第8章 异步电动机
第一节 异步电动机的基本结构、分类及铬牌
一、三相异步电动机的基本结构
1．定子
三相异步电动机的定子由定子三相绕组、定子铁心、机座组成。
2．转子
异步电动机的转子由转子铁心、转子绕组及转轴组成。
3．气隙
异步电机的气隙是很小的，中小型电机一般为0．2—2mm。
4．其他部件
端盖：铸铁件。
轴承：连接转动部分与不动部分，目前都采用滚动轴承以减少摩擦。
轴承端盖：保护轴承，使轴承内的润滑油不致溢出。
风扇：冷却电动机。
二、异步电动机的分类
1.异步电动机按定子相数可分为三相、单相和两相异步电动机三类。
2. 按照转子型式，异步电动机可分为鼠笼转子异步电机和绕线转子异步电机两大类。
3.根据不同的保护方式，异步电动机可分为开启式、防护式、封闭式和防爆式等。
三、异步电动机的铭牌和额定值
（1）定子额定电压
（2）定子额定电流
（3）额定功率
（4）额定转速
（5）额定频率
（6）额定功率因数
（7）绝缘等级与温升
第二节 交流绕组
一、交流绕组概述
1．绕组的基本术语
⑴、线圈、线圈组、绕组
⑵、极距
⑶、线圈节距
⑷、机械角度和电角度
⑸、每极每相槽数
⑹、槽距角
⑺极相组
2．交流绕组的基本要求
3．三相交流绕组的分布、排列与连接要求
4．交流绕组的分类
二、三相单层绕组
1.链式绕组
链式绕组是由相同节距的线圈组成，其结构特点是绕组线圈一环套一环，形如长链，其每极每相槽数一般为2。
2.同心式绕组
同心式绕组的结构特点是各相绕组均由不同节距的同心式线圈连接而成，其每极每相槽数一般为4。
3.交叉式绕组
交叉式绕组主要用于每极每相槽数为3槽的四极或两极波形三相异步电动机中。
三、三相双层叠绕组
双层绕组的每个槽内有上层、下层两线圈边，每个线圈的一条边嵌放在某一槽的上层，另一条边嵌放在另一槽的下层，整修绕组线圈数正好等于槽数。
双层绕组可分为叠绕组和波绕组两种形式。叠绕组在嵌线时，两个互相串联的线圈，问题后一个叠在前一个上面，所以称为叠绕组。
第三节 交流绕组的电动势和磁势
一、三相定子绕组的电动势
根据电磁感应定律可以证明，三相异步电动机定子绕组的相时势
为
其中：
为绕组因数。
称为节距因数；
称为分布因数。
二、二相定子绕组的磁势
1.单相绕组的磁势
在三相定子绕组中通往三相正弦波的电流，帽三相定子绕组中的每一个单相绕组所产生的磁势为脉动磁势。
由此可见，磁势既是空间函数，又是时间函数。
2.三绕组的磁势
三相绕组合成磁势具有以下性质：
⑴、三相合成磁势在任何睡意保持着恒定的振幅，它是单相脉动磁势振幅的1.5倍；
⑵、三相绕组合成磁势的转速仅决定于电流的频率和电机的极对数；
⑶、当某相电流达到最大值时，合成磁势波的波幅就与该相绕组的轴线重合；
⑷、合成磁势的旋转方向决定于电流的相序。
第四节 三相异步电机工作原理及运行分析
一、三相异步电机的工作原理
1、三相异步电机作为电动机运行
三相电流流入三相定子绕组，产生旋转磁势，旋转磁场以同步转速在旋转。当旋转磁场切割转子导体时，在其中产生感应电动势，使转子导体中有电流渡过。转子电流与旋转磁场作用而产生电磁转矩，使转子旋转，从而把电能转换成机械能，作电动机运行。
2、三相异步电机作为发电机运行
3、三相异步电机在制动状态下运行
二、三相异步电动机的功率和转矩平衡关系
1、三相异步电动机中功率、损耗的含义
2、三相异步电动机的功率平衡关系
3、三相异步电动机的转矩平衡方程
三、三相异步电动机的运行特性
1、转速特性
2、转矩特性
3、定子电流特性
4、功率因数特性
5、效率特性
四、三相异步电动机的机械特性
当0＜S≦1时，电磁转矩和园子的转速都为正，园子转速小于磁场的同步转速，电机牌电动机运行状态；当S＜0时，园子的为正，园子转速大于磁场的同步转速，电磁转矩为负，电机处于发电机运行状态；当S＞1时，园子的转速为负，电磁转矩为正，电机处于制动运行状态。
第五节 三相异步电机的启动、反转、调速和制动
一、三相异步电机的启动
1、小容量电动机空载或轻载起动——直接起动
把电动机直接接到具有额定电压的电网上，使其起动，便称为全电压起动或称直接起动。
应满足下列经验公式的要求：
2、中、大容量电动机空载或轻载起动——降压起动
（1）星/三角换接法起动（Y/Δ）
星三角降压起动指在额定电压下正常运行时三角形接法的电动机，在起动时采用星形接法起动，待电动机转速升高到一定值后，再把定子三相绕组作三角形连接，电动机就在额定电压下正常运行。
（2）采用起动补偿器起动
起动时，先将开关Sl闭合，然后再将开关S2置于“起动位”，这时经过自耦变压器降压后的交流电压加到电动机三相定于绕组上，电动机开始降压起动，待电动机转速升高到一定值后，再把开关S2置于“运行位”，电动机就在额定电压下正常运行，此时自耦变压器已从电网上被切除。
3、小容量电动机重载起动——鼠笼电机的特殊型式
4、中、大容量电动机重载起动——绕线型异电动机的起动
二、三相异步电动机的调速
1、变极调速
就是改变电动机定子绕组的极对数来调速。如果电源频率固定不变，只要改变电机绕组的极对数，则同步转速和转子转速也会随着改变。
2、变转差率（转子回路中串入可变电阻）调速
改变转差率、又有下列几种方法：
（1）在转子回路串入外加电阻、电抗或电容；
（2）改变定子绕组的端电压U1；
（3）在定子回路串人外加电阻或电抗，以改变R1或X1。；
3、变频调速
三、三相异步电动机的反转和制动
1、反转
只要改变旋转磁场的方向，就能使三相异步电动机反转。将三相接线端中的任意两相接线端对调，改变三相相序，就改变了旋转磁场的方向，从而使三相异步电动机反转。
2、制动
（1）反接制动：实现反接制动可用正转反接和正接反转方法。
（2）回馈制动
（3）能耗制动：
第六节 单相异步电动机
一、单相脉振磁场――双旋转磁场理论
单相异步电动机接在单相电源上运行，单相绕组会产生单相脉磁场：
单相绕组脉振磁势可以分解成波幅恒定、转速为同步转速但转向相反的两个旋转磁势。
二、单相异步电动机的工作原理
单相异步电动机无启动转矩，因此必须采取措施使之产生的启动转矩。此外，s=1的两边，合成转矩是对称的，因此单相异步电动机没有固定的转向，在两个方向都可以旋转，运行时的旋转方向由启动时的转动方向而定。只要外力把转子向任一方向驱动，转子就将沿 该方向继续旋转，起到接近同步转速
三、单相异步电动机的分类和启动方法
1、单相电容启动电动机
适当地选择电容器值，使启动绕组中的电流超前工作绕组中的电流约90度相角，则在定子内圆气隙中就会产生一个旋转磁势，相应地产生旋转磁场，在该磁场的作用下，能产生较大的启动转矩，使电动机转动起来。
2、单相电容运行电动机
如果启动绕组不仅供启动用，而且允许刑期接在电源上工作，这种电机就称为单相电容运行电动机。
3、单相电阻启动电动机