异步电机转子三维温度场及热应力场研究

异步电动机的转子为什么会转动

异步电动机的转子为什么会转动为什么异步电动机的定子通电后,转子会转动?要解答这个问题,我们可先做个简单演示. 上图所示的是一个装有手柄的U形磁铁,磁铁中放有一个可以自由转动的,由铝条及铝端环组成的简易鼠笼转子.当我们摇动手柄带动U形磁铁顺时针旋转时,就相当于在转子上建立一个顺时针的旋场磁场.这时我们可以发现转子也跟着磁铁一起顺时针转动.这是因为当我们摇动磁铁旋转时,磁铁中磁场的磁力线就会切割鼠笼转子上的铝条,相当于转子铝条沿相反方向切割磁力线,转子中的铝条就会产生感生电流,其方向可用右手定则判定.由于带电流的铝条处在U形磁铁的磁场中,铝条就要受到磁场力的作用,磁场力方向可根据左手定则判定,在磁场力的作用下转子就会沿顺时针方向旋转.当我们摇得快时,转子转得也快,摇得慢,转得也慢;反摇,转子马上也反转. 异步电动机的转动原理与上述演示相似.当向异步电动机的定子绕组中通入对称的三相交流电时，就产生了一个沿定子和转子内部空间作旋转的旋转磁场,而该旋转磁场的转速n就称同步转速,其值为2极n=3000转/分钟,4极n=1500转/分钟,6极n=1000转/分钟,8极n=750转/分钟.由于旋转磁场以n转速旋转，而转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向一致的感生电流。载流的转子导体在定子磁场中就会受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转子产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场相同的顺时针方向旋转。若要让转子沿逆时针方向旋转,则要使定子的旋转磁场也沿逆时针旋转,这只要对调电机的任意的两相电线就可以了. 从上分析可知转子与旋转磁场之间存在相对运动，是确保转子导条能够切割磁场的磁力线产生感生电流从而产生磁场力的前提条件，所以异步电动机转子的转速始终小于旋转磁场的同步转速, 和旋转磁场不同步.所以称之为异步电动机. 技术科张伟敏 2016/5/13

三相异步电动机的结构原理(定子、转子)讲解

三相异步电动机的结构原理（定子、转子）讲解三相异步电动机定子 0.35?0.5毫米厚，表面涂有绝缘漆的环状冲片槽的硅钢片叠压而成，如右图所示。定子绕组：定子绕组是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。 U1 Vt W t U1 Vi Ii 定子三栩绕组的接线方法小型号异步电动机定子绕组通常用高强度漆包线（铜线或铝线）绕制成各种线圈后，在嵌放在定子铁芯槽内。大中型电动机则用各种规格的铜条经过绝缘处理后，再嵌放在定子铁芯槽内。为了保证绕组的各导电部分与铁芯之间的可靠绝缘以及绕组本身之间的可靠绝缘，故在定子绕组制造过程中采取了许多绝缘措施，三相异步电动机定子绕组的主要绝缘项目有以下三种： 1. 对地绝缘：定子绕组整体与定子铁心之间的绝缘。 2. 相间绝缘：各相定子绕组之间的绝缘。 3. 匝间绝缘：每相定子绕组各线匝之间的绝缘。定子三相绕组的槽内嵌放完毕后共有六个出线端引到电动机机座的接线盒内，可按需要将三相绕组接成星形接法（Y 接）或三角形接法（△接），如右图所示。机座：它的作用是固定定子铁芯和定子绕组，并以两个端盖支撑转子，同时起保护整台电动机的电磁部分和散发电动机运行中产生的热量，一般是铁或铝铸造而成。三相异步电动机转子 Ife 1 i % 1 1 1 1 U1 Vi 11 1 1' * 1 电动机的静止部分称为定子，其组成部分主要包括定子铁芯、定子绕组、机座等部分定子铁芯：定子铁芯的作用是作为电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。定子铁芯一般由

转子是电动机的旋转部分，包括转子铁芯，转子绕组和转轴等部分转子铁芯：作为电机磁路的一部分，并放置转子绕组。一般由图所示。转子绕组：其作为切割定子磁场，产生感应电动势和电流，并在旋转磁场的作用下受力使转子转动。根据构造的不同可分为鼠笼式和绕线式转子两种类型。 1. 鼠笼式转子：它的结构是转子铁芯的槽沟内插入铜条，在铜条两端焊接两个铜环，如下图（这样转子绕组好像一个鼠笼型转子。为了节约铜材和便于制造。目前绝大部分鼠笼均采用铝代替。如下 2. 绕线式转子：绕线式转子绕组也和定子绕组一样做成三相对称绕组，经过适当的排列和组合三个引出线分别接到固定的转轴上的三个铜滑环上，在各个环上，分别放置着固定不动的电刷，通过电刷与滑环的接触，使转子绕组与外加变阻器接通，一边启动电机。如右图所示。 3. 转轴：用以传递转矩及支撑转子的重量。一般都由中碳钢或合金钢制成。除了定子和转子两大部分外，还有端盖，风扇等其他附件。（注：范文素材和资料部分来自网络，供参考。只是收取少量整理收集费用，请预览后才下载，期待你的好评与关注） 0.5毫米厚的硅钢片冲制叠压而成。如右 a ）所示。绕组式转子嵌入并固定转子铁芯槽内，最后使三组绕圈接成星形连接, 图（b ）所示。

汽轮机热应力、热膨胀、热变形

汽轮机热应力、热膨胀、热变形一、汽轮机启停和工况变化时的传热现象： 1、凝结放热：当蒸汽与低于蒸汽饱和温度的金属表面接触时，在金属壁表面发生蒸汽凝结现象，蒸汽放出气化潜热，蒸汽凝结放热在金属表面形成水膜——膜状凝结，其放热系数达4652~17445w/m2·k，如果蒸汽在壁面上凝结，形不成水膜则这种凝结——珠状凝结，珠状凝结的放热系数是膜状凝结的15~20倍。汽轮机冷态启动，从开始冲转2~3min内，剧烈的换热使汽缸表面很快上升到蒸汽的饱和温度，尤其是转子表面上升更快。 2、对流放热：汽轮机部件的最大允许温差，由机组结构、汽缸转子的热应力、热变形以及转子与汽缸的胀差决定的。汽轮机启停和工况变化由于高、中压缸进汽区温度较高，热交换剧烈，因而汽缸转子内形成的温差也大，因此监视好这些部件温差不超允许值，其它部件的温差就不超允许值。当蒸汽的温升率一定时，随着启动时间的增长及蒸汽参数的提高，蒸汽对金属单位时间的放热量并不相等，在金属部件内部引起的温差也不是定值。当调节级的蒸汽温度升到满负荷所对应的蒸汽温度时（约为503℃）蒸汽温度不再变化，此时金属部件内部温差达到最大值，在温升率变化曲线上的这一点为准稳态点，准稳态附近的区域为准稳态区。经过一段时间热量从内壁传到外壁，不考虑外壁的散热损失，内外壁温度相同，汽轮机进入稳定状态。在汽轮机启停和变工况运行时，在金属部件内引起的温差不仅与蒸汽的温升率有关还与蒸汽温度的变化量有关，温差随蒸汽的温升率增大而增加，随蒸汽温度变化量的增加而增大。机组启动时暖机，有效的减少了金属部件内引起的温差，所谓暖机，就是在蒸汽参数不变的情况下，对汽缸、转子进行加热，此时蒸汽传给金属的热量等于金属内部的导热量，使金属内外壁温差减小，暖机结束时，金属部件的温差很小或接近于零，金属部件的温度接近暖机开始的温度。二、热应力： 1、由于温度的变化引起零件的变形——热变形，如果热变形受到约束，则物体内就产生应力，这种应力称为热应力。物体在加热或冷却时，物体内的温度时不均匀的，这是物体虽没有约束，物体各部分的膨胀是不同的，互相间受到约束，将产生热应力，高温区手压缩应力，低温区受拉伸应力。 2、汽轮机启停和工况变化时汽缸和转子的热应力：（1）汽轮机冷态启动时的热应力：汽缸内壁受压应力，外壁受拉应力转子外壁受压应力，内壁受拉应力（2）汽轮机停机过程的热应力：汽缸内壁受拉应力，外壁受压应力转子外壁受压应力，外壁受拉应力汽轮机从冷态启动，稳定工况下运行至停机过程中，转子表面的热应力由压缩变化拉伸，中心孔的热应力由拉伸变为压缩。汽缸内外壁变化也是如此，刚好完成一个交变热应力循环。在交变应力的反复作用下，金属表面出现疲劳裂纹，并逐渐扩展，以致断裂，由于汽轮机正常运行时间长，启停时产生的热应力的频率很低，故称这种交变热应力为低周波应力又称低周疲劳，一般机械的交变应力称为高周波应力。

汽轮机的热应力、热变形、热膨胀分析

汽轮机的热应力、热变形、热膨胀主要内容：主要介绍汽轮机的热应力、热膨胀和热变形；汽轮机寿命及如何进行汽轮机的寿命管理。 Ⅰ汽轮机的受热特点一、汽缸壁的受热特点汽轮机启停过程是运行中最复杂的工况。在启停过程中，由于温度剧烈变化，各零部件中及它们之间形成较大的温差。导致零部件产生较大的热应力，同时还引起热膨胀和热变形。当应力达到一定水平时，会使高温部件遭受损伤，最终导致部件损坏。 1．汽缸的受热特点（1）启动时，蒸汽的热量以对流方式传给汽缸内壁，再以导热方式传向外壁，最后经保温层散向大气，汽缸内外壁存在温差，内壁温度高于外壁温度，停机过程则产生相反温差。（2）影响内外壁温差的主要因素： ①汽缸壁厚度δ，汽缸壁越厚，内外温差越大。 ②材料的导热性能； ③蒸汽对内壁的加热强弱。加热急剧：温度分布为双曲线型，温差大部分集中在内壁一侧，热冲击时；加热稳定：温度分布为直线型，温差分布均匀，汽轮机稳定运行工况；缓慢加热：温度分布为抛物线型，内壁温差较大，实际启动过程中； 2．转子的受热特点蒸汽的热量以对流方式传给转子外表面，再以导热方式传到中心孔，通过中心孔散给周围环境，在转子外表面和中心孔产生温差，温差取决于转子的结构、材料的特性及蒸汽对转子的加热程度。 Ⅱ汽轮机的热应力一、热应力

热应力概念：当物体温度变化时，热变形受到其它物体约束或物体内部各部分之间的相互约束所产生的应力。 ①温度变化时，物体内部各点温度均匀，变形不受约束，则物体产生热变形而没有热应力。当变形受到约束时，则在内部产生热应力。 ②物体各处温度不均匀时，即使没有外界约束条件，也将产生热应力；在温度高的一侧产生热压应力，在温度低的一侧产生热拉应力。二、汽缸壁的热应力 1．启动时，汽缸内壁为热压应力，外壁为热拉应力，且内外壁表面的热压和热拉应力均大于沿壁厚其他各处的热应力。内壁；t E i ??-?-=μ ασ132 外壁：t E ??-? -=μασ1310 在停机过程中，内壁表面热拉应力，外壁表面热压应力。

绕线转子异步电动机

幻灯片1 第二章绕线转子异步电动机串级调速谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢谢幻灯片2 第一节串级调速的原理与基本类型第二节低同步串级调速系统的机械特性第三节串级调速系统的效率和功率因数第四节串级调速的闭环控制系统第五节串级调速应用中的几个问题第六节串级调速系统应用实例第二章绕线转子异步电动机串级调速系统幻灯片3 第一节串级调速的原理与基本类型一、串级调速的原理二、串级调速的基本运行状态及功率关系三、串级调速系统的基本类型

一. 串级调速的原理转子串电阻调速方法有什么缺点？对于绕线转子异步电动机，可以在其转子回路串入电阻来减小电流，增大转差率，从而改变转速。这种方法就是转子串电阻调速方法。转子串电阻调速方法的主要缺点：大量转差功率将在转子所串电阻上变成热量被消耗掉，因此不适合对大容量电机降速，对小容量电机也因效率太低而不适宜长期运行。转子串电阻调速方法的能量关系如图所示。参照电动机内部各项功率表达式，对照能量关系图，可以估算出电动机的效率情况。基本结论是：串入电阻越大，转速越低，转差就越大，机械功率在电磁功率中所占的比率就越低，效率越低。幻灯片 5 *转速越低，转差越大，电阻发热越多，效率越低。幻灯片 6 串级调速的基本原理是什么？引入一种新的调速方法，基本思路：转子不串入附加电阻 -----改为串入附加电动势来调速，并将调速引起的转差功率损耗，回馈回电网或电动机本身。这种，既提高效率、又实现变转差率调速的方法，该方法被称为绕线转子异步电动机的串级调速控制方案。工作原理：三相异步电动机的转子感应电压为：式中： 20 2sE E ? ? =转子电流为：

三相异步电动机结构图解

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。 (4)轴承。轴承是电动机定.转子衔接的部位，轴承有滚动轴承和滑动轴承两类，滚动轴承又有滚珠轴承(也称为球轴承)，目前多数电动机都采用滚动轴承。这种轴承的外部有贮存润滑油的油箱，轴承上还装有油环，轴转动时带动油环转动，把油箱中的润滑油带到轴与轴承的接触面上。为使润滑油能分布在整个接触面上，轴承上紧贴轴的一面一般开有油槽。 2.转子部分

锥形转子异步电动机的应用

锥形转子电机在塔式起重机中的应用根据塔式起重机安全规程（GB5144—2o06），塔机的各机构（起升、回转、变幅、大车行走）都应配备制动装置。济南建筑机械厂原来的QTZ40型塔机变幅机构采用了YD电机加蜗轮、蜗杆减速机的方式来传动（图1）。该机构仅借助于蜗轮、蜗杆具有自锁的机械特性来制动，并没有其他专门的制动装置，而从用户使用后的反馈信息知，此方式虽具有自锁制动的功能，但当塔机在重载、高速变幅时容易出现“溜车”及启动、停止时对塔身会有较大的冲击等缺陷，而且其制动性能很不可靠，仅适用于轻载、低速的小型塔电机联轴器机。为了消除变幅机构的以上缺陷，在原机构的基础上进行优化：在变幅机构的减速机与电机间增加了电磁吸盘式（常闭）制动器（图2），从而实现了机构的有效、可靠制动。但该装置对电路上的要求较高（需要整流装置），而且在停止变幅时由于制动装置是常闭的，往往会因突然制动而给塔机造成很大的冲击，使塔身产生剧烈晃动，特别是在臂头制动时更会给塔机的钢结构造成致命损害。尽管后来在电路上追加了制动延时，但因电磁吸盘制动自身的特点也没能从根本上解决制动不平缓的问题，并且在加了延时制动后塔机的精确定位也失去了保障。另外，如果此装置长期运行，摩擦片的磨损将会非常严重。为保障安全，用户必须经常检查并及时更换损坏的摩擦片，这对丁期紧、任务重而且要在高空作业的用户来说很不方便。该制动方式虽然在塔机的回转机构中应用很成功，但因变幅机构与回转机构的制动要求不同（变幅机构要求制动常闭，而回转机构要求制动常开，并且只有在顶升及特殊情况下才使用，正常情况下不允许当刹车用），所以此方式在变幅机构上的应用很不理想。

发电机甩负荷,转子表面承受应力原因分析

发电机甩负荷，转子表面承受应力原因分析机组甩负荷也要分多种情况，所以转子表面在不同情况不同时间所受应力也有不同，有时是受到交变应力的影响： (1) 当由电气原因造成机组甩负荷时，则发电机甩去全部或大部分负荷（仅剩下厂用电负荷），这时机组最显著的特征是转速升高，若汽轮机调速系统的动态特性不理想，就会造成汽轮机超速保护动作而停机。这时由于转速上升，使汽缸内鼓风摩擦热量增加，同时转子内部受到泊桑效应影响收缩变短，再加上转子表面暂时受热膨胀，所以瞬间是受到压应力。但是后期由于汽机调门的关小，转速下降且蒸汽量减少的同时转子又受到冷却，故此时转为收缩受阻，所以承受拉应力。 (2) 当由汽轮机保护动作造成机组甩负荷时，则发电机组会甩去全部负荷，此时机组转速与甩负荷前相比基本不变。由于高中压自动主汽门的关闭，切断了进入汽轮机的所有蒸汽，此时机组得以维持稳定转速全靠电网的返送电，即发电机组变为电动机运行模式，称为逆功率运行，在逆功率运行期间由于鼓风摩擦热量的存在，转子表面冷却影响不大。但目前大型机组一般都有逆功率保护联跳发电机，此时由于转速的下降再加上无蒸汽进入汽轮机，通过汽轮机通流部分的蒸汽温度将发生大幅度的降低，使汽缸、转子表面受到急剧冷却，致使其中产生很大的热应力，这时转子表面主要应该是受拉应力。 (3) 当由部分主汽门或部分调门突关造成机组甩负荷时，则发电机组仅甩去部分负荷，机组转速保持不变。其甩负荷量视突然关闭的主调门的通流量，占机组当时进汽量的份额而定，同时也与主调门的类别有关。此类甩负荷后机组负荷发生了大幅度的变化，则进入汽轮机的蒸汽量随之而减小，由于调速汽门的节流作用，通过汽轮机通流部分的蒸汽温度将发生大幅度的降低，使汽缸、转子表面受到急剧冷却，转子表面收缩受阻，故无疑同样是受拉应力。

异步电动机分解图

图1-1三相异步电动机的分解图一、三相异步电动机的结构 (一)定子（静止部分） 1.定子铁心: 定子铁心的作用是作为电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。

2.定子绕组:定子绕组的是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。主要绝缘项目有以下三种：（1）对地绝缘（2）相间绝缘（3）匝间绝缘接线盒(△接法) 定子三相绕组的接线方式（1）星形接法(Y接) （2）三角形接法(△接)

3.机座

（二）转子（旋转部分）转子是电动机的旋转部分，包括转子铁心、转子绕组和转轴等部件。 1.转子铁心作用:电机磁路的一部分，并放置转子绕组。一般用0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组。 2.转子绕组作用是切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。根据构造的不同分为鼠笼式转子和绕线式转子。如图1-5所示。图1-5转子绕组（1）鼠笼式转子：若去掉转子铁心，整个绕组的外形像一个鼠笼，故称笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子绕组，对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。如图1-6所示。

图1-6笼型转子 a）笼型绕组 b) 转子外形 c) 铸铝笼型转子（2）绕线式转子：绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕组，一般接成星形，三个出线头接到转轴的三个集电环（滑环）上，再通过电刷与外电路联接，如图1-7所示。

图1-7绕线式转子异步电动机的转子接线示意图 a）接线图 b)提刷装置 3. 转轴用以传递转矩及支撑转子的重量，一般由中碳钢或合金钢制成。（三）其它附件端盖、轴承、轴承端盖、风扇二.铭牌

热变形热应力以及热膨胀

Ⅰ汽轮机的受热特点一、汽缸壁的受热特点汽轮机启停过程是运行中最复杂的工况。在启停过程中，由于温度剧烈变化，各零部件中及它们之间形成较大的温差。导致零部件产生较大的热应力，同时还引起热膨胀和热变形。当应力达到一定水平时，会使高温部件遭受损伤，最终导致部件损坏。1．汽缸的受热特点（1）启动时，蒸汽的热量以对流方式传给汽缸内壁，再以导热方式传向外壁，最后经保温层散向大气，汽缸内外壁存在温差，内壁温度高于外壁温度，停机过程则产生相反温差。（2）影响内外壁温差的主要因素： ①汽缸壁厚度δ，汽缸壁越厚，内外温差越大。 ②材料的导热性能； ③蒸汽对内壁的加热强弱。加热急剧：温度分布为双曲线型，温差大部分集中在内壁一侧，热冲击时；加热稳定：温度分布为直线型，温差分布均匀，汽轮机稳定运行工况；缓慢加热：温度分布为抛物线型，内壁温差较大，实际启动过程中；

2．转子的受热特点蒸汽的热量以对流方式传给转子外表面，再以导热方式传到中心孔，通过中心孔散给周围环境，在转子外表面和中心孔产生温差，温差取决于转子的结构、材料的特性及蒸汽对转子的加热程度。二．热应力由于温度的变化而引起物体的变形称之为热变形。如果物体的热变形受到约束，则在物体内部就会产生应力，这种应力称之为热应力。当温度变化时，如果物体内各点的温度变化是均匀的，并且其变形不受约束，既可以自由膨胀或收缩，则物体只存在热变形，而不产生热应力。如果物体膨胀受到约束，则物体内将产生压应力；如物体冷却收缩受到约束，则物体内将产生拉应力。当物体加热或冷却不均匀，温度分布不均匀时，物体即使不受到外部约束，其内部也会产生热应力，高温区产生压应力，低温区产生拉应力。汽轮机转子和汽缸的热应力主要是由于温度分布不均匀引起的。在汽轮机启动及变工况时，由于掠过转子和汽缸表面的蒸汽温度是不断变化的，这就引起转子和汽缸内部温度分布不均匀且随工况变化。正是由于这种不均匀的温度分布，使得转子和汽缸内部产生了热应力。热应力的大小只与金属部件内的温度分布有关，温度分布越不均匀，产生的热应力就越大。而金属部件的温度分

三相异步电动机转子旋转原理

三相异步电动机转子旋转原理三相异步电动机的定子铁心线槽嵌放着三相对称绕组U1—U2、V1—V2、W1—W2。转子是一个闭合的多相绕组笼型电机。图7为异步电动机的工作原理图。图中定、转子上的小圆圈表示定子绕组与转子导体。当定子绕组接入三相交流电源时，流入定子绕组的三相对称电流在电动机的气隙内产生一个以同步转速旋转的磁场。转子导体嵌放在转子铁心槽内，两端被导电环短接。当旋转磁场以顺时针方向旋转时，转子导体切割磁力线产生感应电动势，其方向用右手定则来判别，如图所示。转子上半部异体中的电动势方向都是穿出纸面，用“”表示，下半部导体中的电动势方向都是进入纸面，用“”表示。在转子回路闭合的情况下，转子导体中就有电流流过。如不考虑转子绕组电感，那么电流的方向与电动势的方向相同。

图异步电动机的工作原理转子载流导体在旋转磁场中将受到电磁力的作用，导体所受到电磁力的方向可用左手定则来判断，如图所示。转子上各导条都受到顺时针方向的力，这些力对转子以顺时针方向旋转，其转速为，与旋转磁场方向相同。由于转子导体电流是通过电磁感应产生的，所以也可以把这种电动机称作感应电动机。在正常情况下，异步电动机的转子转速不能达到旋转磁场的转速，这是因为转子导体在=时不切割定子旋转磁场，转子中就没有感应电动势及电流，也就不产生转矩，因此转子转速与定子旋转磁场的转速两者步伐不可能一致，所以称为异步电动机。例如四极异步电动机的同步转速=1500r/min，在额定负载时，它的转速约为1400r/min。通常我们将同步转速与转子转速之差对同步转速之比称为

转差率，式1，用s表示。即（1）转差率是异步电动机的一个基本物理量。反映异步电动机的各种运行情况。电动机启动时，=0，转差率s=1。理想空载转矩下，=，则s=0。转子转速越高，转差率越小。通常异步电动机额定负载时的转差率在通常在0.01~0.06之间。即异步电动机的转速很接近同步转速。

什么是三相异步电动机

什么是三相异步电动机三相异步电动机的转子转速不会与旋转磁场同步，更不会超过旋转磁场的速度。因为三相异步电动机转子线圈中的感应电流是由于转子导体与磁场有相对运动而产生的。如果三相异步电动机转子的转速与旋转磁场的转速成大小相等，那么，磁场与转子之间就没有相对运动，导体不能切割磁力线，因之转子线圈中也就不会产生感应电势和电流，三相异步电动机转子导体在磁场中也就不会受到电磁力的作用而使转子转动。因而三相异步电动机的转子旋转速度不可能与旋转磁场相同，总是小于旋转磁场的同步转速。但在特殊运行方式下（如发电制动），三相异步电动机转子转速可以大于同步转速。由于三相异步电动机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转，所以叫三相异步电动机而不叫三相同步电动机。三相异步电动机与三相同步电动机之间区别是三相异步电动机存在转差率，而三相同步电动机没有。同步电动机的转子是固定磁场，转速与旋转磁场同步；三相异步电动机的转子是鼠笼形短路环（或线圈），靠切割旋转磁场的磁力线产生旋转力矩三相异步电动机定子磁场旋转，导致转子切割磁场产生电流，为了减小电流（想像这样），转子跟着旋转，但是速度总是比定子磁场慢些，这样才保持转动首先说明一点的是，三相异步电动机只用于电动机，极少用作发电机，都是同步电机用来发电。三相异步电动机的原理主要是在定子中通入3相交流电，使其产生旋转磁场，转速为n0，即同步转速。不同的磁极对数p，在相同频率f=50Hz的交流电作用下，会产生不同的n0， n0=60f/p。三相异步电动机工作原理如下：对称3相绕组通入对称3相电流，产生旋转磁场，磁场线切割转子绕组，根据电磁感应原理，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，即产生电磁转矩，使转子旋转起来，转子输出机械能量，带动机械负载旋转起来。转子转速n< p> 下面再说说同步电机：同步电机作发电机运行时，转子绕组工作时加直流励磁，由外部机械力带动转子转动，n0的方向与转矩T方向相反，定子中感应电动势（电磁感应原理），然后输出电压。同步电机作电动机运行时，转子绕组工作时加直流励磁，定子通3相交流电，产生旋转磁场，带动转子同步转动。补充说明：

第四篇异步电机 .doc

第四篇异步电机 4．1 什么叫转差率？如何根据转差率来判断异步机的运行状态？ 4．2 异步电机作发电机运行和作电磁制动运行时，电磁转矩和转子转向之间的关系是否一样？怎样区分这两种运行状态？ 4．3 有一绕线转子感应电动机，定子绕组短路，在转子绕组中通入三相交流电流，其频率为1f ，旋转磁场相对于转子以p f n /6011=（p 为定、转子绕组极对数）沿顺时针方向旋转，问此时转子转向如何？转差率如何计算？ 4．4 为什么三相异步电动机励磁电流的标幺值比变压器的大得多？ 4．5 三相异步电机的极对数p 、同步转速1n 、转子转速n 、定子频率1f 、转子频率2f 、转差率s 及转子磁动势2F 相对于转子的转速2n 之间的相互关系如何？试填写 4．6 试证明转子磁动势相对于定子的转速为同步速度1n 。 4．7 试说明转子绕组折算和频率折算的意义，折算是在什么条件下进行的？ 4．8 异步电动机定子绕组与转子绕组没有直接联系，为什么负载增加时，定子电流和输入功率会自动增加，试说明其物理过程。从空载到满载，电机主磁通有无变化？ 4．9 异步电动机的等效电路有哪几种？等效电路中的()[]2 /1R s s '-代表什么意义？能否用电感或电容代替？ 4．10 异步电动机带额定负载运行时，若电源电压下降过多，会产生什么严重后果？试说明其原因。如果电源电压下降，对感应电动机的m ax T 、st T 、m Φ、2I 、s 有何影响？ 4．11 漏电抗大小对异步电动机的运行性能，包括起动电流、起动转矩、最大转矩、功率因数等有何影响？为什么？ 4．12 某绕线转子异步电动机，如果（1）转子电阻增加一倍；（2）转子漏电抗增加一倍；（3）定子电压的大小不变，而频率由50Hz 变为60Hz ，各对最大转矩和起动转矩有何影响？ 4．13 一台笼型异步电动机，原来转子是插铜条的，后因损坏改为铸铝的，在输出同样转矩的情况下，下列物理量将如何变化？（1）转速n ；