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1、大连理工大学电气工程系,第 3 章 异步电机的基本理论,3.1 三相异步电动机的工作原理,3.2 三相异步电动机的基本结构,3.5 三相异步电动机的运行分析,3.6 三相异步电动机的功率和转矩,3.7 三相异步电动机的运行特性,3.8 单相异步电动机,*3.9 三相直线异步电动机,*3.10 三相异步发电机,第 3 章 异步电机的基本理论,3.1 三相异步电动机的工作原理,3.2 三相异步电动机的基本结构,3.3 三相异步电动机的电动势平衡方程式,3.4 三相异步电动机的磁通势平衡方程式,3.5 三相异步电动机的运行分析,3.6 三相异步电动机的功率和转矩,3.7 三相异步电动机的运行特性,3
2、.8 单相异步电动机,*3.9 三相直线异步电动机,*3.10 三相异步发电机,电机与拖动,返回主页,大连理工大学电气工程系,3.1 三相异步电动机的工作原理,一、旋转磁场 1. 旋转磁场的产生,W2 W1,V2 V1,U1 U2,第3章 异步电机的基本理论,三相 (多相) 电流 三相 (多相) 绕组 旋转磁场。 三相绕组,大连理工大学电气工程系,横截面,流出,流入,3.1 三相异步电动机的工作原理,大连理工大学电气工程系,U V W,i1 = Imsin t i2 = Imsin( t120O) i3 = Imsin( t120O),i1 i2 i3, t = 0O 时 i1 = 0，i2
3、0， i3 0,N S,3.1 三相异步电动机的工作原理,大连理工大学电气工程系,t = 0O 时 i1 = 0，i2 0， i30,N S,t = 120O 时 i10，i2 = 0，i3 0,3.1 三相异步电动机的工作原理,大连理工大学电气工程系,N S,t = 240O 时 i1 0，i20，i3 = 0,t = 360O 时 i1= 0，i2 0，i30,3.1 三相异步电动机的工作原理,N S,大连理工大学电气工程系,i 变化一周 i 每秒钟变化 50 周 i 每分钟变化 (5060) 周,旋转磁场转一圈 旋转磁场转 50 圈 旋转磁场转 3000 圈,2. 旋转磁场的转速,同步转
4、速n0,n0 = 3000 = 60 f1 (r / min) 同步转速 n0 的大小怎样改变？,3.1 三相异步电动机的工作原理,大连理工大学电气工程系,每相绕组由 一个线圈组成,每相绕组由两个 线圈串联组成,3.1 三相异步电动机的工作原理,大连理工大学电气工程系,t = 0O 时 i1 = 0，i2 0， i3 0,N,S,N,S,磁极对数 p p = 2 电流变化一周 旋转磁场转半圈 n0 = 1 500,当磁极对数 p = 3 时 n0 = 1 000,3.1 三相异步电动机的工作原理,大连理工大学电气工程系,3. 旋转磁场的转向 U (i1) V(i2) W(i3) 由超前相转向滞
5、后相。 由通入绕组中的电流的相序决定的。 怎样改变 n0 的方向 ? V(i1) U(i2) W(i3),3.1 三相异步电动机的工作原理,大连理工大学电气工程系,二、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）,磁感线切割 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,电磁 转矩,3.1 三相异步电动机的工作原理,大连理工大学电气工程系,1. 电磁转矩的产生, ,转子电流有功 分量与e2同方向,转子电流有功分量 与旋转磁场相互作用,3.1 三相异步电动机的工作原理,转子电流无功 分量滞后e2 90o,转子电流无功分量 与旋转磁场
6、相互作用,大连理工大学电气工程系,转差率 :,转子转速 : n=(1 s) n0,起动时 n = 0，s = 1 理想空载时 n = n0，s = 0 正常运行时 0nn0， 1s0 额定运行时 sN = 0.01 0.09,3.1 三相异步电动机的工作原理,n0 s1,n = 0 s = 1,0nn0 1s0,n = n0 s = 0,nn0 s0,大连理工大学电气工程系,2. 电磁转矩 的大小,T = CTm I2cos2,3.1 三相异步电动机的工作原理,3. 电磁转矩的的方向,与旋转磁场的转向相同。,顺时针方向旋转,怎样改变转子的转向?,逆时针方向旋转,大连理工大学电气工程系,3.2
7、三相异步电动机的基本结构,一、主要部件 1. 定子 定子铁心、定子绕组、 机座和端盖等。,定子铁心的硅钢片,第3章 异步电机的基本理论,大连理工大学电气工程系,定子铁心,3.2 三相异步电动机的基本结构,大连理工大学电气工程系,定子绕组,对称三相绕组。,3.2 三相异步电动机的基本结构,大连理工大学电气工程系,定子接线盒,星形(Y)联结,三角形()联结,3.2 三相异步电动机的基本结构,大连理工大学电气工程系,转子铁心、转子绕组、转轴、风扇等。,转子铁心的硅钢片,2. 转子,转子绕组 绕线型：对称三相绕组。 笼 型：对称多相绕组。,3.2 三相异步电动机的基本结构,大连理工大学电气工程系,笼型
8、异步电动机的转子,3.2 三相异步电动机的基本结构,大连理工大学电气工程系,笼型异步电动机的转子,3.2 三相异步电动机的基本结构,大连理工大学电气工程系,笼型异步电动机的转子,3.2 三相异步电动机的基本结构,大连理工大学电气工程系,3.2 三相异步电动机的基本结构,绕线型异步电动机的转子,大连理工大学电气工程系,3.2 三相异步电动机的基本结构,绕线型异步电动机的转子,大连理工大学电气工程系,3.2 三相异步电动机的基本结构,三相笼型异步电动机的部件图,大连理工大学电气工程系,3.2 三相异步电动机的基本结构,三相笼型异步电动机的结构,转子,定子,风扇,冷空气流,罩 壳（非驱动端）,端盖（
9、驱动端）,大连理工大学电气工程系,3.2 三相异步电动机的基本结构,三相绕线型异步电动机的结构,大连理工大学电气工程系,3.2 三相异步电动机的基本结构,三相绕线型异步电动机示意图,大连理工大学电气工程系,3.2 三相异步电动机的基本结构,三相异步电动机的外形,更多的图片,大连理工大学电气工程系,3.2 三相异步电动机的基本结构,三相异步电动机的外形,更多的图片,大连理工大学电气工程系,三相异步电动机的外形,3.2 三相异步电动机的基本结构,更多的图片,大连理工大学电气工程系,UN 400 690 V fN 50 / 60 Hz PN 200 2 300 kW 2p 2 8,交流低压笼型异步电
10、动机,3.2 三相异步电动机的基本结构,更多的图片,大连理工大学电气工程系,UN 690 V，2 11 kV fN 50 / 60 Hz PN 200 3 000 kW 2p 2 12,交流高压笼型异步电动机,3.2 三相异步电动机的基本结构,更多的图片,大连理工大学电气工程系,二、三相绕组,首端 尾端,1. 三相单层绕组 例如：z = 12，p = 1，m = 3，y = 。,两匝线圈,每极每相槽数 q,一相绕组 接线图 （单层）,3.2 三相异步电动机的基本结构,大连理工大学电气工程系,槽距角 相邻两槽中心 线间的电角度。,极距 相邻两磁极中心 线间的距离（槽数）。,3.2 三相异步电动机
11、的基本结构,大连理工大学电气工程系,线圈节距 y 线圈两圈边之间的距离（槽数） 。 当 y = 时，称为整距绕组；当 y 时，称为短距绕组。,3.2 三相异步电动机的基本结构,大连理工大学电气工程系,当 q1 分布绕组。 当 q = 1 集中绕组。,3.2 三相异步电动机的基本结构,大连理工大学电气工程系,例如：z = 12，p = 1，m = 3，y = 5。 由计算得： q = 2，= 30，y 。,2. 三相双层绕组,串联,U1 U2, 实线为外层线圈边，虚线为内层线圈边。,3.2 三相异步电动机的基本结构,大连理工大学电气工程系,双层绕组,3.2 三相异步电动机的基本结构,大连理工大学
12、电气工程系,3.2 三相异步电动机的基本结构,3. 三相绕组的种类 (1)单层绕组和双层绕组 (2)整距绕组和 短距绕组 整距绕组 y= 短距绕组 y1,大连理工大学电气工程系,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、笼型绕组,p1 = p2 = p,S N N S,如果两者不相等， 则转子转不起来。,3.2 三相异步电动机的基本结构,大连理工大学电气工程系,2. 相数,笼型转子是对称多相绕组。 转子槽数能被磁极对数整除时,每对磁极下的每一根导条 就构成一相。 各对极下占相同位置的导 条可看作是属于一相的并联导 条，即每相有 p 根导条并联。 m2 =
13、 6,转子槽数不能被极对数整除时 m2 = z2 即每一根导条就构成一相。,3.2 三相异步电动机的基本结构,大连理工大学电气工程系,3. 匝数,四、额定值,（一根导条相当于半匝）,三相异步电动机 型 号 Y132S6 功 率 3 kW 频 率 50Hz 电 压 380 V 电 流 7.2 A 联 结 Y 转 速 960r/min 功率因数 0.76 绝缘等级 B,2p = 6,轴上输出额定机械功率PN,额定电压 (线电压),额定电流 (线电流),3.2 三相异步电动机的基本结构,大连理工大学电气工程系,3.2 三相异步电动机的基本结构,三相异步电动机的铭牌,大连理工大学电气工程系,【例3.2
14、.1】 Y180M2 型三相异步电动机， PN = 22 kW，UN = 380 V，三角形联结，IN = 42.2 A， N = 0.89， fN = 50 Hz，nN = 2 940 r/min。求额定运行时的：(1) 转差率； (2) 定子绕组的相电流； (3) 输入有功功率； (4) 效率。,解：(1) 由型号知 2p = 2，即 p = 1， 因此 n0 = 3 000 r/min，故,(2) 由于定子三相绕组为三角形联结，故相电流为,3.2 三相异步电动机的基本结构,大连理工大学电气工程系,(3) 输入有功功率,= 1.73238042.20.89 W = 24719.2 W =
15、24.72 kW (4) 效率,3.2 三相异步电动机的基本结构,大连理工大学电气工程系,3.3 三相异步电动机的电动势平衡方程式,一、定子电路的电动势平衡方程式 电动势平衡方程式,E1 =4.44 kw1 N1f 1m,定子绕组的电动势,kw1定子绕组的绕组因数,kw1N1定子绕组的有效匝数,第3章 异步电机的基本理论,式中,大连理工大学电气工程系,定子频率,忽略R1和X1 ，则,U1 =E1 =4.44 kw1 N1f,即m正比于相电压U1,3.3 三相异步电动机的电动势平衡方程式,大连理工大学电气工程系,E2s = 4.44 kw2N2f2m,二、转子电路的电动势平衡方程式,电动势平衡方程式,转子绕组漏电抗,X2s = 2 f2L2,转子绕组电动势,kw2转子绕组的绕组因数(笼型绕组kw2 =
