异步电机基本工作原理

异步电机基本工作原理（11篇）

1.异步电机基本工作原理 篇一

直流电机工作原理

直流电机里边固定有环状永磁体，电流通过转子上的线圈产生安培力，当转子上的线圈与磁场平行时，再继续转受到的磁场方向将改变，因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触，从而线圈上的电流方向也改变，产生的洛伦兹力方向不变，所以电机能保持一个方向转动。

直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。感应电动势的方向按右手定则确定（磁感线指向手心，大拇指指向导体运动方向，其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向）。

导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。

2.异步电机基本工作原理 篇二

本文将以三相笼型异步电动机为例, 通过深入的分析, 简要的概括, 使学生对三相异步电动机的工作原理有一个透彻的理解, 并为今后学习《电力拖动》、《电机与变压器》等相关课程以及正确使用三相异步电动机打下良好的基础。那么, 怎样才能讲好三相异步电动机的工作原理呢?根据本人多年的理论与实习教学经验, 我认为应该从以下几个方面入手:

第一, 从温故入手, 以达到知新的目的。所谓温故, 就是要引导学生复习什么是电流的磁效应;什么是电磁感应现象;什么是电磁力, 还要把三个基本定则复习好, 这三个定则分别是:安培定则 (右手螺旋定则) , 用于判断电流所产生磁场的方向) ;左手定则 (电动机定则) , 用于判断通电直导体在磁场内的受力方向;右手定则 (发电机定则) , 用于判断导体与磁感应线之间做相对运动时所产生的感应电动势和感应电流的方向。把左手定则和右手定则分别叫做电动机定则和发电机定则, 可避免学生把这两个定则混淆。

第二, 从实验入手, 可采用DIY (Do It Yourself) 形式, 让学生参与, 以提高其学习兴趣并建立起对异步电动机工作原理的感性认识。

为了说明三相异步电动机的工作原理, 首先我们做实验一。

实验一:手摇异步电动机的转动原理。

演示实验:图1是一个能模拟异步电动机旋转的实验装置。该装置中有一个装有手柄可自由转动的U型磁铁, 在磁铁两极中间放一个可自由转动的闭合的鼠笼型导体, 我们可以把这个导体简称为鼠笼, 磁铁与鼠笼之间没有任何机械联系。如果转动手柄让U型磁铁旋转, 会看到笼型导体也跟着转动起来。

磁铁按顺时针旋转, 鼠笼也按顺时针旋转;磁铁按逆时针旋转, 鼠笼也按逆时针旋转。而且, 磁铁转得快, 鼠笼也转得快。

此时可问学生为什么会出现这种现象呢?有的学生可能会这样解释:因为笼子是铁做的, 磁铁对它有吸引作用, 所以就跟着转起来了。这种解释对吗?现在我们可以把笼型导体换成用铜、铝或其他不导磁金属做的, 再让磁铁旋转, 笼型导体照样跟着旋转。所以这种解释不对。接着再问学生, 如果把鼠笼换成塑料或木材做的, 它会跟着磁铁旋转吗?为了激发学生的学习兴趣并培养他们的想象力, 可以这样引导:大家都喜欢台湾魔术演员刘谦的魔术, 表演魔术需要道具, 大家能把这个装置变成一个魔术道具吗?至于这个实验的道理, 当然可以用我们复习过的知识来解释啦。

现象解释:根据电磁感应原理, 只要磁场与导体之间有相对 (切割) 运动, 导体中就会产生感生电动势, 如果导体是闭合的回路, 其中就会产生感生电流, 而通电导体在磁场中会受到电磁力的作用。结合该试验, 磁铁的周围有磁场存在, 当磁铁旋转时, 磁场也必然旋转, 这个磁场称为旋转磁场。这时磁场与鼠笼型导体之间就有了相对运动, 因为鼠笼是闭合的, 所以其中就产生了感生电动势和感生电流。当笼子的每个闭合回路中的两个长边导体 (有效边) 中通过电流时 (方向相对) , 由于受到电磁力的作用, 就会在两个有效边上产生电磁转矩, 使笼子转动起来。这就是鼠笼能跟着磁铁转动的原理。到此我们也就明白了前面所提的问题—笼子为什么不能用塑料或木材这些绝缘材料来做。

以上实验装置只是异步电动机的雏形, 要进一步了解其工作原理, 还要做实验二。

实验二:三相交流电产生旋转磁场的实验

在实验一中, 我们是用手摇动磁铁产生一个旋转磁场, 从而使笼型导体随着转动。在实际的三相异步电动机中这种方法显然是不行的。但我们可以用三相交流电来产生旋转磁场。实验二就是这样一个装置。

如图2所示, 使三个相同的线圈平面互成120°, 并把它们接入三相交流电路中, 通电后就可以看到放在线圈中间的笼型导体也转动起来。三相异步电动机就是根据这一原理制成的。

第三, 要真正掌握三相异步电动机的工作原理就必须从了解它的结构入手, 分析各个部件所起的作用。

三相笼型异步电动机主要由定子和转子两部分组成。

定子是电动机静止部分, 包括机座, 定子铁心和定子绕组。它的作用是产生旋转磁场。

转子是电动机的旋转部分, 由转子铁心, 转子绕组 (转子导体) 和转轴组成。它的作用是产生电磁转矩。

第四, 根据上述异步电动机的结构及各部分的作用, 重点分析实际的异步电动机中旋转磁场产生的原理及转子转动的原理。

a.旋转磁场产生的原理

我们知道三相异步电动机采用的是对称的三相交流电和对称的三相定子绕组。当对称的三相交流电通过对称的三相定子绕组时, 如果正弦交流电变化一个周期, 那么在三相定子绕组周围就会产生一个随时间旋转的磁场。这个磁场只有一对磁极 (一个N极, 一个S极) , 所以又称两极旋转磁场。讲解时为了使学生详细充分地理解旋转磁场的含义, 可以先画出三相正弦交流电在一个周期内的波形图, 然后选取几个关键时刻, 帮学生分析定子绕组产生的磁场, 并得出该磁场是一个旋转磁场的结论。这里因篇幅所限不做赘述。因为这个旋转磁场是在三相绕组中通入三相交流电所产生的, 为了便于记忆, 这个过程可以简称为“电生磁”。

b.三相异步电动机的转动原理

(1) 转子中感应电流的产生。当旋转磁场刚产生时, 由于转子导体处于静止状态, 这样磁场与导体之间就有了相对运动。如图3所示。根据电磁感应原理, 当导体与磁场做相对运动时, 导体中就会有感应电动势产生, 因为导体是闭合回路, 其中就会产生感应电流。 (图3中只标出两根闭合导条) , 根据右手定则, 导体中感应电流从下部流入, 上部流出。由于转子的电流是旋转磁场产生的, 可以把这个过程简称为“磁生电”。

(2) 转子电磁力矩的产生。如上所述, 转子导体切割旋转磁场会产生感应电流, 有感应电流的转子导体在旋转磁场中将受到电磁力的作用。这个力的方向可用左手定则来判定。如图3中F的箭头所示方向。转子导体的上下边 (即有效边) , 均受到电磁力F的作用, 形成一个顺时针方向的电磁转矩, 驱动转子顺时针旋转, 并且与旋转磁场的转向相同。由于转子的转动是在电磁力作用下完成的, 为了便于记忆, 我们可以把这个过程概括为“电磁力作用电机转”。

综上所述, 异步电动机的转动原理可概括为一句顺口溜:电生磁, 磁生电, 电磁力作用电机转。

第五, 异步电动机中的“异步”二字由何而来?

要全面了解异步电动机的工作原理, 还须知道“异步”二字由何而来。我们可以设想一下, 如果转子转速达到了旋转磁场的转速, 则两者之间就处于相对静止的状态, 此时由于旋转磁场与转子导体之间没有相对运动, 转子导体中就不会产生感应电动势, 当然也不可能有感生电流, 更不会产生电磁转矩, 电动机就会停转。所以旋转磁场的转速和转子的转速是不同的, 而且感应电动机的转速总是小于旋转磁场的转速, 这也是异步电动机中“异步”二字的由来。

以上几个方面是讲好三相异步电动机的着力点, 必须把握。最后为了加强记忆, 便于理解, 使学生学而不忘, 终身受益, 本人把三相异步电动机的工作原理做了简要的概括, 并以口诀的形式总结如下。

异步电动机工作原理口诀

异步电机用途广, 交变电流把家当。

家有定子和转子, 形影不离是兄弟。

哥俩亲密但有间, 不靠亲情靠感应。

定子哥哥生磁场, 转子弟弟发电忙。

哥哥转磁跑得快, 不忘把弟紧相带。

异步才生电磁力, 推动电机把步启。

电机原理重泰山, 牢记心间是上选。

如果你问怎样记, 可把原理变一句。

3.同步电机的工作原理 篇三

同步电机和感应电机一样是一种常用的交流电机。特点是：稳态运行时，转子的转速和电网频率之间又不变得关系n=ns=60f/p，ns成为同步转速。若电网的频率不变，则稳态时同步电机的转速恒为常数而与负载的大小无关。

同步电机分为同步发电机和同步电动机。现代发电厂中的交流机以同步电机为主。工作原理

◆主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。

◆ 载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体。◆ 切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。◆ 交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三 相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。

4.永磁同步电机的工作原理 篇四

永磁同步电机的工作原理与同步电机的工作原理是相同的。永磁同步电机在现在应用及其广泛。和感应电机一样是一种常用的交流电机。特点是：稳态运行时，转子的转速和电网频率之间又不变得关系n=ns=60f/p，ns成为同步转速。若电网的频率不变，则稳态时同步电机的转速恒为常数而与负载的大小无关。

作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式，作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调节，在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在变频 异步电动机又称感应电动机,是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩,从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。异步电动机按照转子结构分为两种形式:有鼠笼式〔鼠笼式异步电机〕绕线式异步电动机。永磁同步电机的工作原理如下：

永磁同步电机主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。

永磁同步电机的载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体。

永磁同步电机的切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。

永磁同步电机交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三 相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。

永磁同步电机的交变性与对称性：由于旋转磁场极性相间，使得感应电势的极性交变；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。

5.风力发电机的工作原理及结构 篇五

是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。相对柴油发电要好的多。但是若应急来用的话，还是不如柴油发电机。风力发电不可视为备用电源，但是却可以长期利用。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。机械连接与功率传递水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连,将转矩传递到发电机的传动轴,此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性，表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载。另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型

编辑本段风力发电机结构

6.异步电机基本工作原理 篇六

一．由于直流电机存在换向器，使得高速、高压直流电机的制造变得极为困

难。这限制了直流电机的功率范围。

二．同时由于直流电机的转子是结构比较复杂，使得故障概率升高，同时惯

量相对较大。

三．长期使用需要定时更换炭刷，使维护工作量加大。

四．直流电机的换向器与电枢绕组的焊接点成为“事故高发点”。对环境恶

劣的场合常常需要使用钢质换向器及氩弧焊工艺，会大大增加成本。

五．当前的Z4系列直流电机体积大大缩小，对强迫通风的依赖性更强。在没有强迫通风的情况下，即使空载也可能烧电机（因为励磁绕组可能永久通电）。

六．Z4系列直流电机的风机将冷空气直接吹进电机内部（普通交流异步电

机一般是吹散热筋），所以直流电机的防护等级一般比较低。大多直流电机的风机会外加无纺布的过滤网。过滤网视环境情况需要定期清洗，也增加了维护的工作量。

七．直流电机的出风口百叶窗在喷漆时是用纸糊上的，以免油漆进入电机内

7.呼吸机的基本工作原理 篇七

呼吸机

呼吸机是一种人工的机械通气装置，用以辅助或控制患者的自主呼吸运动，以达到肺内气体交换的功能，降低人体的消耗，以利于呼吸功能的恢复。

呼吸机的临床应用分为两大类。一类以呼吸系统疾病为主，包括肺部感染，肺不胀、哮喘、肺水肿等影响肺内气体交换功能。此时呼吸机的治疗主要改善肺内气体交换，提高血液中氧浓度和排除二氧化碳。而第二类以外科手术为主，有利于病人麻醉恢复，维持正常的呼吸功能，减少呼吸肌运动，降低氧耗量。

（一）呼吸机的基本工作原理

任何呼吸机的工作原理都在于气体的压力差，一般呼吸机的工作原理分两种方式

1、气道正压呼吸机使气体压力增高，通过管道与患者呼吸道插管连接，气体经气道、支气管，直接流向肺泡，此时为吸气期；呼气时呼吸机管道与大气相通，肺泡在大于大气压力，肺泡内气体即自行排除，直至与大气压相等。

2、胸廓负压将患者的胸部或整个身体置如密闭的容器中，呼吸道与大气相通。当容器中的压力低于大气压时，胸部被牵引扩张，肺泡内压力低于大气压，空气进入肺泡，为吸气期；而当容器压力转为正压时，胸廓受压迫缩小，肺泡内压力增高大于大气压，肺泡内气体排除体外，为呼气期。由于这类呼吸机体积大动力大，通气效率低，目前已被淘汰使用。

（二）呼吸机分型

根据呼吸机的工作原理，可分为三大类：

定压型呼吸机设定压力值。当呼吸机产生正压，气流进入呼吸道，使肺泡扩张，气道压力不断升高，直到预定压力值，呼吸机停止送气，即吸气期结束开始呼气。

应用定压型呼吸机，气流速度快，预定压力低，则吸气时间短，潮气量小；而气流速度慢，预定压力高，则吸气时间长。潮气量受肺的顺应性影响，在相同的预定压力下，肺的顺应性好，潮气量大，而肺的顺应性差，潮气量明显降低。因此在临床应用中，定压型呼吸机比较容易产生通气过渡或通气不足。2 定量型呼吸机设定潮气值，当呼吸机送气时，不管患者肺内阻力大小，将设定的潮气量送入气道；呼气时，呼吸道压力下降与大气相通，肺泡内气体排除体外。定量型呼吸机不受患者肺内病变的影响，保证足够的通气量。但必须有压力报警装置，当气道内压力超过设定的范围，呼吸道呼气阀门打开，与大气压相通，气体排出体外，防止气道压力过高，肺泡破裂，产生气胸等严重并发症。

持续气流型呼吸机持续送气，当呼气阀门关闭时，气体压力增高，超过患者肺内压力时，气体流向患者气道内，即吸气期；当呼气阀门开放时，气道与外界相通，持续气流直接流向外界，此时肺泡内压力大于大气压，也向外流出，为呼气期。由于气道内有持续气流存在，患者随时能吸气，避免婴幼儿吸气压力小，触发呼吸机同步呼吸困难。婴儿型呼吸机采用此种方法较多。

（三）呼吸机的使用方法

根据患者年龄、体重和疾病类型选择适当的呼吸机，然后进行安装。不同类型呼吸机的安装要求不同，正确连接气源，呼吸道管道和湿化器，检查压缩空气和压气压力是否相等，空气混合器是否工作，连接测试皮囊，按医师指令调节呼吸机，包括设定呼吸频率、吸气时间，潮气量、呼吸机工作方式、吸入氧浓度等；同时设定各类容量、压力、频率及报警范围，并保持呼吸机开机十分钟，检查呼吸机是否报警，排除各类可疑故障，如管道破裂，湿化器没旋紧漏气等，空气混合器失效氧浓度过高或过低等，必须保证呼吸机正常工作，并通过患者动脉血气分析，及时调整呼吸机的工作方式和工作条件。

（四）保养及维修

呼吸机为抢救病人的重要工具，因此医院的生物医学工程或电子室必须定期检查，保证呼吸机随时能正常工作。当呼吸机工作 1000 小时以上时，还必须定期测试，保证各项参数在正常范围，包括气体流量和压力传感器的测试，空氧混合器的测试和各种呼吸机工作方式的压力，流量波形的测定。

8.冲裁模具的基本结构及工作原理 篇八

（一）简单冲裁模即敞开模

1、定义：它是指在一次冲裁中只完成冲孔或落料的一个工序。

2、简单冲裁模按其导向方式可分为：

（1）无导向单工序模它的特点是结构简单,重量轻、尺寸较小、模具制造容易、成本低廉。但冲模使用安装时麻烦,模具寿命低,冲栽件精度差,操作也不安全。

无导向简单冲模适用于精度要求不高、形状简单、批景小或试制的冲裁件。

（2）导板式简单冲裁模 模精度高、寿命长、使用安装帧、操作安全,.但制造比较复杂。一般适用于形状较简单、尺寸不大的工件。

（3）导柱式简单冲裁模由于这模具准确可靠,能保证冲裁间隙的均匀,冲裁的工件精度较高、模具使用寿命长A而且在冲床上安装使用方便，因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模,适合大批量生产。

（二）连续冲裁模

1、连续冲裁模的定义：按一定的先后程序，在冲床的滑块的一次到和中，在模具的不同位置上，完成冲孔，落料导两个的上的冲后工序的冲裁模，又称及进模或跳步模。

2、连续冲裁模的定位原理可分为：导正销定位原理、侧刃定距原理

（三）复合冲裁模

1、复合冲裁模的定义：在部床滑块的一次行程中，在冲模的同一工位上同时完成内孔和外形两种的上工序的冲裁模，

2、复合冲裁模按结构可分为：正装式复合模、倒装式复合模

二、我们请看看这三种模具的比较表

无导向单工序模

冲模的上模部分由模、凸模组成,通过模柄安装在冲床滑块上。下模部分由卸料板、导尺、.凹模、下模座、定位板组成,通过下模座安装在冲床工作台上。上模与下模没有直接导向关系,靠冲床导轨导向。

导板式简单冲裁模

上模部分主要由模柄、上模板、垫板、凸模固定板、凸模组成。下模部分主要由下模板凹模、导尺、导板、回带式挡料销、托料板组成。这种模具的特点是上模通过.凸模利用导板上的孔迸行导向,导板兼作卸料板。工作时凸模始终不脱离导板.以保证模具导向精度。因而,要求使用的压力机行程不大于导板厚度。

这种冲模的工作过程是：条料沿托料板、导尺从右向左送科,首次冲裁时使用临时挡料销定位,首次冲裁以后再往前送料,搭边越过活动挡料销后.A再反向拉拽条料，使挡料销后端面抵住条料搭边进行定位,凸模下行实现冲裁。

导柱式简单冲裁模

9.异步电机基本工作原理 篇九

姓名：李鹏程 学号：031040525 专业：电气工程及其自动化 完成日期：2012年12月18日

[摘要] 在MATLAB/simulink环境下，设计和组合了三相交流异步电动机正转和反转的仿真模型。仿真结果证明了控制方法的有效性，并且为其他交流异步电动机的设计提供了基本的设计理论的简单构型。随着近年来电力电子工业和计算机科技的迅速发展，交流异步电动机赖于其结构简单，运行可靠，过载能力强，维护方便等优点逐渐应用于工业生产中的各个领域，并获得了广泛的接纳认可以及好评。笔者仅仅基于简单的模块进行建模与仿真，从仿真模型中得出与实际理论相符合的情况，最终达到理论与实践相结合的目的。

一：三相交流电源模块设置

以上为A项，相应的B、C两相相位分别改为120度、240度。

二：异步电动机参数设计设置

转子以鼠笼式模块（squirrel-cage）进行连接，输出三相电流内部短路。参考坐标系选用静止坐标系（stationary）。异步电机的一切参数设置基于国家工频。

三：分路器设置

其中包含：

（1）定子三相电流：is-a、is-b。is-c；（2）转子三相电流：ir-a、ir-b、ir-c；（3）转速n=wm/2pi;（4）转矩Te;这些量也是仿真中最后需要观察和分析的数据量。

四：完整的三相交流异步电机simulink模型

异步电机simulink仿真模型

1：仿真中必须有powergui模块。其作用是：（1）：可以显示系统稳定状态的电流和电压以及电路以及所有的状态变量值；（2）：为了执行仿真，其可以允许修改初始状态值；（3）：可以执行负载的潮流计算，可以初始化包括三相电机在内的三相网络，三相电机的简化模型为同步电机或异步电机。即，其在本仿真中起到的作用。2：异步电动机模块，使用的是鼠笼式转子，输出三项电流再其内部短路，采用静止坐标系，有利于波形的观察和分析。3：总线选择器（bus slecter）：一路总线输入后多路输出，方便波形的检测。

五：仿真结果及具体波形

（一）电机正转

异步电机正转仿真结果

1：示波器仿真的波形从上到下依次是转速、转矩，转子三相电流和定子三相电流。2：对于转速，在工频下n=60f/p=1500转，与仿真结果一致，启动后稳定于额定转速。3：对于转矩，最后趋近于0，由于最终电磁功率没有输出。

4：对于定、转子三相电流：有明显的三相对称交流电源相位互差120度，最终由于没有了功率输出而趋近0.（二）电机反转

只需将交流三相电源的其中两相互换一下相位，例如，A相变为120度，B相变为0度。就可以得到以下电机反转的仿真模型。图中明显看出的是转速从正的变为负的，但数值上依然是额定转速1500转/分。

六：结语

MATLAB/simulink环境是一种良好的系统仿真工具软件。笔者设计的只是简单地三相交流异步电机仿真模型，还可以根据实际情况进行修改。最后感谢陈坤燚老师的指导和班级同学的热心帮助，让我真真正正地从中学到了很多东西，并一生受用。

七、；参考文献

[1] 汤蕴璆第四版电机学机械工业出版社

[2] 薛定宁陈阳泉基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术及应用清华大学出版社

10.异步电机基本工作原理 篇十

工业变频 2009-06-16 16:00:42 阅读4628 评论1 字号：大中小 订阅

一、再生回馈制动

再生回馈制动是在外加转矩的作用下，转子转速超过同步转速，电磁转矩改变方向成为制动转矩的运行状态。再生回馈制动与反接制动和能耗制动不同，再生回馈制动不能制动到停止状态。

二、反接制动

反接制动是在电机定子三根电源线中的任意两根对调而使电机输出转矩反向产生制动，或者在转子电路上串接较大附加电阻使转速反向，而产生制动。

三、能耗制动

电机在正常运行中，为了迅速停车，在电机定子线圈中接入直流电源，在定子线圈中通入直流电流，形成磁场，转子由于惯性继续旋转切割磁场，而在转子中形成感应电势和电流，产生的转矩方向与电机的转速方向相反，产生制动作用，最终使电机停止。于惯性继续旋转切割磁场，而在转子中形成感应电势和电流，产生的转矩方向与电机的转速方向相反，产生制动作用，最终使电机停止。

1.能耗制动的原理

如果三相异步电动机定子绕组断开三相电源后，则电机内无磁通势。从而电磁转矩

＝0，电动机在负载转矩作用下，自然停车，这是自然制动过程。

能耗制动的电路原理图如图5.22所示，三相异步电动机定子绕组切断三相交流电源后（1K断开），同时，在定子绕组任意两相上接入直流电流

（也称直流励磁电流)，即接通开，最大幅值为

。在关2K，从而在电机内形成一个不旋转的空间位置固定的磁通势 三相交流电源切断后的瞬间，电动机转子由于机械惯性其转速 逆时针方向旋转。此时，直流电流

不能突变，而继续维持原

相对于旋转的转子

产生的空间固定不转的磁通势

是一个旋转磁通势；旋转方向为顺时针，转速大小为 感应电动势，并产生电流

和电磁转矩

。这种相对运动导致了转子绕组有的方向与磁通势，根据左手定则可知，相对于转子的旋转方向是一样的，但与转速 电机转速迅速下降，直到转速 的方向相反，电动机处于制动运行状态，与转子相对静止，＝0，＝0，时，磁通势

, 减速过程结束，电动机将停转，实现了快速制动停车。如果负载是反抗性负载，则电机转速 将停车。如果负载是位能性负载，则电机转速

时必须立即用机械抱闸，将电机轴刹住停车。

图5.22 能耗制动接线图

由于制动过程，转轴的机械能转换成电能消耗在转子回路的电阻上，因此，称为能耗制动。2.能耗制动的机械特性

三相异步电动机能耗制动的机械特性的推导类似于三相异步电动机固有机械特性的推导。当异步电动机切断三相交流电源，接入直流电流

时的等值电路如图5.23所示。它是转子绕组相数、匝数、绕组系数及转子电路的频率都折合到定子边界的结果。

图5.23 能耗制动的等值电路 图5.24 能耗制动的电流关系 图中 为能耗制动转差率。当直流磁通势

于转子之间相对转速（既转差）不变时，即，且 的相对转子的转速即同步转速为，则

转子绕组感应电动势 的大小和频率为：

图中 为等值电流，它是通过三相异步电动机定子绕组接入直流电流

等效替代直流磁通势

换算得到的。利

与 用三相交流电流产生的旋转磁通势 的关系如下：

当电动机定子绕组为ㄚ 形接法时，有 的办法，可推导出

当电动机定子绕组为△形接法时，有

根据等值电路画出能耗制动时各电流之间的关系图如图5.24 所示，则

(5.25)忽略励磁电阻 的铁损耗作用，则

(5.26)对于转子功率因数角，有

(5.27)将式（5.26）、（5.27）代入式（5.25），整理各得

则

(5.28)上式为能耗制动的机械特性表达式。和电动机运行状态时的机械特性参数表达式推导方法一样，可导出能耗制动时的最大转矩

及相应的转差率

为

(5.29)根据式（5.28）画出三相异步电动机能耗制动时的机械特性如图 5.25 所示，图中曲线

图5.25 能耗制动的机械特性 图5.26 能耗制动过程 1为直流电流为 电阻，转子串入电阻

时的特性；曲线2为直流电流为

（＞)，转子串入电阻，转子串入

时的特时的特性；曲线3为直流电流为

性；曲线4为电机运行的固有特性。3.制动过程分析

三相异步电动机工作于电动运行状态时，采用能耗制动停车，电动机的运行点如图5.26所示。即 的大小。4.直流电流。改变直流电流 的选择 的大小而改变制动转矩的大小，从而改变制动时间对于三相鼠笼式异步电动机取

对于三相绕线式异步电动机取

式中 为异步电动机的空载电流，一般取

。能耗制动广泛应用于要求平稳准确停车的场合。也可用于起重机一类带位能性负载的机械限制重物下放的速度，使重物保持匀速下降，只需改变直流电流 的大小（调节电位器 RP）或改变转子回路串电阻R值，则可达到目的。5.3.2 反接制动

三相异步电动机的反接制动分为定子电源反接的反接制动和倒拉反接制动两种 1.定子电源反接的反接制动（1）反接制动原理

三相绕线式异步电动机处于正常电动运行，当改变三相电源的相序时，如图5.27电路接线图中1K断开，2K闭合则改变了电源相序，电动机便进入了反接制动过程。由于电源相序改变，圆形旋转磁场反向，而转子不可能立即改变转向，因而转子感应电动势反向，电流反向，则电磁转矩也反向，电动机处于制动运行状态，电动转速迅速下降，直到转速，电机将停转，从而实现了快速制动停车。（2）机械特性

电动机的固有特性如图5.28所示的曲线1。当定子两相反接时，旋转磁场改变方向，则同步转速为，转差率，反接制动机械特性变为曲线2。根据异步电动机等值电路中表示机械负载的附加电阻，则机械功率为

即负载向电动机内输入机械功率。而定子传递到转子的电磁功率为

表明定子仍向电源吸收电功率，再由定子向转子传递电磁功率。由于

表明转子回路的铜损耗来自定子吸收电源的电功率和负载送入的机械功率，这个数值很大。若不在转子回路串入较大的电阻器，转子铜损耗将无法消耗，将导致电机转子绕组过热而损坏，因此，电机转子回路必须串入大电阻R，此时，反接制动的机械特性为曲线3。（3）制动过程分析

三相绕线式异步电动机工作于电动状态时，开关1K 闭合2K 断开。当电机定子电源反接时，开关1K 断开2K 闭合，同时转子回路串入大电阻，即3K 断开，电动机的运行点以，使得电动机快速停车。如果电动机拖动较小的反抗性恒转矩负载或位能性恒转矩负载运行，并采用定子电源反接的反接制动停车，那么必须当电机转速 断电源并停车，否则电动机将反向起动到

点。

时切（4）反接制动电阻的计算

根据新要求的最大制动转矩进行。例5.6 JZR51－8型绕线式异步电动机，A, 大制动转矩为

＝22kW, ，V,。如果拖动额定负载运行时，采用反接制动停车，要求制动开始时最，求转子每相串入的制动电阻值。

解:电动机额定转差率

转子每相电阻

制动后瞬间电动机转差率

过制动开始点（＝1.964，）的反接制动机械特性的临界转差率为

固有机械特性的 为

转子串入反接制动电阻为

定子电源反接的反接制动广泛用于要求迅速停车和需要反转的生产机械上，多用于三

图5.27 定子电源反接的反接制动 图5.28 反接制动的机械特性 相绕线式异步电动机中。对于三相鼠笼式异步电动机由于转子回路无法串电阻，则反接制动只能用于不频繁制动的场合。2.倒拉反接制动

这里仅对倒拉反接制动过程进行分析。

倒拉反接制动状态指三相绕线式异步电动机拖动位能性恒转矩负载时，在转子回路上串入较大电阻，使机械特性变为图5.29（b）所示的曲线2，电动机反转运行于第Ⅳ象限的B点。曲线1为电动机的固有特性。

倒拉反接制动适用于位能性恒转矩负载。例如，起重机将重物保持均匀速度下降时，使得位能性负载—重物倒过来拉着电动机反转。如图5.29（a）所示电动机定子电源断开时（既1K断开2K闭和）。工作运行于

点，即转数，处于停车状态。电动机按提升方向接通，即2K断开）。由于起动转矩 点加速到

点，电磁转矩

负载转,电动机电源（既1K闭和，并在转子回路串入电阻 矩 ,电机被重物拖着反转，电机运行点由

处于稳定的反接制动运行状态，且电机以 的转速重物匀速下放。

（a）接线原理图（b）机械特性

图5.29 倒拉反接制动4.直流电流 的选择

对于三相鼠笼式异步电动机取

对于三相绕线式异步电动机取

式中 为异步电动机的空载电流，一般取。

能耗制动广泛应用于要求平稳准确停车的场合。也可用于起重机一类带位能性负载的机械限制重物下放的速度，使重物保持匀速下降，只需改变直流电流 的大小（调节电位器 RP）或改变转子回路串电阻R值，则可达到目的。5.3.3 回馈制动

前面所述反接制动机械特性，如图5.28所示曲线2或曲线3。当三相异步电机拖动位能性恒转矩负载，定子电源接成负相序 制动运行点），对应的电磁转矩

时，电动机运行于第Ⅳ象限的，转速，且

点（称为回馈, 则称为反向回馈制动运行。例如，起重机下放重物（如图5.30所示），电机利用回馈制动下放重物时，定子两相反接，这时同步转速由

起动转矩为

（图5.28的C点）。由于转矩 , 则 ,电机将反向加速运行到 点。以 的转速使重物匀速下放。下放过程中，重物贮存的位能不断被电机定子绕组吸收，并转换成电能“回馈”到电网中。为防止下降转

速过快，转子串电阻 值不宜太大。图

5.30 起重机下放重物的回馈制动

同理，正向回馈制动运行是指电动机工作于第Ⅱ象限，且

电机转速 的机械功率 功率

功率 , 除了定子绕组上的铜损耗 ,转差率，电磁功率

。电动机输入，电动机的输入

。即正向回馈制动过程中，转子送出的电磁外，其余的回馈给定子电源了。例如下章叙述的变极或变频调速过程，则为正向回馈制动过程。

5.3.4 三相异步电动机的各种运行状态 和直流电动机一样，三相异步电动机按其转矩

与转速 的方向的异同，可分为电动运行状态和制动运行状态。各种运行状态如图5.31 所示。1.电动运行状态 当 与 , 同方向，机械特性及其稳定运行点在第Ⅰ、Ⅲ象限。若电机运行于第Ⅰ象限，, 称为正向电动状态，其稳定运行点 ,、称为正向电动运行点；若电机、称为反向运运行于第Ⅲ象限，, 称为反向电动状态，其稳定运行点

行点。在电动状态，电机通过定子向电网吸收电能，经过转子转换成机械能输出。

2.制动运行状态 图5.31 三相异步电动机的各种运行状态 当 与 反方向，机械特性及其稳定运行点在第Ⅱ、Ⅳ象限。能耗制动、反接制动、倒拉反接制动和回馈制动点等各种制动运行过程和状态根据上述分析结果绘于图5.31中。例5.7 某起重机吊钩由一台绕线式三相异步电动机拖动，电动机额定数据为： , 提升重物 , ,，下放重物

。电动机的负载转矩。

为工作在固有特性上的转速，低

kW, 的情况是：(1)提升重物，要求有低速、高速二档，且高速时转速 速时转速

路应串入的电阻值。

(2)下放重物要求有低速、高速二档，且高速时转速，工作于转子回路串电阻的特性上。求两档转速各为多少及转子回

为工作在负序电源的固有机械特性上的转速，低速时转速，仍然工作于转子回路串电阻的特性上。求两档转速及转子应串入的电阻值。说明电动机运行在哪种状态。

解:（1）根据题意画出该电动机运行时相应的机械特性，见下图所示。点A、B是提升重物时的两个工作点。

(2)计算固有机械特性的有关数据： 额定转差率

固有机械特性的临界转差率

额定转矩

1)提升重物转速及转子回路串入电阻的计算 提升重物时负载转矩

高速为

低速时转子每相串入电阻 低速为

低速时B点的转差率为 的计算：

过B点的机械特性的临界转差率为

低速时每相串入电阻，则

2)下放重物两档速度及串入电阻的计算 下放重物时负载转矩

负载转矩为 在固有机械特性上运行时的转差率为

（另一解不合理，舍去）

相应转速降落为

负相序电源高速下放重物时电动机运行于反向回馈制动运行状态，其转速为

低速下放重物电动机运行于倒拉反转状态。低速下放转速为

相应转差率为

过D点的机械特性的临界转差率为

11.三相异步电机故障维修 篇十一

电动机电气故障一般出现在定子和转子部分。

1.电动机接通电源起动，电动机不转但有嗡嗡声音。可能原因：①由于电源的接通问题，造成单相运转;②电动机的运载量超载;③被拖动机械卡住;④绕线式电动机转子回路开路成断线;⑤定子内部首端位置接错，或有断线、短路。处理方法：第一种情况需检查电源线，主要检查电动机的接线与熔断器，是否有线路损坏现象;第二种情况将电机卸载后空载或半载起动;第三种情况估计是由于被拖动器械的故障，从被拖动器械上找故障;第四种情况检查电刷，滑环和起动电阻各个接触器的接触情况;第五种情况需重新判定三相的首尾端，并检查三相绕组是否有断线和短路。绕组短路检查方法：a、外部观察法。观察接线盒、绕组端部有无烧焦，绕组过热后留下深褐色，并有臭味。b、探温检查法。空载运行20分钟(发现异常时应马上停止)，用手背摸绕组各部分是否超过正常温度。c、通电实验法。用电流表测量，若某相电流过大，说明该相有短路处。d、电桥检查。测量个绕组直流电阻，一般相差不应超过5%以上，如超过，则电阻小的一相有短路故障。e、短路侦察器法。被测绕组有短路，则钢片就会产生振动。f、万用表或兆欧表法。测任意两相绕组相间的绝缘电阻，若读数极小或为零，说明该二相绕组相间短路。

2.电动机启动后温度超过温升标准或冒烟。可能原因：①电源电压达不到标准，电动机在额定负载下升温过快;②电动机运转环境的影响，如湿度高等原因;③电动机过载或单相运行;④电动机启动故障，正反转过多。处理方法：第一种情况调整电动机电网电压;第二种情况检查风扇运行情况，加强对环境的检查，保证环境的适宜;第三种情况检查电动机启动电流，发现问题及时处理;第四种情况减少电动机正反转的次数，及时更换适应正反转的电动机。

3.绝缘电阻低。可能原因：①电动机内部进水，受潮;②绕组内有杂物，粉尘影响;③电动机内部绕组老化。处理方法：第一种情况电动机内部烘干处理;第二种情况处理电动机内部杂物;第三种情况及时检查绕组老化情况，及时更换绕组。

4.电动机外壳带电。可能原因：①电动机引出线的绝缘或接线盒绝缘线板;②绕组端盖接触电动机机壳;③电动机接地问题。处理方法：第一种情况恢复电动机引出线的绝缘或更换接线盒绝缘板;第二种情况如卸下端盖后接地现象即消失，可在绕组端部加绝缘后再装端盖;第三种情况按规定重新接地。电动机外壳带电检查方法： a、观察法。通过目测绕组端部及线槽内绝缘物，观察有无损伤和焦黑的痕迹，如有就是接地点。b、万用表检查法。用万用表低阻档检查，读数很小，则为接地。c、兆欧表法。根据不同的等级选用不同的兆欧表测量每个绕组电阻的绝缘电阻，若读数为零，则表示该项绕组接地，但对电机绝缘受潮或因事故而击穿，需依据经验判定，一般说来指针在“0”处摇摆不定时，可认为其具有一定的电阻值。d、试灯法。如果试灯亮，说明绕组接地，若发现某处伴有火花或冒烟，则该处为绕组接地故障点。若灯微亮则绝缘有接地击穿。若灯不亮，但测试棒接地时也出现火花，说明绕组尚未击穿，只是严重受潮。也可用硬木在外壳的止口边缘轻敲，敲到某一处等一灭一亮时，说明电流时通时断，则该处就是接地点。e、电流法。用一台调压变压器，接上电源后，接地点很快发热，绝缘物冒烟处即为接地点。应特别注意小型电机不得超过额定电流的两倍，时间不超过半分钟;大电机为额定电流的20%-50%或逐步增大电流，到接地点刚冒烟时立即断电。f、分组淘汰法。对于接地点在铁芯心里面且烧灼比较厉害，烧损的铜线与铁芯熔在一起。采用的方法是把接地的一相绕组分成两半，依此类推，最后找出接地点。

5.电动机运行时声音不正常。可能原因①电动机内部连接错误，造成接地或短路，电流不稳引起噪音;②电动机内部轴承年久失修，或内部有杂物。处理方法：第一种情况需打开进行全面检查;第二种情况可以处理轴承杂物或更换轴承。

6.电动机振动。可能原因：①电动机安装的地面不平;②电动机内部转子不稳定;③皮带轮或联轴器不平衡;④内部转头的弯曲;⑤电动机风扇问题。处理方法：第一种需将电动机安装平稳底座，保证平衡性;第二种情况需校对转子平衡;第三种情况需进行皮带轮或联轴器校平衡;第四种情况需校直转轴;第五种情况对风扇校正。

二、电动机机械部分常见故障的分析和处理

1.定、转子铁芯故障检修。定、转子都是由相互绝缘的硅钢片叠成，是电动机的磁路部分。定、转子铁芯的故障原因主要有以下几点。①轴承使用时间久，过度的磨损，造成定、转子相擦，使铁芯表面损伤，进而造成硅钢片间短路，电动机铁损增加，使电动机温升过高，这时应用细锉等工具去除毛刺，消除硅钢片短接，清除干净后涂上绝缘漆，并加热烘干。②拆除旧绕组时用力过大，使倒槽歪斜向外张开。此时应用小嘴钳、木榔头等工具予以修整，使齿槽复位，并在不好复位的有缝隙的硅钢片间加入青壳纸、胶木板等硬质绝缘材料。③因受潮等原因造成铁芯表面锈蚀，此时需用砂纸打磨干净，清理后涂上绝缘漆。④因绕组接地产生高热烧毁铁芯或齿部。可用凿子或刮刀等工具将熔积物剔除干净，涂上绝缘漆烘干。⑤铁芯与机座之间的固定螺钉松动，可重新固定。如果定位螺钉不能再用，就重新进行定位，旋紧定位螺钉。

2.电机轴承故障检修。转轴通过轴承支撑转动，是负载最重的部分，又是容易磨损的部件。1、运行中检查：滚动轴承少油时，可根据经验判断声音是否正常，如果声音不正常可能是轴承断裂的原因。如果轴承中存在了沙子等杂物，就会出现杂音的现象。拆卸后检查：检查轴承是否有磨损的痕迹，然后用手捏住轴承内圈，并使轴承摆平，另一只手用力推外钢圈，如果轴承良好，外钢圈应转动平稳，转动中无振动和明显的卡滞现象，在轴承停转后没有倒退的现象，表明轴承已经报废了，需要及时的更换。左手卡住外圈，右手捏住内钢圈，然后推动轴承，如果很轻松就能转动，就是磨损严重。2、修理故障轴承表面的锈斑。用砂布进行处理，然后可以用汽油涂抹;或轴承出现裂痕或者出现过度的磨损的时候，要及时更换新的轴承。更换新轴承时，要确保新的轴承型号符合要求。

3.转轴故障检修。1、轴弯曲。如果弯曲的程度不大，可以采用打磨的办法进行修整;若弯曲超过0.2mm，可以借用压力机进行修整，修正后将表面磨光，恢复原样即可;如果弯曲度过大，无法修整时，要及时更换。2、轴颈磨损。轴颈磨损不大时，可在轴颈上镀一层铬，然后打磨到需要尺寸;磨损较严重时，可以先采用堆焊，然后再用车窗修整到标准尺寸;当轴颈磨损达到无法修整的地步，则要考虑更换。3、轴裂纹。轴裂纹或断裂轴的横向裂纹深度不超过轴直径的10%~15%，纵向裂纹不超过轴长的10%时，可以先进行堆焊，再进行修整，达到标准。如果断裂和裂纹过于严重，就考虑更换。