一、三相异步电动机的结构
整体结构
三相异步电动机主要由以下部分组成：
1. 定子铁心
功能： 主磁路的一部分
结构： 用双面绝缘的硅钢片（冲片）叠压而成，内圆冲有槽形以嵌放定子绕组
定子铁心由硅钢片叠压而成，可以减少涡流损耗
2. 定子绕组（在第四章中介绍了）
功能： 电路系统；通电建立磁场或通电后在磁场中受力产生电磁转矩
结构： 三相对称绕组嵌放在定子铁心槽中
接线方式：
- 型连接（星形）
- 型连接（三角形）
3. 机座
功能： 固定和支撑定子铁心
特点： 表面有散热筋以增加散热面积
4. 端盖
功能： 防护和支撑
特点： 两端封闭电机，内部装有风扇用于冷却
5. 气隙
定、转子之间自然形成的空气隙，主磁路的一部分
气隙大小： 异步电机的气隙一般为
气隙的影响：
- 气隙过大：励磁电流大，功率因数降低
- 气隙过小：装配困难，高次谐波磁场增强，附加损耗增加
异步电机转子没有独立的励磁绕组，需要从电网吸收无功进行励磁。气隙过大，磁阻就过大，需要从电网中吸收很多无功才能建立同样的磁场
所以，在工艺允许的范围内，异步电机的气隙是越小越好
6. 转子
（1）鼠笼型转子
结构特点：
- 导条用铸铝或铜条
- 两头用端环联接
- 采用斜槽结构
优缺点：
- ✅ 结构简单可靠
- ❌ 转子电阻是固定的
因转子导条和端环形状像鼠笼，故称为鼠笼型转子
（2）绕线式转子
结构特点：
- 转子绕组为三相对称绕组，接成型
- 通过滑环和电刷与外电路联接
- 便于串入电阻改善电动机的运行性能
应用场合：
常用于要求起动转矩高的场合，如：
- 起重机
- 卷扬机
- 电梯
二、异步电动机的分类
按电源相数分类
类型 | 电源 | 应用 |
单相异步电动机 | 单相电源供电 | 家用电器 |
三相异步电动机 | 三相电源供电 | 工业用电机 |
按转子结构型式分类
类型 | 特点 |
鼠笼式 | 结构简单，制造成本低 |
绕线式 | 起动、制动、调速性能较好 |
三、异步电动机的铭牌数据（额定值）
1. 额定电压 （V）
电动机在额定工况下运行时，定子绕组按铭牌规定接法连接时加在定子绕组出线端的线电压
示例：
- 380/220V、：采用联结时线电压为380V；采用联结时线电压为220V
- 三相异步电动机的额定电压有380V、3000V及6000V等多种
2. 额定电流 （A）
电动机在额定电压额定频率下，轴上输出额定功率时，在定子绕组中流过的线电流
额定电流同样和接法有关系：
示例：
- Y/Δ 6.73/11.64A：Y联结下线电流为6.73A；Δ联结下线电流为11.64A
3. 额定功率 （kW）
电源输入的电功率：
电动机在额定工况下运行时，从轴上输出的机械功率
4. 额定效率
电动机在额定工况下运行时的效率
5. 额定功率因数
电动机在额定工况下运行时的功率因数
电动机是电网的阻感性负载，需要从电网中吸收无功进行励磁。定子相电流比相电压滞后 角，功率因数 即有功功率和视在功率之比
三相异步电动机的功率因数较低：
- 额定负载时约为
- 空载时只有
👉 异步电机通常不会在轻载的工况下运行，因为这样是十分不经济的
6. 额定频率 （Hz）
额定电压的频率，我国为50Hz
7. 额定转速 （r/min），额定转差率
电动机在额定电压额定频率下，轴上输出额定功率时的转速
额定转差率：
就是磁场的转速，是一个取决于电网频率的定制；所以额定转速和额定转差率是一一对应的关系。
8. 绝缘等级
指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级
👉🏻绝缘等级实际上体现的是电机能够长期安全可靠工作的温度
绝缘等级 | A | E | B | F | H | C |
极限工作温度（℃） | 105 | 120 | 130 | 155 | 180 | >180 |
9. 温升
电动机额定运行时绕组温度允许高出周围环境温度的数值
温升 = 实测温度 - 环境温度（单位：开尔文K）
10. 绕组接法
定子绕组的连接方式（型或型）
接线盒中的端子排列：W₂、U₂、V₂ 在上排，U₁、V₁、W₁ 在下排
11. 运行方式
按电机承受负载情况及持续时间的不同，国家标准把电动机分成十种工作方式：
- S1：连续工作制
- S2：短时工作制
- S3：断续周期工作制
12. 绕线式感应电动机特有的额定数据
转子额定电动势 （V）：
定子加额定频率的额定电压，而转子绕组开路时滑环之间的线电动势
转子额定电流 （A）：
电动机在额定工况下运行时，转子绕组中的电流
四、三相异步电动机的基本工作原理
1. 旋转磁场
在定子三相对称绕组中通入三相对称电流，气隙中形成一个圆形旋转磁场
旋转磁场的转速（同步速）
其中：
- ：电流频率
- ：电机的极对数
极对数 | 1 | 2 | 3 | 4 |
同步转速(r/min) | 3000 | 1500 | 1000 | 750 |
旋转磁场的转向取决于电流的相序（从相位超前相向相位滞后相旋转），对调任意两根电源线可以改变旋转磁场的转向
2. 感应电动势及电磁转矩
工作过程：
- 旋转磁场切割定、转子绕组（导条），在定、转子绕组中都产生感应电动势
- 转子产生感应电流因转子绕组自行短路，转子绕组中产生感应电流
- 转子电流在旋转磁场中受到电磁力，产生电磁转矩驱动转子沿旋转磁场的方向转动
电磁转矩公式：
其中：
- ：转子导条电流
- ：转子直径
3. 转差率（Slip）
转子的转速 始终小于旋转磁场的转速 ，两者之差称为转差速度
转差率定义：
电机转速：
这就是"异步"的含义！转子的转速和磁场的旋转速度不同，亦即【异步】
不同运行状态下的转差率：
运行状态 | 转速范围 | 转差率范围 | 典型值 |
发电机状态 | - | ||
电动机状态 | |||
启动瞬间/堵转 | - | ||
反接制动状态 | - |
轴上负载越大，转差率越大，转速越低
4. 定、转子磁场相对静止
转子感应电动势及电流的频率
气隙磁场转速（同步速）：
转子转速：
转差速度（气隙磁场切割转子的速度）：
转子电动势和电流的频率（转差频率）：
转子感应电动势及电流三相（多相）对称，频率为转差频率
转子磁场的转速
转子三相合成基波磁动势：
性质： 圆形旋转磁动势
幅值：
相对转子的转速：
转向： 转子绕组被切割的顺序（与 同转向）
相对定子的转速（空间转速）：
重要结论：
三相异步电机无论转子转速为多少，转子基波磁动势 在空间总是和定子基波磁动势 保持相对静止，因而在任何转速下都能产生恒定的电磁转矩。
异步电机是定子绕组"单边励磁"，转子磁场是由定子磁场感应产生的，因而定、转子磁场是相互关联的，在任何转速下，定、转子基波和同次谐波磁场都保持相对静止。
例题
例1： 有一台三相四极50Hz的异步电动机，正常运行时转子的转速为 ，试求：
- 转子电流频率
- 转子磁动势相对于转子的转速
- 转子磁动势在空间的转速
解：
（1）转差率：
转子电流频率：
（2）转子磁动势相对于转子的转速：
（3）转子磁动势在空间的转速（相对于定子的转速）：