《电工技术》课程教学资源（课后习题）第七章 异步电动机

第七章异步电动机 一、内容提要 电动机是利用电磁原理把电能转换成机械能带动生产机械运转的旋转设备。现代各种生 产机械都广泛应用电动机来驱动。它的种类很多，按照它们所耗用的电能种类不同，可分为 直流电动机和交流电动机，交流电动机又可分为交流异步电动机和交流同步电动机。除此之 外还有用于自动控制系统中作为执行元件、检测元件的控制电机。 本章重点讲述的是三相异步电动机。介绍了三相异步电动机的基本结构，产生旋转磁场 的物理过程及由于电磁感应作用、电磁力作用使用电动机旋转的工作原理。以及三相异步电 动机的机械特性、工作特性及额定值，并讨论了三相异步电动机的启动、反转、调速方法。 简要地分析了绕线式异步电动机、单相异步电动机工作原理及启动方法。 二、基本要求 1.了解三相异步电动机的基本结构和转动原理： 2.理解三相异步电动机的电磁关系、机械特性及工作特性 3.掌握三相异步电动机的电磁转矩、最大转矩、启动转矩之间的关系： 4.了解三相异步电动机的启动、反转和调速方法： 5.理解三相异步电动机铭牌数据的意义： 6.了解绕线式异步电动机转子回路接外电阻，提高启动转矩的特点： 三、学习指导 三相异步电动机是本章的重要内容。单相异步电动机可以从三相当电机单相运行的角度 来学习。 1.结构与工作原理 1)结构 三相异步电动机由定子、转子两个基本部分组成。 (1)定子： ①定子主要由机座、定子铁心和定子绕组构成。机座是用来固定与支撑定子，定子铁心 是用硅钢片叠成圆筒形，内圆周有用来安放三相定子绕组的槽。 ②三相定子绕组对称，每相在空间互差120°，有六个出线端，可接成三角形或星形。 (2)转子： 转子主要由转轴、转子铁心和转子绕组构成。转子铁心用硅钢片叠成圆柱形，与定子铁 心共同构成磁路，外圆周有用来安放转子绕组的槽。转子在旋转磁场作用下，产生感应电动 势或电流。根据构造的不同，转子绕组有鼠笼式和绕线式两种。 ①鼠笼式：是将铜条插入槽内，端部用铜环短线接成一体，或用熔铝浇铸而成短路绕组。 ②绕组式：同定子绕组一样，也分为三相，一端接在一起形成星形，另一端引出连接三个 星形接法的电阻或直接接通过短路环短接。 2)工作原理 电动机转动的基本原理是通有电流的导体，在磁场中受力而产生转矩

1 第七章 异步电动机 一、内容提要 电动机是利用电磁原理把电能转换成机械能带动生产机械运转的旋转设备。现代各种生 产机械都广泛应用电动机来驱动。它的种类很多，按照它们所耗用的电能种类不同，可分为 直流电动机和交流电动机，交流电动机又可分为交流异步电动机和交流同步电动机。除此之 外还有用于自动控制系统中作为执行元件、检测元件的控制电机。 本章重点讲述的是三相异步电动机。介绍了三相异步电动机的基本结构，产生旋转磁场 的物理过程及由于电磁感应作用、电磁力作用使用电动机旋转的工作原理。以及三相异步电 动机的机械特性、工作特性及额定值，并讨论了三相异步电动机的启动、反转、调速方法。 简要地分析了绕线式异步电动机、单相异步电动机工作原理及启动方法。 二、基本要求 1.了解三相异步电动机的基本结构和转动原理； 2.理解三相异步电动机的电磁关系、机械特性及工作特性； 3.掌握三相异步电动机的电磁转矩、最大转矩、启动转矩之间的关系； 4.了解三相异步电动机的启动、反转和调速方法； 5.理解三相异步电动机铭牌数据的意义； 6.了解绕线式异步电动机转子回路 接外电阻，提高启动转矩的特点； 三、学习指导 三相异步电动机是本章的重要内容。单相异步电动机可以从三相当电机单相运行的角度 来学习。 1.结构与工作原理 1）结构 三相异步电动机由定子 、转子两个基本部分组成。 （1）定子： ①定子主要由机座、定子铁心和定子绕组构成。机座是用来固定与支撑定子，定子铁心 是用硅钢片叠成圆筒形，内圆周有用来安放三相定子绕组的槽。 ②三相定子绕组对称，每相在空间互差  120 ，有六个出线端，可接成三角形或星形。 （2）转子： 转子主要由转轴、转子铁心和转子绕组构成。转子铁心用硅钢片叠成圆柱形，与定子铁 心共同构成磁路，外圆周有用来安放转子绕组的槽。转子在旋转磁场作用下，产生感应电动 势或电流。根据构造的不同，转子绕组有鼠笼式和绕线式两种。 ①鼠笼式：是将铜条插入槽内，端部用铜环短线接成一体，或用熔铝浇铸而成短路绕组。 ②绕组式：同定子绕组一样，也分为三相，一端接在一起形成星形，另一端引出连接三个 星形接法的电阻或直接接通过短路环短接。 2）工作原理 电动机转动的基本原理是通有电流的导体，在磁场中受力而产生转矩

(1)旋转磁场 、旋转磁场的产生：定子三相对称绕组以星形或三角形接法通入三相对流电流。 i=Isin ot in =1 sin(ot-120) ie=1.sin(ot+120°) 三相电流产生的合成磁场随电流的交变而在空间不断旋转，这就是旋转磁场。在一个电 流周期内，旋转磁场在空间转过360°。 b、旋转磁场的转向：旋转磁场的旋转方向取决于三相电流的相序，任意调换两根电源 进线，则旋转磁场反转。 ©、旋转磁场的极数：三相异步电动机的极数就是旋转磁场的极数。旋转磁场的极数和 d、旋转磁场的转速：产生旋转磁场中。，穿过定子、转子铁心并以转速m旋转。转子 绕组切制旋转磁场产生感应电动势口2，并在短路绕组内形成转子电流2，该电流马与旋转 磁场相互作用产生电磁力下，形成转动力矩T,使转子随旋转破场以转速转动。 旋转场的转速为60,式中，D为极对数：为电流频率。旋转场转动方 向取决于电流的相序。 转子感应电动势，与电流，的大小正比于转子导体与旋转磁场间相对运动速度，即转 差△n=n,-:转子频率f方2也正比于转差△n。 由于转子转向与旋转磁场转向相同，并且<n,所以称异步。 转差率定义为5=%-”，0<5<1：转速计算公式为n=1-60上 n 2.三相异步电动机的电路分析 1)定子与转子电路 ①定(44N反，万=0 (2)转子：E,44时N,U,万=Pam= E, SE X2=2L2=sX0,12= +(X)+(sX3)

2 （1）旋转磁场 a、旋转磁场的产生：定子三相对称绕组以星形或三角形接法通入三相对流电流。 sin( 120 ) sin( 120 ) sin 0 C m 0 B m A m = + = − = i I t i I t i I t    三相电流产生的合成磁场随电流的交变而在空间不断旋转，这就是旋转磁场。在一个电 流周期内，旋转磁场在空间转过 0 360 。 b、旋转磁场的转向：旋转磁场的旋转方向取决于三相电流的相序，任意调换两根电源 进线，则旋转磁场反转。 c、旋转磁场的极数：三相异步电动机的极数就是旋转磁场的极数。旋转磁场的极数和 三相绕组的安排有关。磁极数与三相每相绕组串联的线圈个数是 2 倍关系，即一个线圈，磁 极数为一对，三个线圈，磁极数为三对，依次类推。磁极对数用 p 表示。 d、旋转磁场的转速：产生旋转磁场 m ，穿过定子、转子铁心并以转速 1 n 旋转。转子 绕组切割旋转磁场产生感应电动势 2 e ，并在短路绕组内形成转子电流 2 i ，该电流 2 i 与旋转 磁场相互作用产生电磁力 F，形成转动力矩 T，使转子随旋转磁场以转速 n 转动。 旋转磁场的转速为 p f n 1 1 60 = ，式中，p 为磁极对数； 1 f 为电流频率。旋转磁场转动方 向取决于电流的相序。 转子感应电动势 2 e 与电流 2 i 的大小正比于 转子导体与旋转磁场间相对运动速度，即转 差△ n = n1 − n ；转子频率 2 f 也正比于转差△n。 由于转子转向与旋转磁场转向相同，并且 n  n1 ，所以称异步。 转差率定义为 1 1 n n n s − = ，0＜s＜1;转速计算公式为 p f n s 60 1 = (1− ) 。 2.三相异步电动机的电路分析 1）定子与转子电路 （1）定子： 1 44 1 1 m 1 E  4. f N  U ， 60 0 1 pn f = （2）转子： 2 44 1 2 m 1 E  4. sf N  U ， 1 0 2 60 ( ) sf p n n f = − = 2 2 1 2 20 X = sf L = sX ， 2 20 2 2 20 2 2 2 2 2 2 ( ) R (sX ) sE R X E I + = + =

R R、 cos,=- R+xVR+(x刀 2)电磁转矩与机械特性 (1)电磁转矩 电磁转矩的计算公式为T=C,④I2cosp,N·m 将hcos%,代入得T=GUE+于 依据T=(5)为异步电动机的转矩特性曲线，如图71所示。 图7-1下s曲线图 由亚=0可得临界转差本5。X刘 d 最大转矩T。=CU2X0 1 由T一5曲线可得出如下结论。 ①由T-5曲线有极值，转子轴上转矩（负载转矩）不能大于T。,否则造成停车（堵 转)。 ②TaU,sn与U无关。 U,T山→n→st-E,eE)T度+x S上0 ↑→1，↑. 电压不足将造成电动机电流增大，电动机发热，严重时烧坏绕组。（如图7-2所示）。 ③Tm与R2无关，Sm与R有关，在负载转矩不变条件下R,↑→n↓→s个

3 2 20 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ( ) cos R sX R R X R + = +  = 2) 电磁转矩与机械特性 （1）电磁转矩 电磁转矩的计算公式为 T = CTm I 2 cos2N • m 将 2 2 I 、cos 代入得 2 20 2 2 2 2 1 ' R (sX ) sR T G U + = 依据 T = f (s) 为异步电动机的转矩特性曲线，如图 7-1 所示。 图 7-1T-s 曲线图 由 = 0 ds dT 可得临界转差率 20 2 m X R s = 最大转矩 20 2 1 ' 2 1 X Tm = CTU 。 由 T − s 曲线可得出如下结论。 ①由 T − s 曲线有极值，转子轴上转矩（负载转矩）不能大于 Tm ，否则造成停车（堵 转）。 ② m 1 2 1 TU ,s 与U 无关。 →  + → → → → = → = 1 2 2 0 2 2 2 0 1 2 2 0 2 ( ) U T ( ) I R sX sE n s E sE I 。 电压不足将造成电动机电流增大，电动机发热，严重时烧坏绕组。（如图 7-2 所示）。 ③ Tm 与 R2 无关， m s 与 R2 有关，在负载转矩不变条件下 R2 → n → s 

改变R,可以改变转速和s=1(n=0)市的启动转矩。注意：仅适用于绕线式异步电动机。 ④3=0时，n=m,T=0电动机不产生电磁转矩，此时为理想空载。 (2)机械特性 将T一s曲线转换成n一T曲线，即电磁转矩与转速的关系曲线为机械特性如图7-3 所示。 了 图7-3mT曲线图 ①硬特性，当、<n<片，时，n随者转矩增加而略有下降的性质为硬特性。这时的 转差率sN=0.01~0.07。 ②额定转矩为不=9550，式中，P、为电动机的额定功率，单位干瓦(kW):M 为电动机额定转速，单位转/分(rmin)。 ③启动转矩，T,为n=0,5=1时的电动机转矩。 国启动矩系为会一=17~2 ⑤过蚊转矩系数为：，一元】 =,一般元，=2~22. 3.工作特性与额定值 三相异步电动机n=fB人工2=f人cosg,=fB人I,=f(E人n=f) 称为工作特性。空载时电流I0≈I0%11N,主要用于产生旋转磁场，所以cosp很小。 电动机的额定值有： P:额定功率，轴上输出的机械功率；

4 改变 R2 可以改变转速和 s = 1(n = 0) 市的启动转矩。注意：仅适用于绕线式异步电动机。 ④ s = 0 时， n = n1，T = 0 电动机不产生电磁转矩，此时为理想空载。 （2）机械特性 将 T − s 曲线转换成 n −T 曲线，即电磁转矩与转速的关系曲线为机械特性如图 7-3 所示。 图 7-3 n-T 曲线图 ①硬特性 ，当 nN  n  n1 时， n 随着转矩增加而略有下降的性质为硬特性。这时的 转差率 sN = 0.01 ~ 0.07 。 ②额定转矩为 N N N 9550 n p T = ，式中， N p 为电动机的额定功率，单位千瓦（kW）; N n 为电动机额定转速，单位转/分（r/min）。 ③启动转矩， Tst 为 n = 0,s = 1 时的电动机转矩。 ④启动转矩系数为 N st st T T  = ，一般 st =1.7 ~ 2.2 。 ⑤过载转矩系数为 N m T T T  = ，一般 T = 2 ~ 2.2。 3．工作特性与额定值 三相异步电动机 ( ) ( ) cos ( ) ( ) ( ) 2 2 2 1 2 1 2 P2 n = f P 、T = f P 、  = f P 、I = f P 、 = f 称为工作特性。空载时电流 10 10% 1N I  I ，主要用于产生旋转磁场，所以 0 cos 很小。 电动机的额定值有： PN ：额定功率，轴上输出的机械功率；

U、:额定电压，是指线电压： I:额定电流，指线电流： 人：额定频率，我国工频50Hz: nv:额定转速：、略低于同步转速m c0s:额定功率因数，一般为0.7-0.90： :额定效率计算公式如下 =5U、l、cos -×100%一般为75%-92% 额定电动机运行情况有三种基本运行方式，即连续、短时、断续。 电动机铭牌上除标明额定值外，还标有接法（三角形或星形）、过载能力等。 电动机的接法与额定电压对应，可根据不同的电源线电压采用星形或三角形接法。学习 时应认真掌握。 4,启动、反转及调速 (1)启动：n=1,s=1T=T 三相异步电动机在额定电压下直接启动时，启动电流很大，I=(4~7)1、,而启动转 矩小，T.=(1.0~2.2)TN 对于小型电动机启动时间短，不会因过热而烧坏，频繁启动应考虑发热问题。过大启动 电流造成电网电压降落增大，影响其它设备工作，使邻近电机转矩下降不能正常工作。 启动方法：常用的有四种。 ①直接起动：P<10kW或P≤20%Sw(S、为供电变压器容量)的电机均可 ②星形一三角形换接启动法： 条件：正常运行应为三角形接法（电源电压=电机三角形接法时额定电压），轻载或空 载启动。 ③自耦变压器降压启动： 其中，kA为自糕变压器的变比：I、T分别为直接启动电流、启动转矩。 条件：正常运行为星形接法，重载启动。 ④转子串电阻启动：适用于绕线式电动机，可获得较小启动电流和最大启动转矩

5 UN ：额定电压，是指线电压； N I ：额定电流，指线电流； N f ：额定频率，我国工频 50 HZ ； N n ：额定转速； N n 略低于同步转速 1 n ； N cos ：额定功率因数，一般为 0.7~0.90；  N ：额定效率 计算公式如下 100% 3 cos N N N N N =    U I P 一般为 75%~92% 额定电动机运行情况有三种基本运行方式，即连续、短时、断续。 电动机铭牌上除标明额定值外，还标有接法（三角形或星形）、过载能力等。 电动机的接法与额定电压对应，可根据不同的电源线电压采用星形或三角形接法。学习 时应认真掌握。 4．启动、反转及调速 （1）启动： st n =1,s =1,T = T 三相异步电动机在额定电压下直接启动时，启动电流很大， st N I = (4 ~ 7)I ，而启动转 矩小， st N T = (1.0 ~ 2.2)T 。 对于小型电动机启动时间短，不会因过热而烧坏，频繁启动应考虑发热问题。过大启动 电流造成电网电压降落增大，影响其它设备工作，使邻近电机转矩下降不能正常工作。 启动方法：常用的有四种。 ①直接起动： PN 10kW 或 N N N P  20%S (S 为供电变压器容量）的电机均可． ②星形—三角形换接启动法： stY stΔ stY stΔ 3 1 , 3 1 I = I T = T 条件：正常运行应为三角形接法（电源电压=电机三角形接法时额定电压），轻载或空 载启动。 ③自耦变压器降压启动： 2 st A ' 2 st st A ' st 1 , 1 T k I T k I = = 其中， A k 为自耦变压器的变比； st Tst I 、 分别为直接启动电流、启动转矩。 条件：正常运行为星形接法，重载启动。 ④转子串电阻启动：适用于绕线式电动机，可获得较小启动电流和最大启动转矩

(T:=Tm),常用于起重、治金及运输设备。 (2)反转：调换电源相序。 (3)调速：根据n=1-)60上可有三种方法. ①改变磁极对数跳调速：有级调速，制成专用多速电机。 ②改变电源频率调速：无级平滑调速，应保持”=常数（即磁通中不变），采用专用 跳速变频电源，如PW(脉宽调制电源)等。 ③改变转差率调速：绕线式异步电动机转子串电阻R2,改变5。，特性软，但可连续平 滑跳速，能耗大。线路简单，用于起重、治金设备。 5,电动机的选择 电动机是用来拖动生产机械的，运行时必须经济可靠。选择电动机容量、种类、防护形 式、额定电压、额定转速是以发热、价格比、可靠性、雏护、供电、工作环境、供电电网电 压、生产机械的转速为原则加以确定。 P143练习与思考 7.2.1三相电源的三个电压在相位上互差120°角，这三个电压出现正幅值的顺序称为 相序。按照A→B→C依次滞后120°角的顺序称为正相序。三相异步电动机本身无相序， 但三个绕组在空间位置上有一定的顺序，也用A,B,C表示，当电源的相序与绕组的相序 致时，电动机转向一定，反之则电动机反转。 2228极即P4,s=750-720x100%=40% 750 7,23因为当2=时，转子与旋转磁场相对转速为0.不再切割磁力线，既无感性电 流为0，也不再受力同向运动。当作电动机时，转子的频率与转差率之间的关系：=5·厂： 当作发电机使用时，方=f(5=0) P145练习与思考 7.31如果正常运行时转子突然被卡住，7=0,5=1，则E,、,及1，均增大，定子电 流增大到额定电流的47倍，若不及时摘除，电机会被烧坏。 7.3.2起动初时瞬时s=1,转子感应电动势E2-E20达到最大，转子电流为 s50 1 12= 一而转子的功率因数 6

6 （ Tst = Tm ），常用于起重、冶金及运输设备。 （2）反转：调换电源相序。 （3）调速：根据 P f n s 60 1 = (1− ) 可有三种方法。 ①改变磁极对数跳调速：有级调速，制成专用多速电机。 ②改变电源频率调速：无级平滑调速，应保持 = f v 常数（即磁通  m 不变），采用专用 跳速变频电源，如 PWM（脉宽调制电源）等。 ③改变转差率调速：绕线式异步电动机转子串电阻 R2 ,改变 m s ，特性软，但可连续平 滑跳速，能耗大。线路简单，用于起重、冶金设备。 ５．电动机的选择 电动机是用来拖动生产机械的，运行时必须经济可靠。选择电动机容量、种类、防护形 式、额定电压、额定转速是以发热、价格比、可靠性、维护、供电、工作环境、供电电网电 压、生产机械的转速为原则加以确定。 P143 练习与思考 7.2.1 三相电源的三个电压在相位上互差 0 120 角，这三个电压出现正幅值的顺序称为 相序。按照 A→ B →C 依次滞后 0 120 角的顺序称为正相序。三相异步电动机本身无相序， 但三个绕组在空间位置上有一定的顺序，也用 A,B,C 表示，当电源的相序与绕组的相序一 致时，电动机转向一定，反之则电动机反转。 7.2.2 8 极即 P=4， 100% 40% 750 750 720  = − s = 7.2.3 因为当 2 =0 时，转子与旋转磁场相对转速为 0.不再切割磁力线，既无感性电 流为 0，也不再受力同向运动。当作电动机时，转子的频率与转差率之间的关系： 2 1 f = s f ： 当作发电机使用时， ( 0) f 2 = f 1 s = P145 练习与思考 7.3.1 如果正常运行时转子突然被卡住， 2 2 1  = 0,s =1,则E 、I 及I 均增大，定子电 流增大到额定电流的 4~7 倍，若不及时摘除，电机会被烧坏。 7.3.2 起动初时瞬时 s=1,转子感应电动势 E2 = E20 达到最大，转子电流为 2 20 2 20 20 2 2 2 2 20 2 ( ) ( ) 1 ( 20) E X E R S R sE I +  +  = 而转子的功率因数：

R、 R、 R+之+写 COS,= 所以：=1，转子电流L,很大，但此时转子电抗也达到很大，故转子电路的功率因数 c0sg2最小. 7335y-1500-1460x10%=267% 1500 f6=y寸=0.0267×50=1.33H2 7.3.4在检修时将转子抽掉后，由公式山=R4+(-)+(-e)可知，没有转子铁心 就失去主磁电动势(-)，而定子绕组的电阻R和漏磁通的电感抗都很小，在定子绕组上加 三相额定电压时，定子电流1，将大大增加，可能烧坏定子绕组。 135由于%-60可知，厂改变m,将改变，改变万后，电动机额定值无法满足要 求，进而无法正常工作。 P149练习与思考 7.41当电源电压380220V时，指的是电动机定子绕组电压均为220V,不论何种情况 下，P、ncos、均相同，所以当电源电压为380V时，定子应Y型联结，当电源 电压220V时，定子绕组应A联结。 7.42若将电动机的三角形连接误接成星形连接，则电动机每相绕组的电压比额定值 小V3倍，由于T正比于U,故转矩小了3倍，若负载转矩不变，则电动机转速大大下降， 甚至停转，而定子与转子电流则大大增加，电动机将会因发热而烧坏。 若将星形误接成三角形，则电动机每相绕组的电压比额定值大√3倍，磁通也大√3倍。 :7E 三角形连接，功率因数 cosp总是定子相电 压与相电流之间相位差的余弦，它随负载变化而变化。当电动机空载或轻载时，其©0s口值 很低，选用电动机时，电动机的功率比实际功率大，所以当长期的轻载或者空载运行时，线 路的功耗将大大增加。 P152练习与思考 7.5.1三相异步电动机在一定饿负载转矩下运行时，如电源电压降低时，电动机的转

7 2 20 2 2 2 2 20 2 2 2 2 ( ) cos R X R R sX R +  +  = 所以：s=1，转子电流 2 I 很大，但此时转子电抗也达到很大，故转子电路的功率因数 2 cos 最小。 7.3.3 100% 2.67% 1500 1500 1460 N  = − s = 2 1 33HZ f = sf = 0.026750 =1. 7.3.4 在检修时将转子抽掉后，由公式 ( ) ( ) 1 1 1 σ1 1 u = R i + −e + −e 可知，没有转子铁心 就失去主磁电动势 ( ) 1 −e ，而定子绕组的电阻 R1 和漏磁通的电感抗都很小，在定子绕组上加 三相额定电压时，定子电流 1 i 将大大增加，可能烧坏定子绕组。 7.3.5 由于 0 1 60 f p n = 可知， 1 f 改变 0 n 将改变，改变 1 f 后，电动机额定值无法满足要 求，进而无法正常工作。 P149 练习与思考 7.4.1 当电源电压 380/220V 时，指的是电动机定子绕组电压均为 220V，不论何种情况 下， 2N N N N P 、n 、cos 、 均相同，所以当电源电压为 380V 时，定子应 Y 型联结，当电源 电压 220V 时，定子绕组应∆联结。 7.4.2 若将电动机的三角形连接误接成星形连接，则电动机每相绕组的电压比额定值 小 3 倍，由于 T 正比于 2 U ，故转矩小了 3 倍，若负载转矩不变，则电动机转速大大下降， 甚至停转，而定子与转子电流则大大增加，电动机将会因发热而烧坏。 若将星形误接成三角形，则电动机每相绕组的电压比额定值大 3 倍，磁通也大 3 倍， 磁路饱和引起空载磁化电流大大增加，绕组同样会被烧坏。 7.4.3 由于三相异步电动机无论是星形还是三角形连接，功率因数 cos 总是定子相电 压与相电流之间相位差的余弦，它随负载变化而变化。当电动机空载或轻载时，其 cos 值 很低，选用电动机时，电动机的功率比实际功率大，所以当长期的轻载或者空载运行时，线 路的功耗将大大增加。 P152 练习与思考 7.5.1 三相异步电动机在一定饿负载转矩下运行时，如电源电压降低时，电动机的转

sR,U2 矩T=水尼产。可知T流小俊特道下瑞转整车拥大。转子电流院子电流都 会增大。稳定时，电磁转矩等于机械负载转矩，但转速降低，定子转子电流都增大了。 7.5.2如果正常运行时转子突然被卡住，7=0,3=1，则E2、I2及I1均增大，定子电 流增大到额定电流的47倍。若不及时排除，电机会被烧坏。 753 根据三相异步 电动机的机械特 可知 最大转矩Tm 又称临时转矩，是三相异 步电动机稳定工作区与不稳定工作区的临界点。若异步电动机工作在临界点，当机械负载转 矩略微波动，瞬时大于临界转矩Tmax时，电动机就会停转而被卡住，以致损坏电动机。 7.5.4当极对数P-2时，旋转磁场转速为： =60-60x50=150r/m 2 则额定转差为：△n=n,-nw=1500-1460=40r/mm 由于三相异步电动机在额定转矩以下运行时，机械特性可近似为直线，因此当负载转 矩为额定转矩一半时，转差也近似为一半，故此时电动机转速为 n≈-n-1500-20-1480r/mim 7.5.5(1)负载增大时，阻转矩Tc增大，又因Te>T,可知n下降→s增大→E2、L2增 大→，增大→P-√5U,山，cs增大。可见负载增大，引起转速下降，电流过大。 (2)电压升高，根据T=K 店+（n当7不变时，U增大→T增大→n sRUi 大→s下降，又U,≈4.44W可知，U,增大→增大→小12增大，故 U,↑→1↑→n↑. 须率升高，由U444N可知，→→T,由%=可 厂个→m个→n,个，可见频率升高时，转速升高，但转差率基本不变 若负载转矩不变，则Tc>T→n2下降→s个→12个→Tc=T,即达到平衡， 此时电动机超载运行，所以频率升高时，应减小负载转矩。 P158练习与思考 7.6.1三相异步电动机的起动电流和起动转矩是由本身结构性能决定的，不受外界机 械负载影响。无论是满载还是空载起动，其电流和转矩均一样。但满载时，加速转矩较小， 8

8 矩 2 20 2 2 2 2 1 R (sX ) sR U T K + = 可知，T 减小，使转速下降，转差率增大，转子电流和定子电流都 会增大。稳定时，电磁转矩等于机械负载转矩，但转速降低，定子转子电流都增大了。 7.5.2 如果正常运行时转子突然被卡住， 2  = 0,s =1,则E 、 2 I 及 1 I 均增大，定子电 流增大到额定电流的 4~7 倍。若不及时排除，电机会被烧坏。 7.5.3 根据三相异步电动机的机械特性可知，最大转矩 Tmax 又称临时转矩，是三相异 步电动机稳定工作区与不稳定工作区的临界点。若异步电动机工作在临界点，当机械负载转 矩略微波动，瞬时大于临界转矩 Tmax 时，电动机就会停转而被卡住，以致损坏电动机。 7.5.4 当极对数 P=2 时，旋转磁场转速为： 1500 / min 2 60 1 60 50 0 r P f n =  = = 则额定转差为： n = n0 − nN =1500 −1460 = 40r/ min 由于三相异步电动机在额定转矩以下运行时，机械特性可近似为直线，因此当负载转 矩为额定转矩一半时，转差也近似为一半，故此时电动机转速为 1500 20 1480 / min ' 0 n  n − n = − = r 7.5.5 （1）负载增大时,阻转矩 TC 增大,又因 TC  T ,可知 n 下降 → s 增大 2 2 → E 、I 增 大 1 → I 增大 → P1 = 3U1 I 1 cos 增大。可见负载增大，引起转速下降，电流过大。 （2）电压升高，根据 2 20 2 2 2 2 1 R (sX ) sR U T K + = ，当 TC 不变时， U1 增大 →T 增大 →n 增 大 → s 下降，又 1 44 1 1 m U  4. N f  可知， U1 增大 → m 增大 1 2 → I 、I 增大，故 U1 → I → n 。 （3）频率升高，由 1 44 1 1 m U  4. N f  可知， f 1 → →T  ，由 1 1 60 f p n = 可知， f 1 → n1 → n2  ，可见频率升高时，转速升高，但转差率基本不变。 若负载转矩不变，则 TC  T → n2 下降 → s  → I 1、I 2  →TC = T ，即达到平衡， 此时电动机超载运行，所以频率升高时，应减小负载转矩。 P158 练习与思考 7.6.1 三相异步电动机的起动电流和起动转矩是由本身结构性能决定的，不受外界机 械负载影响。无论是满载还是空载起动，其电流和转矩均一样。但满载时，加速转矩较小

起动时间较长，起动电流稳持时间也较长。 76绕线型电动帆在起动时，采用转子串电是为了改临转事。一 R,当 Sm=1,Tt=Tm:当5m>l,了t<了·可见不是串的电阻愈大，T就愈大 sR,U2 763由7=十可7a,当不T本不 7.6.4不可以，因为电源电压380V,三相异步电动机只能星形连接，方使定子绕组电 压达到额定值220V。否则，△连接，定子绕组电压将达到380V,电磁转矩将扩大3倍。 P167习题六 7-l已知一台三相异步电动机在额定负载下的转速为1425r/min,n=0时每相转子感 应电动势为130V,每相转子电阻为42，每相转于感抗为32。问起动时转于相电流为多 大？它是额定负载时转于每相电流的多少倍？ 解：Eo=130V,R2=42,Xo=32,n=1500r/mim -150-1425x10%=5% 1500 E0 .120= VR2+X20 =130=26A当n=m、时，E=sE0=6.5V 5 65 12 sE20 R5+(sX0)242+(0.05x3)2 ≈1.625A 26 7-2有台三相异步电动机，其额定转速为1470r/min,电源频率为50z,在(1)起 动瞬间：(2)转于转速为同步转速的4/5时：(3)转差率为Q.02时三种情况下，试求：(1) 定于旋转磁场对定子的转速。(2)定于旋转磁场对转于的转速。(3)转子旋转磁场对转子的 转速。(4)转子旋转磁场对定于的转速。(5)转子旋转破场对定于旋转破场的转速。 解：当极对数为P2时，旋转磁场转速（同步转速)%-60上_60x50-150r1m P 2 (a)起动瞬间，n2=0,S=1时 (1)定子旋转磁场对定子的转速n1=。=1500r/mm (2)定子旋转磁场对转子的转速m2=n,-n2=1500r/min (3)转子旋转磁场对转子的转速m2=sm,=1×1500=1500r/mm

9 起动时间较长，起动电流稳持时间也较长。 7.6.2 绕线型电动机在起动时，采用转子串电阻是为了改变临界转差率 20 2 m X R s = ，当 m st max s = 1, T = T ；当 m st max s  1, T  T 。可见不是串的电阻愈大， Tst 就愈大。 7.6.3 由 2 20 2 2 2 2 1 R (sX ) sR U T k + = 可知， 2 TU1 ，当 U1 不变时，T 基本不变。 7.6.4 不可以，因为电源电压 380V，三相异步电动机只能星形连接，方使定子绕组电 压达到额定值 220V。否则，∆连接，定子绕组电压将达到 380V，电磁转矩将扩大 3 倍。 P167 习题六 7-1 已知一台三相异步电动机在额定负载下的转速为 1425r／min，n＝0 时每相转子感 应电动势为 130V，每相转子电阻为 4  ，每相转于感抗为 3  。问起动时转于相电流为多 大?它是额定负载时转于每相电流的多少倍? 解： 130V, 4 , 3 , 1500 / min, 20 2 20 0 E = R =  X =  n = r 100% 5% 1500 1500 1425 N  = − s = 26A, 6.5V 5 130 N 2 2 0 2 2 0 2 2 2 0 2 0 = = = = = +  = n n E sE R X E I 当 时， 1.625A, 4 (0.05 3) 6.5 ( ) 2 2 2 20 2 2 20 2  +  = + = R sX sE I 16 1.625 26 2 20 = =  I I k 7-2 有台三相异步电动机，其额定转速为 1470 r／min，电源频率为 50Hz，在（1）起 动瞬间；（2）转于转速为同步转速的 4/5 时；（3）转差率为 0.02 时三种情况下，试求：（1） 定于旋转磁场对定子的转速。（2）定于旋转磁场对转于的转速。（3）转子旋转磁场对转子的 转速。（4）转子旋转磁场对定于的转速。（5）转子旋转磁场对定于旋转磁场的转速。 解： 当极对数为 P=2 时，旋转磁场转速（同步转速） 1500 / min 2 60 1 60 50 0 r P f n =  = = （a）起动瞬间， n2 = 0, s =1 时 （1）定子旋转磁场对定子的转速 n11 = n0 =1500r/ min （2）定子旋转磁场对转子的转速 n12 = n0 − n2 =1500r/ min （3）转子旋转磁场对转子的转速 n22 = sn0 =11500 =1500r/ min

(4)转子旋转磁场对定子的转速n1=n。=1500r/mm (5)转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速n2如=一。=0 (6)转子转速为同步转速的；，则有 %-a-含150=12m0w1m 5="-4=日=020 5 (1)定子旋转磁场对定子的转速n,=m。=1500r/mm (2)定子旋转磁场对转子的转速n2=n-n2=1500-1200=300r/m (3)转子旋转磁场对转子的转速ma=sm,=;×150=300r1mm (4)转子旋转磁场对定子的转速n21=。=1500r/mm (5)转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速n20-n一n。=0 (c)转差率s=0.02时，n2=(1-s)m。=(1-0.02)×1500=1470r/mim (1)定子旋转磁场对定子的转速n1=。=1500r/mm (2)定子旋转磁场对转子的转速n2=m。-n2=1500-1470=30r/mm (3)转子旋转磁场对转子的转速n2=m。=0.02×1500=30r/mim (4)转子旋转磁场对定子的转速n2=n。=1500r/mm (5)转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速n20=几。一。=0 7-3有一台四极、50H、1425r/mn的三相异步电动机，转子电阻R2=0.022,感 抗X0=0.082,E,/E2o=10,当E=200V时，试求：(1)电动机起动初始解间(n=0, S=1)转子每相电路的电动势E0,电流bo和功率因数c0S40:(2)额定转速时转子每相 的电动势B2,电流h和功率因数c0s必，c。比较在上述两种情况下转子电路的各个物理量（电 动势、频率、感抗、电流及功率因数)的大小。 解：当三相异步电动机的磁极对数为P-2时，旋转磁场转速（同步转速）

10 （4）转子旋转磁场对定子的转速 n21 = n0 =1500r/ min （5）转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速 n20 = n0 − n0 = 0 （b）转子转速为同步转速的 5 4 ，则有 1500 1200 / min 5 4 5 4 2 0 n = n =  = r 0.20 5 1 0 0 2 = = − = n n n s （1）定子旋转磁场对定子的转速 n11 = n0 =1500r/ min （2）定子旋转磁场对转子的转速 n12 = n0 − n2 =1500 −1200 = 300r/ min （3）转子旋转磁场对转子的转速 1500 300 / min 5 1 22 0 n = sn =  = r （4）转子旋转磁场对定子的转速 n21 = n0 =1500r/ min （5）转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速 n20 = n0 − n0 = 0 （c）转差率 s = 0.02 时， n2 = (1− s)n0 = (1− 0.02)1500 =1470r/ min （1）定子旋转磁场对定子的转速 n11 = n0 =1500r/ min （2）定子旋转磁场对转子的转速 n12 = n0 − n2 =1500 −1470 = 30r/ min （3）转子旋转磁场对转子的转速 n22 = sn0 = 0.021500 = 30r/ min （4）转子旋转磁场对定子的转速 n21 = n0 =1500r/ min （5）转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速 n20 = n0 − n0 = 0 7-3 有一台四极、50 Hz、1425r／min 的三相异步电动机，转子电阻 R2 = 0.02 ，感 抗 X20 = 0.08，E1 E20 = 10 ，当 E1 = 200V 时，试求：（1）电动机起动初始瞬间（ n = 0， s =1 ）转子每相电路的电动势 E20，电流 I20 和功率因数 20 cos ；（2）额定转速时转子每相 的电动势 E2，电流 I2 和功率因数 2 cos c。比较在上述两种情况下转子电路的各个物理量（电 动势、频率、感抗、电流及功率因数）的大小。 解： 当三相异步电动机的磁极对数为 P=2 时，旋转磁场转速（同步转速）