鼠笼式异步电动机的工作原理

异步电机分析

第一节异步电动机的工作原理

1..转差，转差率（为什么叫异步电动机？）

?切割磁力线是产生转子感应电流和电磁转矩的必要条件。

?转子必须与旋转磁场保持一定的速度差，才可能切割磁力线。

?旋转磁场的转速用nl表示，称为同步转速;转子的实际转速用n表示，转差An=nl-no

?转差率：旳

?转差率是异步电动机的一个基本变量，在分析异步电动机运行时有着重要的地位。

O起动瞬间，n二0, s二1

O理想空载运行时：n二nl,s二0

o作为电动机运行时，s的范围在0---1之间。

O转差率一般很小，如S二0.03。

o制动运行时，电磁转矩方向与转速方向相反，即nl与n反向，s>l

O发电运行时，n高于同步转速n 1, s<0.

?根据转差率可以区分异步电动机运行状态：

s>l s=l s=O s<0

.制动运彳；电动运行：~发电运行

2.电势平衡方程式

1、定子绕组电势平衡方程式

?定子绕组接到交流电源上，与电源电压相平衡的电势（压降）包括：

?主电势（感应电势）：

O定子绕组通入三相对称交流电流时，将会产生旋转的主磁通，同时被定子绕组和转子绕组切割，并在其中产生感应电势。

o定子绕组感应电势的有效值：耳=444加啓1札1

?漏磁电势（漏抗压降）

O定子漏磁通：

密级：

NANCHANG UNIVERSITY

学 士 学 位 论 文

THESIS OF BACHELOR

（2007—2011年）

题 目: Y250M-4 55KW三相鼠笼式异步电动机设计 英文题目: Y250M-4 55KW Three-phase asynchronous

motor design a rat trap type

学 院: 共青学院 系 别: 工程技术系 专 业: 电气工程及其自动化 班 级: 07级电气本 学生姓名: 晏 悠 学 号: 8051207037 指导老师: 杨 莉 起讫日期: 2010年12月24日－2011年5月4日

毕业设计任务书

题 目： Y250-

密级：

NANCHANG UNIVERSITY

学 士 学 位 论 文

THESIS OF BACHELOR

（2007—2011年）

题 目: Y250M-4 55KW三相鼠笼式异步电动机设计 英文题目: Y250M-4 55KW Three-phase asynchronous

motor design a rat trap type

学 院: 共青学院 系 别: 工程技术系 专 业: 电气工程及其自动化 班 级: 07级电气本 学生姓名: 晏 悠 学 号: 8051207037 指导老师: 杨 莉 起讫日期: 2010年12月24日－2011年5月4日

毕业设计任务书

题 目： Y250-

第七章

异步电动机原理

异步电动机结构、额定数据与工作原理三相异步电动机的电磁关系及等值电路

三相异步电动机的功率与转矩三相异步电动机的机械特性

2015/12/25

电机与拖动

7.1 异步电动机结构、额定数据与工作原理一、异步电动机的主要用途 异步电机主要用作电动机，去拖动各种生产机械。 优点:结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、 坚固耐用、运行效率较高等。 缺点:功率因数较差。异步电动机运行时，必须从电 网里吸收落后性的无功功率，功率因数总是小于1。 异步电机又叫感应电机。

N

n12015/12/25 电机与拖动

S

二、异步电动机的分类 (1)按定子相数分: ① 单相异步电动机； ② 两相异步电动机； ③ 三相异步电动机。 ① 绕线式异步电动机； ② 鼠笼式异步电动机。

(2)按转子结构分:

此外，根据电机定子绕组上所加电压的大小，又有高压 异步电动机、低压异步电动机之分。从其它角度看，还 有高起动转矩异步电机、高转差率异步电机、高转速异 步电机等等。2015/12/25 电机与拖动 3

三、异步电动机的主要结构

异步电动机在结构上也是由定子、转子、气隙组成。 p209

2015/12/25

电机与拖动

1、异步电动机的定子： 异步电动机的定子是由机座、定子铁心

第七章

异步电动机原理

异步电动机结构、额定数据与工作原理三相异步电动机的电磁关系及等值电路

三相异步电动机的功率与转矩三相异步电动机的机械特性

2015/12/25

电机与拖动

7.1 异步电动机结构、额定数据与工作原理一、异步电动机的主要用途 异步电机主要用作电动机，去拖动各种生产机械。 优点:结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、 坚固耐用、运行效率较高等。 缺点:功率因数较差。异步电动机运行时，必须从电 网里吸收落后性的无功功率，功率因数总是小于1。 异步电机又叫感应电机。

N

n12015/12/25 电机与拖动

S

二、异步电动机的分类 (1)按定子相数分: ① 单相异步电动机； ② 两相异步电动机； ③ 三相异步电动机。 ① 绕线式异步电动机； ② 鼠笼式异步电动机。

(2)按转子结构分:

此外，根据电机定子绕组上所加电压的大小，又有高压 异步电动机、低压异步电动机之分。从其它角度看，还 有高起动转矩异步电机、高转差率异步电机、高转速异 步电机等等。2015/12/25 电机与拖动 3

三、异步电动机的主要结构

异步电动机在结构上也是由定子、转子、气隙组成。 p209

2015/12/25

电机与拖动

1、异步电动机的定子： 异步电动机的定子是由机座、定子铁心

第一章 单相异步电动机结构与工作原理一 基本结构与分类单相异步电动机只需单相交流电源供电，因而应用 非常广泛。如，小型机床、轻工设备、医疗机械、家用 电器、电动工具、农用水泵、仪器仪表等众多领域。 优点：使用方便、结构简单、运行可靠、价格低廉、 维护方便等等，与三相异步电机相比，缺点为体积稍大、 性能稍差。 单相异步电动机的基本类型 单相异步电动机根据起动方法或运行方式的不同，可以 分为以下几类 单相电阻起动异步电动机 单相电容起动异步电动机 单相电容运转异步电动机 单相电容起动和运转异步电动机

单相罩极式异步电动机 基本结构 单相异步电动机包括定子和转子两部分，其中定子由 绕组和铁心组成。铁心一般由0.5mm的硅钢片叠压而成。 绕组分为主绕组和副绕组，主绕组又称工作绕组，副绕组 又称起动绕组或辅助绕组。 单相异步电动机的转子也由铁心和绕组组成。其中铁 心也由0.5mm的硅钢片叠压而成，绕组常为铸铝笼型。

二 单相异步电动机的工作原理最简单的二相定子绕组如下所示，在绕组中通过的二 相 对称电流的变化规律为

im I m cos t ia I m cos( t 90 )

二相电流随时间变化的曲线如下图所示

两极旋转磁场产生的示意图如下所

第一章 单相异步电动机结构与工作原理一 基本结构与分类单相异步电动机只需单相交流电源供电，因而应用 非常广泛。如，小型机床、轻工设备、医疗机械、家用 电器、电动工具、农用水泵、仪器仪表等众多领域。 优点：使用方便、结构简单、运行可靠、价格低廉、 维护方便等等，与三相异步电机相比，缺点为体积稍大、 性能稍差。 单相异步电动机的基本类型 单相异步电动机根据起动方法或运行方式的不同，可以 分为以下几类 单相电阻起动异步电动机 单相电容起动异步电动机 单相电容运转异步电动机 单相电容起动和运转异步电动机

单相罩极式异步电动机 基本结构 单相异步电动机包括定子和转子两部分，其中定子由 绕组和铁心组成。铁心一般由0.5mm的硅钢片叠压而成。 绕组分为主绕组和副绕组，主绕组又称工作绕组，副绕组 又称起动绕组或辅助绕组。 单相异步电动机的转子也由铁心和绕组组成。其中铁 心也由0.5mm的硅钢片叠压而成，绕组常为铸铝笼型。

二 单相异步电动机的工作原理最简单的二相定子绕组如下所示，在绕组中通过的二 相 对称电流的变化规律为

im I m cos t ia I m cos( t 90 )

二相电流随时间变化的曲线如下图所示

两极旋转磁场产生的示意图如下所

三相异步电动机原理

phase Induction Machines

三相异步电动机原理

本章基本教学要求

1.了解异步电动机的结构。

n2.理解旋转磁场的概念、圆形旋转磁势的特性和

产生条件，了解分布和短距绕组对消除高次谐波电势的作用。

n3.深入理解并掌握综合表达三相异步电动机电磁

关系的基本方程式、等值电路和相量图，转子转动时异步电动机的运行原理，转子绕组折算和频率折算；

n4.掌握异步电动机中的功率和转矩平衡方程式，

各功率之间的相互关系，电磁转矩物理表达式；n5.掌握异步电动机的工作特性。n

三相异步电动机原理

重点和难点

n1.三相异步电动机空载和负载运行时的基本电磁

关系，掌握基本方程式、等值电路和相量图三种分析方法，并注意与变压器的对比，着重分析转子转动后的情况，转子绕组折算和频率折算；

掌握异步电动机功率与转矩的平衡关系、电磁n2.

转矩的表达式。

.掌握异步电动机机械特性n3

nn转子转动时的基本电磁关系。n

三相异步电动机原理

本次课程教学要求：

熟悉异步电动机的结构和主要技术n1.

数据；

.重点掌握电机堵转时的电磁关系、n2

基本方程式、等值电路和相量图；

n3.掌握绕组折算方法。

三相异步电动机原理

5.1三相异步电动机

5.1.1

基本结构和铭牌数据

三相鼠笼异步电动机结

绕线转子异步电动机的 控制

电器符号标注

刀闸 熔断器 QS

FU

SB

按钮

接触器

KM

FR

热继电器

电流继电器

KI

KT KA

时间继电器

中间继电器

刀闸开关

控制对象：380V， 5.5kW 以下小电机

考虑到电机较大的起动电流，刀

QS

闸的额定电流值应如下选择：

（3~5)*异步电机额定电流

电路符号

控制按钮

常开(动合)按钮

SB

复合按钮

电路符号 常闭(动断)按钮

SB SB

电路符号

电路符号

接触器

~ ~380

主触头 弹簧

动作过程 线圈通电 衔铁被吸合 触头闭合

线圈

铁芯 衔铁 电机

M 3~

辅助 触头

电机接通 电源

接触器

~ 220

~ ~380

动作过程 线圈通电 衔铁被吸合 触头闭合 电机接通 电源

M 3~

接触器有关符号：

接触器线圈

接触器主触头－－用于主电路 （流过的电流大，需加灭弧装置） 接触器辅助触头－－用于控制电路 （流过的电流小，无需加灭弧装置）

常开

常闭

接触器控制对象：电动机及其它电力负载

接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。

热继电器

功能：过载保护

发热元件

结构：

I

双金 属片

扣板

常闭触头

工作原理： 发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金 属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其 向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。

热继电器的符号

串联在主电路中

发热

电工电子实验指导书

实验三十六 三相鼠笼式异步电动机的能耗制动控制

一、实验目的

1．通过实验进一步理解三相鼠笼式异步电动机能耗制动原理。 2．增强实际连接控制电路的能力和操作能力。 二、原理说明

1．三相鼠笼电动机实现能耗制动的方法是：在三相定子绕组断开三相交流电源后，在两相定子绕组中通入直流电，以建立一个恒定的磁场，转子的惯性转动切割这个恒定磁场而感应电流，此电流与恒定磁场作用，产生制动转矩使电动机迅速停车。

2．在自动控制系统中，通常采用时间继电器，按时间原则进行制动过程的控制。可根据所需的制动停车时间来调整时间继电器的时延，以使电动机刚一制动停车，就使接触器释放，切断直流电源。

3、能耗制动过程的强弱与进程，与通入直流电流大小和电动机转速有关，在同样的转速下，电流越大，制动作用就越强烈，一般直流电流取为空载电流的3～5倍为宜。

四、实验内容

1．鼠笼机接成Δ接法，实验线路电源端接三相自耦调压器输出(U、V、W)，供电线电压为220V。

初步整定时间继电器的时延，可先设置得大一些(约5～10秒)。 本实验中，能耗制功电阻RT为10Ω。

2．开启控制屏电源总开关，按启动按钮，调节调压器输出，使输出线电压为220V，按停止按钮，切断三相交流电源。

电工