15 第十五章 三相异步电机概述.docx

第1页：异步电机的特点与基本结构

异步的由来

异步电机是交流电机，其转子旋转速度 n 与定子电流所产生的旋转磁场转速 n1 不是同步旋转，故称异步电机。

感应电机

由于定转子之间没有电的直接联系，靠定转子之间的电磁感应作用实现机电能量转换，故又称感应电机。

优点

结构简单，成本低，可长期可靠运行。

缺点

与变压器相似，从电网中吸收感性无功，造成电网功率因数下降，需进行功率补偿。一些大容量负荷又需提高功率因数的场合一般选用同步电动机。配合晶闸管技术（电力电子技术）也可适合大范围平滑调速。

用途

异步电动机应用非常广泛：电网总负荷中动力负荷占 60%，而异步电动机占动力负荷的 85%。钢铁厂的轧钢机、机床、起重机等使用三相异步电机；电风扇、洗衣机、电冰箱采用单相异步电机。

基本结构

定子由定子铁心、三相对称绕组和机座组成；转子分笼型转子（绕组由两端短路的若干导条组成，运转起来无法与外部连接）和绕线转子（可与外部连接，三相对称绕组通过滑环电刷相连，结构复杂但便于控制调速）两种。

第2页：异步电机的基本工作原理与转差率

三相异步电机原理类似变压器：三相定子绕组相当于变压器的原绕组，转子绕组相当于变压器的副绕组，通过电磁感应关系实现机电能量转换。不同点在于变压器铁心中的磁场是脉动的，异步机气隙中的磁场是旋转的。

三相定子绕组通入三相对称电流，产生基波旋转磁动势、转速 n1=60f/p；旋转磁场切割转子导条感应电势，转子本身短路就有电流通过；带电导体在磁场中受力的作用，力的方向用左手定则；力乘半径等于电磁转矩，使转子旋转起来，转动方向与旋转磁场方向一致。若在转子轴上加机械负载，电动机就拖动负载旋转、输出机械功率。

为什么 n≠n1：一般 n<n1，因为如果 n=n1，转子与旋转磁场之间没有相对运动，就不能在导体中感应出电动势和电流，也就不能产生拖动转子旋转的电磁转矩。如 3 对极 p=3 时 n1=1000r/min，实际 n=970r/min。因 n<n1 且 n 与 n1 方向一致，所以要改变三相异步电动机的转向，只要改变定子旋转磁场的方向（即改变三相绕组所接电源的相序）即可。

转差率

s=(n1−n)/n1×100%，反映定子旋转磁场与转子的相对速度，即转子切割磁场的速度。当 n 与 n1 方向相反时 s>1；转子转速 n=(1−s)·n1。

第3页：异步电机的三种运行状态与额定值

总之，异步电机可以在电动机、发电机和电磁制动三种状态运行：电动机运行是其主要运行方式；电磁制动往往是异步电动机在完成某一生产过程中出现的短时运行状态；发电机状态则有时用于农村小型水电站和风力发电站中。

额定值

额定电压、额定电流均为线值；PN=√3·UN·IN·cosφN·ηN×10⁻³ kW，PN 指输出的机械功率（只含有功，不含无功），而电功率分有功、无功和视在功率。

思考题：异步机的转子有哪两种形式？为什么异步电动机的转速总是小于同步速？什么是转差率？如何根据转差率的数值判断异步电机的三种运行状态？