第四章 交流电动机的工作原理及特性
1. 了解三相异步电动机的基本结构及工作原理； 2.掌握三相异步电动机的连接方法和额定参数；

3.掌握三相异步电动机的转矩特性和机械特性；

4. 掌握三相异步电动机启动、调速和制动等各种特性；

5. 掌握实现三相异步电动机启动、调速和制动的各种方法及它

们的使用场所； 6. 掌握單相异步电动机的工作原理和启动方法； 7. 了解同步电动机的结构、工作原理、运行特性和启动方法
4.1 三相异步电动机的基本结构和工作原悝 4.2 三相异步电动机的额定参数 4.3 三相异步电动机的转矩特性和机械特性 4.4 三相异步电动机的启动特性

4.5 三相异步电动机的调速特性

4.6 三相异步电动機的制动特性 4.7 单相异步电动机的基本结构和工作原理 4.8 同步电动机的基本结构和工作原理

4.1 三相异步电动机的基本结构和工作原理 一、三相异步电动机的基本结构 定子：不动的部分;

在定子和转子之间有一定的气隙。

1.定子 定子由定子铁心、绕组以及机座组成 定子铁心由0.5mm的硅钢片 疊压而成，硅钢片铁心在叠压后

成为一个整体固定于机座上。 定子铁心的硅钢片内圆冲有 定子槽槽中安放线圈――定子 绕组。

三相电動机的定子绕组分为三个部分对称地分布在定子铁心上 称为三相绕组，分别用AX、BY、CZ表示其中，A、B、C称为 首端而X、Y、Z称为末端。

三相繞组接入三相交流电源三相绕组中的电流定子在铁心中 产生旋转磁场。

2.转子 转子由铁心与绕组组成 转子铁心也是电动机磁路

的一部分，由硅钢片叠压而成

转子铁心装在转轴上。 转子铁心的硅钢片外圆冲 有转子槽槽中安放线圈―― 转子绕组。 线绕式和鼠笼式两种电动機的转子绕组构造虽然不同但 工作原理是一致的。 转子的作用：产生转子电流即产生电磁转矩。

鼠笼式：在转子铁心槽里

插入铜条洅将全部铜条两端

入转子铁心槽内，并 分为三相对称绕组 与定子产生的磁极数 相同。线绕式转子通 过轴上的滑环和电刷 在转子回路中接叺外

二、三相异步电动机的工作原理

假设每相绕组只有一个线匝分别嵌放在定子内圆周的6个凹 槽之中。现将三相绕组的末端X、Y、Z相连艏端A、B、C接三 相交流电源。三相绕组分别称为A相、B相、C相

假定定子绕组中电流的正方向规定为从首端流向末端，且A 相绕组的电流作为参栲正弦量即 iA的初相位为零，则三相绕组A、B、

C的电流（相序为A―B―C）的瞬时值为：

iA为正电流实际方向与正方向 一致，即电流从 A端流到X端 iB 为负，电流实际方向与正方向 iB为正电流实际方向与正方向 一致，即电流从A端流到X端 相反，即电流从 Y端流到 B端； i 为负电流实际方向與正方向 一致，即电流从 B端流到 Y端； iB =0 B iC 为正电流实际方向与正方向 相反，即电流从 Y端流到B端； iC为负电流实际方向与正方向 iC 为负，电流实際方向与正方向 iC=0 一致即电流从 C端流到 Z端。 相反即电流从 Z端流到 C端。 相反即电流从Z端流到 C端； 合成磁场已从 t=0 瞬间所在位置 按右手螺旋法则确定三相电流产生 合成磁场已从 t=0 t瞬间所在位置 合成磁场已从 =0 瞬间所在位置 顺时针方向旋转了 ? /3。 的合成磁场 顺时针方向旋转了 2 ?? /3。 顺時针方向旋转了

按以上分析可以证明：当三相电流随时间不断变化时，合成磁 场也在不断旋转故称旋转磁场。

2．旋转磁场的旋转方向 A相繞组内的电流超前B相绕组内的电流2? /3而B相绕组内的 电流又超前C相绕组内的电流2? /3，当三相交流电的A→B→C 旋

转磁场的旋转方向为从A→B→C，即姠顺时针方向旋转

如果将定子绕组接至电源的三根导线中的任意两根线对调，例

如将B，C两根线对调使B相与C相绕组中电流的相位对调。

此时A相绕组内的电流超前C相绕组内的电流2? /3而C相绕组 内的电流又超前B相绕组内的电流2? /3。

用上述同样的分析方法可知此时旋转磁场的旋轉方向将变为

A→C→B，即向逆时针方向旋转如图所示，即与未对调前的旋转

由此可见要改变旋转磁场的旋转方向，只要把定子绕组接到 電源的三根导线中的任意两根对调即可

3.旋转磁场的极数与旋转速度 在交流电动机中，旋转磁场相对定子的旋转速度被称为同步速

度用n0表示。 磁极对数：定子磁场N-S的个数用p表示。 p＝1：电流变化经过一个周期（变化360电角度）旋转磁场

在空间也旋转了一转（转了360机械角度），若电流的频率为f旋 转磁场每分钟将旋转60f 转，即：

如果把定子铁心的槽数增加1倍（12个槽）制成如图所示的 三相绕组。

每相绕组由两個部分串联组成再将这三相绕组接到对称三 相电源使通过对称三相电流。

产生具有两对磁极的旋转磁场

p=2：电流变化一个周期，旋转磁場在空间只转了1/2转

由此可知，当旋转磁场具有两对磁极时其旋转速度仅为一对 磁极时的一半。依次类推当有p对磁极时，其转速为：

所以旋转磁场的旋转速度与电流的频率成正比而与磁极对数 成反比。
三相异步电动机的工作原理是基于定子旋转磁场和转子电流的
在旋轉磁场的作用下转子导体切 割磁力线，因而在导体内产生感应电动 势e从而产生感应电流i； 转子电流与旋转磁场相互作用产生 电磁力F； 力茬转子的轴上形成电磁转矩

且转矩作用方向与旋转磁场的旋转方 向相同，转子受此转矩的作用按旋 转磁场的旋转方向旋转。

转子的旋轉速度称 为电动机的转速用表 示n。

由工作原理可知：转子的转速 n（电动机的转速）恒比旋转磁 场的旋转速度n0（同步速度）要小 转子与旋转磁场之间的转速差是保证转子转速的主要因素，也 是异步电动机的由来 定义：转速差 (n0-n) 与同步转速 n0 的比值称为异步电动机的转 差率，鼡表示S即
转差率S是分析异步电动机运行特性的主要参数。
一、三相异步电动机的基本结构 定子：不动的部分; 转子：旋转部分 在定子和轉子之间有一定的气隙。

iA为正电流实际方向与正方向 一致，即电流从 A端流到X端 iB 为负，电流实际方向与正方向 iB为正电流实际方向与正方向 一致，即电流从A端流到X端 相反，即电流从 Y端流到 B端； i 为负电流实际方向与正方向 一致，即电流从 B端流到 Y端； iB =0 B iC 为正电流实际方向與正方向 相反，即电流从 Y端流到B端； iC为负电流实际方向与正方向 iC 为负，电流实际方向与正方向 iC=0 一致即电流从 C端流到 Z端。 相反即电流從 Z端流到 C端。 相反即电流从Z端流到 C端； 合成磁场已从 t=0 瞬间所在位置 按右手螺旋法则确定三相电流产生 合成磁场已从 t=0 t瞬间所在位置 合成磁場已从 =0 瞬间所在位置 顺时针方向旋转了 ? /3。 的合成磁场 顺时针方向旋转了 2 ?? /3。 顺时针方向旋转了

要改变旋转磁场的旋转方向，只要把定子 繞组接到电源的三根导线中的任意两根 对调即可

四.旋转磁场的极数与旋转速度 在交流电动机中，旋转磁场相对定子的旋转速度被称为同步速

定义：转速差 (n0-n) 与同步转速 n0 的比值称为异步电动机的转 差率用表示S，即

4.2 三相异步电动机的额定参数 一、 三相异步电动机定子绕组的接法

定子绕组的首端和末端通常 都接在电动机接线盒的接线柱上 一般按图所示的方法排列。

按照我国电工专业标准规定： 定子绕组出线端嘚首端为 D1 、 D2、D3末端为D4、D5、D6。

三相电动机的定子绕组有星形（Y型）和三角形（△形）两 种不同的接法

星形（Y型）接法：末端相连， 首端汾别接三相交流电源

星形（ Y 型）接法：首末端相 连，分别接三相交流电源

2．线电压与相电压 线电压：两相绕组首端之间的电压，用U1表礻； 相电压：每相绕组首、尾之间的电压用U相表示。 对于星形接法： U1 ? 3U 相 对于三角形接法：U 1 ? U 相 3．线电流与相电流

线电流：电网的供电电流用I1 表示； 相电流：每相绕组的电流，用I相表示

4. 电动机的输入功率：

电动机在制造工厂所拟定的情况下工作时，称为电动机的额定 运行通常用额定值来表示其运行条件，这些数据大部分都标明在 电动机的铭牌上

1. 额定功率PN： 在额定运行情况下，电动机轴上输出的机械功率
输出功率的一般表达式为： P2 ? ?P1 输出功率和输出转矩的关系为：

其中： ? ―效率； P1 ―输入功率 P2―输出功率

2.额定电压UN：在额定运行情况下，定孓绕组端应加的线电压 值 如标有两种电压值（例如 220/380V ），这表明定子绕组采用 ?/Y连接时应加的线电压值 即： 三角形接法时，定子绕组应接~220V嘚电源电压； 星形接法时定子绕组应接~380的电源电压。 3.额定频率f ：在额定运行情况下定子外加电压的频率 （ f ? 50Hz）。

4.额定电流IN ：在额定频率、额定电压和轴上输出额定功率时 定子的线电流值。 如标有两种电流值（例如 10.35/5.9A ）则对应于定子绕组为 ?/Y连接的线电流值。

三角形接法时定子电流为10.35A；

星形接法时，定子电流为5.9A

5.额定转速nN ：在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定 功率时，电动机的转速 与额定转速楿对应的转差率称为额定转差率SN。

一般不标在电动机铭牌上的几个额定值如下 ：

1.额定功率因数 cos? N ：在额定频率、额定电压和电动机轴上 输出額定功率时定子相电流与相电压之间相位差的余弦。 2.额定效率 ?N：在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定 功率时电动机输出机械功率与输入电功率之比，其表达式为

3.额定负载转矩TN ：电动机在额定转速下输出额定功率时轴上 的负载载矩

4.线绕式异步电动机转子静止时嘚滑环电压和转子的额定电流。 通常手册上给出的数据就是电动机的额定值

三、定子绕组连线方法的选用 定子三相绕组的连接方式（ Y 形戓 ? 形）的选择，和普通三相 负载一样须视电源的线电压而定。

如果电源的线电压等于电动机的额定相电压那么，电动机的 绕组应该接荿三角形；

如果电源的线电压是电动机额定相电压的 3倍那么，电动 机的绕组就应该接成星形 通常电动机的铭牌上标有符号? /Y和数字220 /380 ，前鍺表示 定子绕组的接法后者表示对应于不同接法应加的线电压值。

4.3 三相异步电动机的转矩特性和机械特性 一、三相异步电动机的定子电蕗 三相异步电动机的电磁关系同变压器类似定子绕组相当于变 压器的原绕组，转子绕组（一般是短接的）相当于副绕组

定子绕组接上彡相电源电

压（相电压为u1）时，则有三 相电流通过（相电流为i1）

定子三相电流产生旋转磁场，

其磁力线通过定子和转子铁心 而闭合这磁场不仅在转子每 相绕组中要感应出电动势e2， 而且在定子每相绕组中也要感 应出电动势e1

设定子和转子每相绕组的匝数分别为 N1 和 N2 如图所示電路 图是三相异步电动机的一相电路图。

旋转磁场的磁感应强度沿定子与转子间空气隙的分布是近于按

正弦规律分布的因此，当其旋转時通过定子每相绕相的磁通也

是随时间按正弦规律变化的，

d? 定子每相绕组中产生的感应电动势为：e1 ? ? N 1 dt

它也是正弦量其有效值为： 式中，f1為e1的频率

pn0 因为旋转磁场和定子间的相对转速为n0，所以 f1 ? 60 它等于定子电流的频率即 f1 ? f di1 定子每相绕组中还要产生漏磁电动势 eL1 ? ? LL1 dt

由于R1和X1较小，其上電压降与电动势E1比较起来常可忽略，

二、三相异步电动机的转子电路

旋转磁场在转子每相绕组中感应出的电动势为 d? e2 ? ? N 2 dt 其有效值为
可见转子電动势E2与转差率S有关

和定子电流一样，转子电流也要产生漏磁通从而在转子每相 绕组中还要产生漏磁电动势。 di 2 eL2 ? ? LL2 dt

因此对于转子每相电蕗，有
式中R2和X2――转子每相绕组的电阻和漏磁感抗

可见转子电流I2也与转差率S有关。当S增大即转速n降低时， 转子与旋转磁场间的相对转速增加转子导体被磁力线切割的速度 提高，于是E2增加I2也增加。

三、转矩特性 电磁转矩是三相异步电动机最重要的物理量之一机械特性是 它的主要特性。

式中K――与电动机结构参数、电源频率有关的一个常数； U1 、U――定子绕组电压，电源电压； R2――转子每相绕组的电阻； X20 ――电动机不动（S=1）时转子每相绕组的感抗

四．机械特性 在异步电动机中，转速 n=(1-S)n0 为了符合习惯画法，可将 曲线换成转速与转矩之間的关系曲线即称为异步电动机的机械特 性。 1．固有机械特性 异步电动机在额定电压和额定频率下用规定的接线方式， 定子和转子电蕗中不串联任何电阻或电抗时的机械特性称为固有 （自然）机械特性 根据

额定工作点 临界工作点

电动机处于理想空载工作点，此时电动機的转速为理想 空载转速 60 f n ? n0 ? p
电动机额定工作点。此时 额定转矩和额定转差率为

电压降低启动转矩会明显减小 转子电阻适当增大，启动转矩 会增大； 而若增大转子电抗则会使启动 转矩大为减小

通常把在固有机械特性上启动转矩Tst与额定转矩TN之比

?st=Tst/TN 称为启动能力系数，是衡量异步电动机启动能力的一

通常把在固有机械特性上最大电磁转矩与额定转矩之比 ?max=Tmax/TN称为电动机的过载能力系数它表征了电动机能够承 受冲击負载的能力大小，是电动机的又一个重要运行参数 鼠笼式异步电动机 线绕式异步电动机

由上述分析可知：异步电动机的机械特性与电动機的参数有关， 也与外加电源电压、电源频率有关将关系式中的参数人为地加以 改变而获得的特性称为异步电动机的人为机械特性。

改變定子电压U、定子电源频率 f、定子电路串入电阻或电抗、转 子电路串入电阻或电抗等都可得到异步电动机的人为机械特性。

（1）降低电動机电源电压时的人为特性

Tmax 随着电压的减小而大大地减小

随着电压的减小而大大地减小

电压愈低人为特性曲线 愈往左移。 三相交流异步電动机对电 网的波动非常敏感

运行时，如电压 降低太多会大大降 低它的过载能力与启 动转矩，甚至使电动 机发生带不动负载或 者根本鈈能启动的现 象

例如，电动机运行在额定负载 TN 下即使 ?m=2 ，若电网电压

下降到 70%UN 则由于这时
此外，电网电压下降 在负载不变的条件下，將使电动机转 速下降转差率S 增大，电流增加引起电动机发热甚至烧坏。

（2）定子电路接入电阻或电抗时的人为特性 在电动机定子电路Φ外串电阻或电抗后电动机端电压为电源 电压减去定子外串电阻上或电抗上的压降，致使定子绕组相电压降 低,这种情况下的人为特性与降低电源电压时的相似.

（3）改变定子电源频率时的人为特性

一般变频调速采用恒转矩调速， 即希望最大转矩保持为恒值为此在 改变频率的同时，电源电压也要作相 应的变化使 U/f =C ，这在实质上 是使电动机气隙磁通保持不变

因此，改变电源频率的机械特性 如图所示：lin\t4-20.swf

（4）轉子电路串电阻时的人为特性

在三相线绕式异步电动机的转 子电路中串入电阻后转子电路中 的电阻为 R ? R

不变 随着串接电阻的增加而增大

电阻在一定的范围内时，增加

此时的人为特性将是一根比固有特性较软的一条曲线

本节小结： 1．固有机械特性 2．人为机械特性 （1）降低电動机电源电压时的人为特性

（2）定子电路接入电阻或电抗时的人为特性

（3）改变定子电源频率时的人为特性

（4）转子电路串电阻时的人为特性

4.4 三相异步电动机的启动特性 采用电动机拖动生产机械，对电动机启动的主要要求如下 （ 1 ）有足够大的启动转矩，保证生产机械能正瑺启动一般场 合下希望启动越快越好，以提高生产效率即要求电动机的启动转 矩大于负载转矩，否则电动机不能启动 （ 2 ）在满足启動转矩要求的前提下，启动电流越小越好因为 过大启动电流的冲击，对于电网和电动机本身都是不利的 （ 3 ）要求启动平滑，即要求启動时加速平滑以减小对生产机 械的冲击。 （4）启动设备安全可靠力求结构简单，操作方便 （5）启动过程中的功率损耗越小越好。

其Φ（1）和（2）两条是衡量电动机启动性能的主要技术指 标。 异步电动机本身的启动特性为： a. 定子电流大Ist=(5~7)IN

异步电动机在接入电网启动的瞬时，由于转子处于静止状态

定子旋转磁场以最快的相对速度（即同步转速）切割转子导体，在 转子绕组中感应出很大的转子电势和转孓电流从而引起很大的定 子电流 b.启动转矩小 Tst ? ( 0.8 ~ 1.5 )TN 启动时 S ? 1 ，转子功率因数 cos ? 2 ? 而启动转矩 Tst ? K m?I 2 st cos ? 2 st 却不大

异步电动机的固有启动特性：

显然，异步电动机嘚这种启动性能和生产机械的要求是相矛盾 的为了解决这些矛盾，必须根据具体情况采取不同的启动方法。

一、 鼠笼式异步电动机的啟动方法 鼠笼式异步电动机有直接启动和降压启动两种方法采用什么 启动方法，要根据实际情况而定 1．直接启动（全压启动） 直接启動就是将电动机的定子绕组通过闸刀开关或接触器直接 接入电源，在额定电压下进行启动 ? 特点：电动机定子绕组的工作电压和启动电压楿等。 ? 直接启动的条件：由于直接启动的启动电流很大因此，在 什么情况下采用直接启动有关供电、动力部门都有规定，主要取 决于電动机的功率与供电变压器的容量之比值

一般在有独立变压器供电（即变压器供动力用电）的情况下，

若电动机启动频繁时电动机功率小于变压器容量的20%时允许直

接启动； 若电动机不经常启动，电动机功率小于变压器容量的30%时也 允许直接启动如果没有独立的变压器供電（即与照明共用电源） 的情况下，电动机启动比较频繁则常按经验公式来估算，满足下 列关系则可直接启动

例 5.2 ： 有 一 台 要 求 经 常 启 動 的 鼠 笼 式 异 步 电 动 机 ， 其 PN=20kW, Ist/IN=6.5 如果供电变压器（电源）容量为560kVA，且 有照明负载问可否直接启动？同样的 Ist/IN 比值功率为多大的 电动机则不尣许直接启动？ 解：根据经验公式算出

满足上述关系故允许直接启动。
可算出额定功率大于24kW的电动机不允许直接启动。

2．电阻或电抗器降压启动

启动时接触器1KM断开，

KM闭合将启动电阻串入定子电 路，使启动电流减小； 待转速上升到一定程度后再将

1KM闭合Rst被短接，电动機接上

全部电压而趋于稳定运行 ? 适用于空载或轻载的场合 启动转矩随定子电压的平方下降 。 ? 不经济 在启动过程中电阻器上消耗能量大，不适用于经常启动的

电动机若采用电抗器代替电阻器，则所需设备费较贵且体积大。

启动时定子绕组接成星形；

待 转速 上 升 到一 萣 程 度后

再将定子绕组接成三角形，电

动机启动过程完成而转入正常 运行
IstY ―定子绕组分别接成星形 Ist? ―三角形的启动电流（线电流） Z―电動机在启动时每相绕组的等效阻抗 U1 U1 I stY ? Z I stΔ ? 3 3 Z 所以 I I stY ? st? 3 Y-?降压启动方法的特点： ? 设备简单、经济、启动电流小； ? 启动转矩小，且启动电压不能按实际需要調节故只适用于 空载或轻载启动的场合； ? 只适用于正常运行时定子绕组接线为?的异步电动机。

4．自耦变压器降压启动

自耦变压器启动时 嘚一相电路

而变压器原边电流 I1=KI2=K2Ist ，即此时电网供电电流I1是直 接启动时电流Ist的K2倍

? 与 Y-? 降 压 启 动 时 情 况 一 样 ， 只 是 在 Y-? 降 压 启 动 时 的 为定值而洎耦变压器启动时的 K是可调节的，这就是此种启动方 法优于Y-??启动方法之处当然它的启动转矩也是全压启动时的 K2 倍。 ? 变压器的体积大、重量重、价格高、维修麻烦且启动时自 耦变压器处于过电流（超过额定电流）状态下运行，因此不适于 启动频繁的电动机。

二、线绕式異步电动机的启动方法

鼠笼式异步电动机的启动转矩小启动电流大，因此不能满足 某些生产机械需要高启动转矩低启动电流的要求

线繞式异步电动机由于能在转子电路中串电阻，因此具有较大 的启动转矩和较小的启动电流即具有较好的启动特性。

在转子电路中串电阻嘚启动方法常用的有两种：逐级切除启动电 阻法和频敏变阻器启动法 1．逐级切除启动电阻法

采用逐极切除启动电阻的方法，其目的和启動过程与他励直流 电动机采用逐级切除启动电阻的方法相似主要是为了使整个启动 过程中电动机能保持较大的加速转矩。

2．频敏变阻器啟动法 频敏变阻器实质上是一个铁心损耗很大的三相电抗器铁心由 一定厚度的几块实心铁板或钢板叠成，一般做成三柱式每柱上绕 有┅个线圈，三相线圈连成星形然后接到线绕式异步电动机的转 子电路中，

4.5 三相异步电动机的调速特性 一、调压调速

高速运行区（带恒转矩 负载）：调速范围不大

低速运 行区 （ 带 恒功率 负载）：转子电流大易烧 坏电动机

二、 改变磁极对数调速 对多速电动机而言 三、变频调速 变频调速用于一般鼠笼 式异步电动机，采用一个频 率可以变化的电源向异步电 动机定子绕组供电这种变 频电源从称为变频器。

4.6 三相异步电动机的制动特性

异步电动机和直流电动机一样亦有三种制动方式：反馈制动、 反接制动和能耗制动。 一、反馈制动 由于某种原因异步电动机的运行速度高于它的同步速度即 n>n0，S=(n0-n)/n0<0异步电动机就进入发电状态。

反馈制动时380v三相电机价格介绍从轴上吸取功率后，一部分轉换为转子 铜耗大部分则通过空气隙进入定子，并在供给定子铜耗和铁 耗后反馈给电网。

反馈制动的机械特性是 第一象限向第二象限嘚延伸 或第三象限向第四象限的延 伸

1）负载转矩为位能性 转矩的起重机械在下放重 物。

2）电动机在变极调速或 变频调速过程中极对数突 然增多或供电频率突然降低， 使同步转速n0 突然降低

例如，某生产机械采用双速电动机拖动

高速运行时为4极（2p=4）

低速运行时为8极（2p=8）

洳果正常运行时异 步电动机三相电源的相 序突然改变，即电源反 接这就改变了旋转磁 场的方向，电动机状态 下的机械特性曲线就由 第一潒限的曲线1变成了 第三象限的曲线2

三、能耗制动 异步电动机能耗制动是一种专用于迅速停车的电气制动方法

4.7 单相异步电动机的基本结构囷工作原理 特点： 1. 为小容量的电动机，从几瓦到几百瓦； 2. 由单相交流电源供电的旋转380v三相电机价格介绍； 3. 具有结构简单、成本低廉、运行鈳靠等一系列优点 所以单相异步电动机被广泛用于电风扇、洗衣机、电唱机、吸 尘器、医疗器械及自动控制装置中。

一、 单相异步电动機的磁场 单相异步电动机的定子绕组为单相转子一般为鼠笼式 。 当接入单相交流电源时 它在 定、转子气隙中产生一个磁场。 此磁场在涳间并不旋转只是磁 通或磁感应强度的大小随时间作正弦变 化， 即

其磁场曲线： 在380v三相电机价格介绍系统中常把磁通 大小随时间做正弦变化的磁场 称脉动磁场。

可以证明一个空间轴线固定而大小按正弦规律变化的脉动磁 场（用磁感应强度B表示），可以分解成两个转速楿等而方向相反 的旋转磁场 B m1 和 B m 2 磁感应强度的大小为：

60 f n0 ? 两个旋转磁场的同步转速为： p

两个旋转磁场分别作用于鼠笼式转子而产生两个方向楿反的转 矩。

如果仅有一个单相绕 组则在通电前转子原来 是静止的，通电后转子仍 将静止不动 若此时用手拔动它， 转子便顺着拔动方姠转动 起来最后达到稳定运行 状态。 单相 异步电动机没有启动能力但一经推动后，它却能转动起 来

结论： （ 1 ）在脉动磁场作用下的單相异步电动机没有启动能力，即启 动转矩为零；

（2）单相异步电动机一旦启动它能自行加速到稳定运行状态， 其旋转方向不固定完铨取决于启动时的旋转方向。 因此要解决单相异步电动机的应用问题，首先必须解决它的 启动转矩问题

二、单相异步电动机的启动方法 单相异步电动机在启动时若能产生一个旋转磁场，就可以建立 启动转矩而自行启动下面介绍常见的单相异步电动机。 电容分相式异步電动机 当选择参数使 BY 绕组中的电流 在相位上超前 AX绕组中的电流 900 时 通电后能在定、转子气隙内产生一个 旋转磁场。 在此旋转磁场作用下鼠笼转子将 跟着旋转磁场一起旋转。

若在启动绕组 BY 支路中接 入一离心开关 QC ，如图所示电 动机启动后，当转速达到额定值附 近时借离惢力的作用，将 QC 打 开此后电动机就成为单相运行了， 此种结构型式的电动机称为电容 分相式电动机。也可不用离心开关 即在运行时並不切断电容支路。

电动机反转不能像三相 异步电动机那样掉换两根电源 线来实现，必须以掉换电容器 C 的串联位置来实现即改变 QB 的接通位置，就可改变旋 转磁场的方向从而实现电动 机的反转。

洗衣机中的电动机就是靠 定时器中的自动转换开关来实现 这种切换的。

4.8 同步电动机的基本结构和工作原理 一、同步电动机的基本结构

定子：由铁心、定子绕组 （三相对称绕组并通有对称 三相交流电流）、机座鉯及端 盖等主要部件组成

转子：包括主磁极、装在 主磁极上的直流励磁绕组、特 别设置的鼠笼型启动绕组、电 刷以及集电环等主要部件。

②、同步电动机的工作原理和运行特性 1．工作原理 电枢绕组通以对称三相交 流电流后气隙中便产生一电 枢旋转磁场，其旋转速度为同 步轉速 60 f n0 ? p 在转子励磁绕组中通以直流电流后同一空气隙中，又出现一 个大小和极性固定、极对数与电枢旋转磁场相同的直流励磁磁场 这两個磁场的相互作用，使转子被电枢旋转磁场拖着以同步转速一 起旋转即“同步”电动机也由此而得名。

2．机械特性 在电源频率f 与电动机轉子极对数p为一定的情况下转子的转 速为一常数，n=n0因此同步电动机具有恒定转速的特性，它的运 转速度是不随负载转矩而变化的同步电动机的机械特性。

三、同步电动机的启动 同步电动机虽具有功率因数可以调节的优点,但却没有像异步电 动机那样得到广泛应用这不僅是由于它的结构复杂、价格贵，而 且它的启动困难

启动时先不加入直流磁场，只在定子上加上三相对称电压以产 生旋转磁场鼠笼绕組中产生感应电势，即产生感应电流从而使 转子转动起来，等转速接近同步转速时再在励磁绕组中通入直流 励磁电流，产生固定磁极嘚磁场在定子旋转磁场与转子磁场的相 互作用下，便可把转子拉入同步

1）励磁电路的转换开关 QB投合到 1 的位置，使励磁绕组与直 流电源斷开直接通过变阻器构成闭合回路以免启动时历次绕组受 旋转磁场的作用产生较高的感应电势，发生危险；

2）按鼠笼式异步电动机的方法启动给同步电动机的定子绕 组加上额定电压，时转子转速升高到接近同步转速必要时可采用 降压启动；

3）将励磁电路转换开关 QB投合箌 2 的位置，励磁绕组与直流 电源接通转子上形成固定磁极，并很快被旋转磁场拖入同步； 4）用变阻器调节励磁电流使同步电动机的功率因数调节到 要求数值。

1. 由于同步电动机的是双重励磁和异步启动故它的结构复杂；

2. 由于需要直流电源、启动以及控制设备，故它的一佽性投入 要比异步电动机高得多；

3. 同步电动机具有运行速度恒定、功率因数可调、运行效率高 等特点 因此，在低速和大功率的场合如夶流量低水头的泵，面粉厂 的主转动轴、橡胶磨和搅拌机、破碎机、切碎机、造纸工业中的纸 浆研磨机、匀浆机、压缩机、直流发380v三相电機价格介绍、轧钢机等都都是采用同 步电动机来传动的}

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