华中科技大学_电机学_第五章_异步电机(完美解析)解剖

三相异步电动机结构详细图解图1封闭式三相异步电动机的结构1—端盖2-轴承3—机座4-定子绕组5-转子6—轴承7-端盖8—风扇9—风罩10—接线盒异步电动机的结构也可分为定子。

转子两大部分.定子就是电机中固定不动的部分，转子是电机的旋转部分.由于异步电动机的定子产生励磁旋转磁场,同时从电源吸收电能，并产生且通过旋转磁场把电能转换成转子上的机械能，所以与直流电机不同，交流电机定子是电枢。

另外，定。

转子之间还必须有一定间隙（称为空气隙），以保证转子的自由转动。

异步电动机的空气隙较其他类型的电动机气隙要小，一般为0。

2mm~2mm。

三相异步电动机外形有开启式。

防护式.封闭式等多种形式，以适应不同的工作需要。

在某些特殊场合,还有特殊的外形防护型式，如防爆式。

潜水泵式等。

不管外形如何电动机结构基本上是相同的。

现以封闭式电动机为例介绍三相异步电动机的结构。

如图1所示是一台封闭式三相异步电动机解体后的零部件图。

1.定子部分定子部分由机座。

定子铁心。

定子绕组及端盖。

轴承等部件组成。

(1）机座。

机座用来支承定子铁心和固定端盖。

中.小型电动机机座一般用铸铁浇成,大型电动机多采用钢板焊接而成。

（2）定子铁心。

定子铁心是电动机磁路的一部分。

为了减小涡流和磁滞损耗，通常用0.5mm厚的硅钢片叠压成圆筒，硅钢片表面的氧化层(大型电动机要求涂绝缘漆)作为片间绝缘，在铁心的内圆上均匀分布有与轴平行的槽,用以嵌放定子绕组.(a）直条形式（b）斜条形式图2 笼型异步电动机的转子绕组形式（3)定子绕组。

定子绕组是电动机的电路部分，也是最重要的部分，一般是由绝缘铜(或铝)导线绕制的绕组联接而成。

它的作用就是利用通入的三相交流电产生旋转磁场。

通常，绕组是用高强度绝缘漆包线绕制成各种型式的绕组，按一定的排列方式嵌入定子槽内。

槽口用槽楔(一般为竹制)塞紧。

槽内绕组匝间.绕组与铁心之间都要有良好的绝缘.如果是双层绕组(就是一个槽内分上下两层嵌放两条绕组边），还要加放层间绝缘。

第五章：感应电机的稳态分析主要内容：三相感应电机的结构原理，及磁势，磁场。

感应电机的基本方程式，等效电路。

工作特性，及启动调速问题，最后介绍单相感应电机。

5-1 感应电动机的结构，原理和运行状态为了更好的理解感应电动机的工作原理，首先介绍结构。

一、感应电动机的结构主要由静止的定子和转动的转子两大部分组成，定、转子之间有一很小的气隙。

1、定子：由定子铁心，定子绕组和机座三部分组成定子铁心：是主磁路的一部分，为了减少磁滞损耗和涡流损耗，铁芯由0.5mm的硅钢片叠成。

在定子铁心内圆上均匀的冲有一定槽形的槽，用来嵌放定子绕组槽形分：半闭口，半开口，开口从提高效率和功率因数来看，半闭口槽最好，因为它可以减少气隙磁阻，使产生一定数量的旋转磁场所需的励磁电流最少。

但绕组的绝缘和嵌线工艺比较复杂，因此只用于低压中小型异步电动机中。

对于中型异步电动机通常采用半开口槽。

（500伏以下）对于高压中型和大型异步机，一般采用开口槽，以便于嵌线。

定子绕组：定子铁心槽内对称的放置三相绕组，当三相绕组中通入对称三相交流电流时产生旋转磁场。

机座：用来支撑整个电机。

2、转子：由转子铁心，转子绕组，和转轴组成。

转子铁心：也是主磁路的一部分，由厚0.5mm的硅钢片叠成，在铁心外缘冲有一圈开口槽，外表面成圆柱形。

转子绕组：分笼型：一般采用铸铝，结构简单，制造方便。

应用广泛。

绕线形：转子槽内嵌有三相绕组，通过集电环和电刷与外电路接通。

这样可以在转子绕组中接入外加电阻，改善启动和调速性能。

此种结构较笼型复杂，只用于启动性能要求较高和需调速的场合。

3、气隙：在定、转子之间有一气隙，气隙大小对异步机的性能有很大的影响。

气隙大磁阻大，要产生同样大小的旋转磁场就需较大的励磁电流，由于激磁电流基本上是无功电流，所以为了降低电机的空载电流，提高功率因数，气隙应尽量减少。

一般气隙长度应为机械条件所容许达到的最小值。

中小型电机气隙一般为0.2-0.7二、异步电动机的工作原理。

三相异步电动机结构图解图1封闭式三相异步电动机的结构1—端盖2—轴承3—机座4—定子绕组5—转子6—轴承7—端盖8—风扇9—风罩10—接线盒异步电动机的结构也可分为定子.转子两大部分。

定子就是电机中固定不动的部分，转子是电机的旋转部分。

由于异步电动机的定子产生励磁旋转磁场，同时从电源吸收电能，并产生且通过旋转磁场把电能转换成转子上的机械能，所以与直流电机不同，交流电机定子是电枢。

另外，定.转子之间还必须有一定间隙(称为空气隙)，以保证转子的自由转动。

异步电动机的空气隙较其他类型的电动机气隙要小，一般为0.2mm～2mm。

三相异步电动机外形有开启式.防护式.封闭式等多种形式，以适应不同的工作需要。

在某些特殊场合，还有特殊的外形防护型式，如防爆式.潜水泵式等。

不管外形如何电动机结构基本上是相同的。

现以封闭式电动机为例介绍三相异步电动机的结构。

如图1所示是一台封闭式三相异步电动机解体后的零部件图。

1.定子部分定子部分由机座.定子铁心.定子绕组及端盖.轴承等部件组成。

(1)机座。

机座用来支承定子铁心和固定端盖。

中.小型电动机机座一般用铸铁浇成，大型电动机多采用钢板焊接而成。

(2)定子铁心。

定子铁心是电动机磁路的一部分。

为了减小涡流和磁滞损耗，通常用0.5mm厚的硅钢片叠压成圆筒，硅钢片表面的氧化层(大型电动机要求涂绝缘漆)作为片间绝缘，在铁心的圆上均匀分布有与轴平行的槽，用以嵌放定子绕组。

(a)直条形式(b)斜条形式图2 笼型异步电动机的转子绕组形式(3)定子绕组。

定子绕组是电动机的电路部分，也是最重要的部分，一般是由绝缘铜(或铝)导线绕制的绕组联接而成。

它的作用就是利用通入的三相交流电产生旋转磁场。

通常，绕组是用高强度绝缘漆包线绕制成各种型式的绕组，按一定的排列方式嵌入定子槽。

槽口用槽楔(一般为竹制)塞紧。

槽绕组匝间.绕组与铁心之间都要有良好的绝缘。

如果是双层绕组(就是一个槽分上下两层嵌放两条绕组边)，还要加放层间绝缘。

第五章异步电机感应电动机优点：结构简单、运行可靠、效率高、制造容易、成本低。

感应电动机缺点：不能平滑调速、调速范围窄、降低电网功率因数（对电网来讲是感性负载）。

5．1异步电机的基本类型和基本结构基本类型：单相鼠笼式异步电机；三相鼠笼式异步电机；三相绕线式异步电机异步电机主要结构包括：静止的定子，旋转的转子，气隙。

基本类型中就是指转子的结构形式。

1．定子------定子铁心、定子三相或单相绕组、机座2．转子-----转子铁心、转子绕线或鼠笼绕组、轴3．气隙---0.2mm~1.5mm因为磁势大部分都消耗在气隙上，气隙小则电机的空载磁化电流就小，功率因数高。

考虑到机械的原因，气隙又不能太小。

5．2异步电机的基本工作原理1．电动机状态（0< n < n1, 0< s <1 ）p214图(1)定子三相对称绕组通入三相对称电流，产生同步转速旋转的气隙磁场。

(2)转子导体运动（相对磁场，磁场转速快）切割磁力线，产生感应电动势，进而产生电流。

电流与气隙磁场的相互作用产生与转子转向相同的拖动转矩。

(3) 电机从电网吸收电功率，经过气隙的耦合作用从轴上输出机械功率。

2．发电机状态 （ n > n 1 , s<0 ） （1） 原动机拖动转子以n(>n 1)转速旋转。

(2) 转子导体运动（相对磁场，磁场转速慢）切割磁力线，产生感应电动势，进而产生电流。

电流与气隙磁场的相互作用产生与转子转向相反的制动转矩。

(3) 电机从轴上吸收机械功率，经过气隙耦合再向电网输出电功率。

3．电磁制动状态 ( n<0 , s>1)转子逆着磁场方向旋转，此时电机既从电网吸收电功率又从轴上吸收机械功率，它们都消耗在电机内部变成损耗。

5．3异步电动机的额定值额定功率：电机轴上输出的机械功率W , kW 额定电压：定子绕组线电压V 额定电流：定子绕组线电流A 额定频率：电网频率即工频50H Z额定转速：额定工况下的转子转速r/min另外有：额定运行时的效率N η 和额定运行时的功率因数N ϕcos 关系式：N N N N N I U P ϕηcos 3=定子三相绕组Y接时 N N N N U U I I φφ3== ；定子绕组Δ接时N N NN U U I I φφ==35．4转子静止时的异步电机 5.4.1 转子绕组开路定子三相绕组中依次通入三相电流C B A I I I 0.0.0.,,（对称，互差1200, p216 Fig.5.9）。

异步电机结构及工作原理朋友们！今天咱们来唠唠异步电机这个在工业和日常生活中都超级常见的东西。

先说说异步电机的结构吧。

异步电机主要有两个大的部分，一个是定子，另一个是转子。

这就像是一个电机的身体和心脏一样，各有各的重要性。

定子呢，就像是电机的外壳部分的重要组成。

它主要由定子铁芯、定子绕组和机座组成。

定子铁芯是由一片片很薄的硅钢片叠压而成的，你可别小瞧这些硅钢片，它们的作用可大了。

硅钢片有很好的导磁性能，可以让磁场在里面顺利地通过。

定子绕组就缠绕在这个定子铁芯上，就像给铁芯穿上了一件有特殊功能的衣服。

定子绕组是用绝缘导线绕制而成的，这些绕组按照一定的规律排列，一般是三相绕组，它们是产生旋转磁场的关键所在。

机座呢，就是用来固定定子铁芯和定子绕组的，它就像一个坚实的框架，让整个定子部分稳稳当当的。

再看看转子。

转子有两种常见的类型，一种是鼠笼式转子，另一种是绕线式转子。

鼠笼式转子看起来就像是一个小笼子一样。

它是由转子铁芯和嵌在铁芯槽里的导条组成的，这些导条的两端用端环连接起来，整体看起来就特别像一个小老鼠笼子，所以才叫鼠笼式转子呢。

绕线式转子呢，它的结构稍微复杂一点。

它也是有转子铁芯，但是上面绕着三相绕组，而且这些绕组的三个端点是通过滑环和电刷连接到外部电路的。

那异步电机是怎么工作的呢？这就很有趣了。

当异步电机接通电源后，定子绕组中就会通入三相交流电。

这三相交流电会在定子铁芯内部产生一个旋转磁场。

这个旋转磁场就像一个无形的大手，以一定的速度在旋转。

这个速度被称为同步转速，它和电源的频率以及电机的磁极对数有关。

对于转子来说，当这个旋转磁场开始旋转的时候，转子绕组或者导条就会切割这个旋转磁场的磁感线。

根据电磁感应定律，只要导体切割磁感线就会产生感应电动势。

由于转子绕组或者导条是闭合的电路，所以就会产生感应电流。

这个感应电流又会在转子上产生一个磁场。

这个转子的磁场和定子产生的旋转磁场就会相互作用。

就好像是两个磁铁之间的相互吸引和排斥一样。

目录华中科技大学电机学目录下页第一篇12第二篇3第三篇4第四篇5第五篇目录 1 绪论下页�电机在国民经济中的作用�电机的分类�电机学课程性质和学习方法�电机学中常用的电工定律目录电机在国民经济中的作用下页�电能是现代社会最主要的能源，并对人类文明的发展起到了重要的推动作用。

�电机是和电能的生产、输送与利用密切相关的能量转换机械 。

�电机不仅是国民经济各行业中的重要或关键设备，而且在人们日常生活中的应用也越来越广泛。

目录电机的用途下页发电机电机的主要类型变压器电动机下页目录发电机的用途火电厂：将燃料燃烧的热能转换为电能。

水电厂：将水流的势能转换为电能。

核电厂：将原子核裂变的原子能转换为电能。

风电场：将风能转换为电能。

�用于发电厂�用于独立系统中的用于独立系统中的发电机发电机发电机。

目录火力发电厂原理图下页火力发电厂原理图火力发电厂原理图目录变压器的用途下页�主要用于各级变电站中。

�改变交流电能的电压，实现交流电能的经济输送和合理分配。

下页目录电力系统示意图水力发电厂110kV220kV110kV调相机220kV6kV35kV380/220V220k V 220k V110kV水力发电厂220k V110kV10.5kV火力发电厂火力发电厂110kV照明电动机图例发电机双绕组变压器三绕组变压器自耦变压器=GSGSGS GS GSM 3~M 3~GS GSGSGSGS目录电动机的用途下页�作为原动机，拖动各种机械设备。

�据统计，我国电动机的耗电量约占发电量的60% 。

�工业�农业�交通运输业�航天、航空、航海行业�国防、文化教育、医疗卫生、IT等行业�日常生活目录电动机的用途下页�工业机床、机器人、轧钢机、纺织机、造纸机、风机、水泵、压缩机、吊车、卷扬机、传送带等。

�农业电力排灌设备、脱粒机、碾米机、榨油机、粉碎机等。

�交通运输业电气机车、磁悬浮列车、城市轨道列车、无轨电车、电动汽车等。

目录电动机的用途下页�航空和航海业有特殊要求的航空电机、船用电机和推进电机等。

拖动转矩：电动机产生的转矩Tm或负载转矩TL与转速n相同时，就是拖动转矩。

静态转矩：电动机轴上的负载转矩TL，它不随系统加速或减速而变化。

动态转矩：系统加速或减速时，存在一个动态转矩Td，它使系统的运动状态发生变化。

2.4 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原则？转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？答：在多轴拖动系统情况下，为了列出这个系统运动方程，必须先把各传动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量都折算到电动机轴上。

由于负载转矩是静态转矩，所以可根据静态时功率守恒原则进行折算。

由于转动惯量和飞轮转矩与运动系统动能有关，所以可根据动能守恒原则进行折算。

2.5 为什么低速轴转矩大？调速轴转矩小？答：忽略磨擦损失的情况下，传动系统的低速轴和调速轴传递的功率是一样的，即P1＝P2 而P1＝T1ω1，P2＝T2ω2所以T1ω1＝T2ω2，当ω1＞ω2时，T1＜T22.6 为什么机电传动系统中低速轴的GD2比高速轴的GD2大得多？答：因为低速轴的转矩大，所设计的低速轴的直径及轴上的齿轮等零件尺寸大，质量也大，所以GD2大，而高速轴正好相反。

2.10 反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别，各有什么特点？答：反抗性恒转矩负载恒与运动方向相反。

位能性恒转矩负载作用方向恒定，与运动方向无关。

3.1 为什么直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？答：转子在主磁通中旋转，要产生涡流和磁滞损耗，采用硅钢软磁材料，可减少磁滞损耗，而采用“片”叠压成，可减少涡流损耗。

3.11为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？答：因为Tst=UN/Ra，Ra很小，所以Tst很大，会产生控制火花，电动应力，机械动态转矩冲击，使电网保护装置动作，切断电源造成事故，或电网电压下降等。

故不能直接启动。

3.12 他励直流电动机启动过程中有哪些要求？如何实现？答：要求电流Ist≤（1.5~2）IN，可采用降压启动、电枢回路串电阻进行启动。