） 转差率
%100
1
1 ?? ?
n
nn
N
NS
1 5 0 02601 ?? fn
067.0?
转子频率
12 fsf ?
50067.0 ?? Hz33.3?
电源频率 50HZ,试求 额定状态下的转差率 sN,电流 I1N和转距 TN,
以及起动电流 Ist、起动转矩 T st和最大转矩 Tmax
功率 转速 电压 效率 功率因数
5.5KW 1440r/min 380V 0.855 0.84
Ist/IN Tst/TN Tm/TN
7 2.2 2.5
9-8 已知 Y132S-4型三相异步电动机的额定技术数据如下：
Nst II 17 ??
转差率
%100
1
1 ?? ?
n
nn
N
NS
04.0?
??c o s32 NN IUP ?
??c o s3
2
LU
P
NI ?
A64.11?
)/(
)(9 5 5 0
分转
千瓦
N
N
N n
PT ? mN,48.36
1440
5.59550 ??
A5.81? Nst TT ?? 2.2 A3.80?
NTT ?? 5.2m a x A2.91?
9-9 答案
mNT N,7.1 4 7?
0.2??
9-10 答案
mNT N,1 9 52 ?）
301 2 ?n）
88.0c os3 ??）
9-11 答案
AII Nst 2.1 3 45.4 0 27 31131 ??????
mNTT Nst,782342.1 3131 ??????
可以时 78.75.4819525.0%25 ???? mNT L
不可以时 78.1171956.0%60 ???? mNT L
