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电机与拖动基础 主 编：李庆武 刘子林 副主编：张之光 王宏玉 主 审：李梅芳 目 录 目 录 3 异步电动机 【知识目标】 掌握三相异步电动机的结构特点和基本工作原理；掌握三相异步电动机电动势、磁动势、功率的平衡关系；了解三相异步电动机参数测定;掌握单相异步电动机的基本工作原理和运行特点。 【能力目标】 学会维修小型三相异步电动机和单相异步电动机常见故障。 3 异步电动机 异步电动机又称感应电动机，是交流电机之一。它分为三相异步电动机和单相异步电动机。由于它结构简单、造价低廉、坚固耐用、维护方便的优点，因而被广泛采用。据有关部门统计，90%左右的生产机械中都是由三相异步电动机拖动的，其用电量占电网总负载容量60%以上。三相异步电动机需从电网吸收一滞后无功电流I0来激磁，从而使电网功率因数降低了，且起动、调速性能均比直流电动机差。但随着功率因数自动补偿及变频技术的发展，三相异步电动机将有取代直流电动机的趋势。 3.1 三相异步电动机的基本工作原理和结构 三相异步电动机与直流电动机一样，也是根据磁场和载流导体相互作用产生电磁力的原理而制成的。不同的是，直流电动机为一静止磁场，三相异步电动机却是一旋转磁场。那么,旋转磁场是怎样产生的呢？ 三相旋转磁场的产生 1三相旋转磁场产生的条件 三相旋转磁场产生的条件是：三相对称绕组通以三相对称电流。 3.1 三相异步电动机的基本工作原理和结构 (1) 三相电机的特点 ① 三相绕组相同（线圈数、匝数、线径分别相同）。 ② 三相绕组在空间按互差120°电角度排列。 ③ 三相绕组可以接成星形(Y)或三角形(D)。 满足上述条件的称为三相对称绕组。 为分析方便，以两极电机为例，用轴线互差120°电角度的三个线圈来代表三相绕组，三相首端分别用U1、V1、W1，末端用U2、V2、W2表示，如图3.1所示。 3.1 三相异步电动机的基本工作原理和结构 (2) 三相对称电流 其电流波形如图3.2（a）所示，可见三相电流在时间上互差120°电角度。 2 旋转磁场的产生过程 现将三相对称电流通入三相对称绕组，为简化分析，下面取几个不同瞬时电流通入定子绕组。并规定各相电流为正时，是首端进“”，尾端出“⊙”，反之则为尾端进、首端出。 3.1 三相异步电动机的基本工作原理和结构 3.1 三相异步电动机的基本工作原理和结构 (1)当 °瞬时 可见，U相电流为正值，应从首端U1流入(用表示)，尾端U2流出(用⊙表示)；而V相和W相电流为负值,分别从尾端V2、W2流入(用表示)，首端V1、W1流出(用⊙表示)，如图3.2(b)中(1)所示。可见1/2圆周内导体电流流入，余下1/2圆周内导体电流流出。根据右手螺旋定则，可判断三相电流在定子绕组中产生合成磁力线的方向，如图3.2(b)中(1)所示，定子右边为N极，左边为S极，即为两极磁场，三相合成磁力线（磁场）的轴线F与U相线圈轴线U1、U2之间中心线重合。 3.1 三相异步电动机的基本工作原理和结构 (2)当 瞬时（即电流随时间变化了 电角度） 可见，V相为正值，电流从首端V1流入(用表示)，从尾端V2流出(用⊙表示)；U相和W相为负值，电流分别从尾端U2、W2流入(用表示)，从首端U1、W1流出(用⊙表示)。三相电流在定子绕组中产生合成磁力线的方向如图3.2(b)中（2）所示，仍为两极磁场。三相合成磁力线（磁场）轴线F与V相线圈轴线重合。可见，三相合成磁力线的轴线比ωt=0°时在空间上顺时针转过了120°。 3.1 三相异步电动机的基本工作原理和结构 (3) 当ωt=240°和ωt=360°瞬时 三相电流在定子绕组中产生的合成磁力线方向如图3.2(b)中（3）、(4)所示。可见，当电流在时间上变化一个周期，即360°电角度，合成磁场便在空间刚好转过一周，且任何时刻合成磁场的大小相等，其顶点的轨迹为一个圆,故又称为圆形旋转磁场。 3.1 三相异步电动机的基本工作原理和结构 3旋转磁场的转向 从图3.2可以看出，三相合成磁场的轴线总是与电流达到最大值的那一相绕组轴线重合。所以，旋转磁场的转向取决于三相电源通入定子绕组电流的相序，而三相交流电达到最大值的变化次序（相序）为：U相→V相→W相。若将U相交流电接U相绕组，V相交流电接V相绕组，W相交流电接W相绕组，则旋转磁场的转向为U相→V相→W相，即顺时针方向旋转。若将三相电源线任意两相调接于定子绕组，旋转磁场即刻反转（逆时针方向旋转）。 3.1 三相异步电动机的基本工作原理和结构 4旋转磁场的转速 （又称同步转速） (1) 当2p =2极时，如图3.2所示，若三相交流电变化一个周期，即ωt