日常使用的三相异步电机构造和工作原理知识培训

1、电机培训教材 交流电机构造和工作原理第三章 交流电机的构造和工作原理第一节 构 造三相感应电动机从结构上可以分为两大部分即静止（固定）部分和转动（旋转）部分。静止部分叫做定子，转动部分叫做转子，定子的主要组成都分是机座、定子铁芯和定子绕组，机座是电动机的支架，起着支撑整个电动机的作用（用来固定和保护定子铁心和定子绕组并支撑端盖），一般多用铸铁制成。机座里面是一个圆柱形的空间，用来安装定子铁芯、定子绕组以及整个转子。定子铁芯一般用许多0.5毫米厚的硅钢片叠成。硅钢片形状如图3-1所示。铁芯的外表面呈圆柱形，内表面则形成许多与轴平行的槽，用来镶嵌定子绕组。整个定子铁心 定在机座的内膛里，如图3-2

2、所示。定子绕组由带有绝缘外皮的铜线（例如漆包线） 图3-1硅钢片形状 图3-2 定子铁芯装在机座内膛中绕成，它们分成互相独立的三个部分，工作时通入三相电流，所以整个绕组又叫做三相绕组，其中每一个独立部分叫做一相绕组，简称为一个相。三相绕组按一定的规律镶嵌在定子铁芯的槽内并伸出六个引出线头联到机座的接线盒中，以便使用时与三相电源相接。 三相感应电动机的转子分为鼠笼式和绕线式转子两种。采用鼠笼式转子的感应电动机叫做鼠笼式电动机；采用绕线式转子的感应电动机叫做绕线式电动机。由于三相鼠笼式电动机具有结构比较简单、使用和维修方便、价格便宜等优点，所以得到广泛使用。图 3-3 转子举例鼠笼式转子的外形如图

3、3-3a所示。转子铁芯也由硅钢片叠成，冲片形状如图3-4所示。冲片的大圆孔可穿转轴，四周的小孔则形成转子槽，槽内铸铝，同时在铁芯两端用铝铸成两个圆环（端环），与槽内铝条联通。铝条及两个端环合在一起组成转子绕组（用铝铸成）。如果只画出转子绕组本身，其形状好象一个鼠笼如图3-3b所示。因此这种转子叫做鼠笼式转子。转子中的铝条相应地叫做笼条（导条）。在铸造鼠笼时，一般同时用铝铸出许多风扇叶片，当转子转动时，叶片便起散热作用。图3-4 转子冲片 (举例)与鼠笼式转子不同，线绕式转子的绕组是由铜线按三相绕组的方式绕成的。它既没有笼条也没有端环，使用时需要附设一些其他结构。 除了以上主要部件之外，鼠笼式电

4、动机还有端盖、轴承、外风扇、风扇罩及接线盒等零部件。端盖用螺钉固定在机座上，轴承的外圈紧套在端盖中心的圆孔中，内圈则紧套在转子轴上。当转子转动时，内圈随之转动，外圈则因与端盖紧配合而不动。两圈之间装有滚珠并涂有润滑油以减轻摩擦。为了使转子能在定子内部自由转动，转子与定子之间必须留有空气间隙(气隙)。气隙长度(指沿径向的长度)一般很小，100千瓦以下小型电动机的气隙长度约为0.251.5毫米。由于气隙很短，所以转子在定子内膛中的位置必须端正，否则转子转动时就会与定子内膛相碰擦(扫膛)。第二节 工作原理 当异步电动机定子绕组通入对称的三相交流电时在定子和转子的气隙中便产生一个旋转磁场，该磁场切割转

5、子导体，在转子导体中产生感应电势。由于转子导体两端被金属环短接而形成闭和回路，因此，在导体中就出现感应电流。由于旋转磁场和转子感应电流间的相互作用，产生电磁力，电磁力对转轴形成一个与旋转磁场同方向的电磁转矩，转子在电磁转矩的作用下，沿磁场旋转方向而转动。这时如果电动机轴上加上机械负载，则电动机将输出机械能。因此电动机由定子绕组输入电能，通过电磁感应将电能传递给转子转换为机械能输出。下面详细分析旋转磁场的产生及转子转动的过程。一、旋转磁场产生我们先看一个演示实验。把一个可以转动的铝框放在一个可以转动的马蹄形磁铁两极之间，如图3一5所示。摇动手柄使磁铁转动，就会看到铝框也跟着转起来。 铝框与磁铁没

6、有机械上的联系，磁铁的转动为什么会带动铝框呢?磁铁周围存在磁场，铝框就处在这个磁场之中。当磁铁旋转时，它产生的磁场也随之旋转，因此铝框与磁场之间就发生相对运动，或者说，铝框既要切割磁力线，因而出现感应电流。这个电流既然处在磁场之中，就要受到磁场的作用力。这力对铝框的转轴形成一个力矩，铝框就是在这个力矩的作用下转动的。由此可见，旋转的磁场是使铝框转动的主要条件。电动机应该是一个提供动力的机械，但图16中的旋转磁场是靠摇动手柄产生的，而摇动本身就要有机械动力，这个动力又从何而来呢7这个实验只说明一个问题，就是旋转磁场可以使铝框转动。电动机中如何产生磁场的呢？电动机是利 用电流产生磁场的。旋转的磁场

7、必定是一种变化的磁场，图3-5手摇磁铁产生旋转磁场 例如在图35中，当磁铁转动时，空间每点的磁力线密度都随时间而变化。这就给我们一个启发：是否可以用变化的电流来产生旋转磁场呢？我们再看一个演示实验。取三个结构相同的线圈，让它们的平面互成120°角地固定在木座上，如图36所示。把这三个线圈的尾端接在一起，三个首端分别接到木座的三个接线柱上，木座的正中放一个可以转动的铂框。从三个接线柱引出三根导线与低压三相电源接通，线圈就有三相电流通过(三个线圈与低压三相电源的联接方式见图3一6)。与此同时，铝框不停地向一个方向转动。在这里，通有三相电流的线圈起到图3一5中转动着的磁铁的作用。可见三个互

8、成120°角的线圈通过三相电流时能够产生旋转磁场。图36左边的装置就是三相感应电动机最简单的模型，三个线圈相当于定子的三相绕组，而铝框则相当于转子。这样的电动机所能输出的功率是很小的，要能提供足够的输出功率，就要产生强大的磁场。因此必须把线圈绕在一定形状的铁芯上。刚才只是从实验中看到三相电流能产生旋转磁场。可以从理论上对这种现象加以解释吗?用图38的简单模型代表三相感应电动机的定子，其中阴影部分代表定子铁芯，六个小圆代表三相绕组，A、B、C代表每相绕组的首端（相头），X、Y、Z代表每相绕组的末端（相尾）。 图 3-6三相电流产生旋转磁场的演示 以iA、iB、iC分别表示每相电流的瞬时

9、值。因为是对称三相电流，所以随时间的变化规律可用图3-9所示。 图3-7 三个线圈与低压三相 图3-8定子简单模型电流的连接方式图 3-9 三相电流随时间的变化规律 确定iA为正是指A相电流从相头(A)流进绕组再从相尾(X)流出，而iA为负，则相反。同样可确定iB及iC的正负。由图3-9可知，在t1时刻，iA为零，iB为正,iC为负。根据上述确定，知道iB是从B流进Y流出，iC则是从Z流进C流出。所谓从B流进，是指B槽中的电流方向背离我们(流进绕组)，可以用表示；所谓从Y流出，是指Y槽中的电流方向指向我们(从绕组流出)，可以用表示。同理，C槽为、z槽为因此t1时刻各槽电流分布如图310所示。现

10、在再看这些电流产生的合成磁场。讨论时，每个槽内可以看成一根直长导线，又因B和Z都是，两者可以合起来看成一根带的导线，所以应有许多封闭的磁力线围绕B和Z，而且磁力线的方向与电流方向的关系，符合右手螺旋法则。同理，C和Y可以合起来看成一根带的导线，因此也应有许多封闭磁力线围绕它们，如图3-11所示。 图3-10t1时刻各槽电流的分布 图3-11 二极磁场观察图311会发现这样一个特点；整个定子铁芯的内壁可以等分为两大段，在用粗实线表示的一段中，磁力线都从定子铁芯出来进入气隙(再进入转子)；而在用粗虚线表示的一段中，磁力线则从气隙进入定子铁芯。对一块磁铁来说，磁力线总是从N极发出而从S极进入的。如果

11、把定子快芯也看作一块磁铁(电磁铁)，那么铁芯内壁发出磁力线的一段(粗实线)就应看作N极，而有磁力线进入的一段(祖实线)就应看作S极。整个定子铁芯内壁可以分成N、S两个极面，所以这种磁场叫做二极磁场。这个二极磁场是旋转磁场吗？要知道是否是旋转磁场可以把图311简化成因312a，再画出下一个时刻t2磁力线与它对比。由图39可知，在t2时刻，iA为负，iB及iC为正，故电流的、情况及磁力线形状如图312b所示。对比图312a、b两图，整个磁力线(连同两个极面)沿顺时针方向转了900角。所以，尽管定子导线不动，只要通进三相电流，它们产生的磁场就是可以旋转的。再看t3时刻。由图39可知，这个时刻的iA为

12、零，iB为负，iC为正，电流的、情况及磁力线形状如图312c所示。对比b、c两图，发现磁场又转了90°角。从t1到t3，电流变化了半个周期，磁场旋转了180°角。由此推知，电流变化一周，磁场应旋转一圈。因为电流每秒变化50周，所以磁场每秒旋转50圈，或者说每分钟旋转3000圈。 为了更深入地理解旋转磁场，有必要介绍一下电动机内部磁场的特点。钢铁是磁的良导体，它的磁导率比空气高得多。因此，电动机内的磁力线总是集中在铁芯内部，不会向定子铁芯外面散开。当磁力线从定子走向转子(或相反)而必须通过气隙时，它也总是在气隙中走尽可能短的路径，即总是与定于铁芯内表面及转子铁芯外表面垂直如图

13、3一11所示。因此，对于任何时刻，气隙中每点的磁场方向都是不变的。 图3-12旋转磁场示意所谓旋转，并不是指磁场的方向，而是指磁密的大小，当然也可以说是指极面在旋转。气隙中的磁密是既与位量又与时间有关的物理量。取定一个具体时刻(图39中的t1)，磁力线分布大致如图311所示。由图看出，导线A和X处磁力线最密，即磁密最大。如果约定磁力线从定子进入转子时磁密为正值，那么导线X处的磁密有正最大值，而A处的磁密有负最大值。在导线B、Z的中分点磁力线最疏，磁密为零(恰好位于正、负磁密的交界处，故为零)。同理，导线C、Y的中分点磁密也为零。理论和实验证明，在实际的电动机中，磁密沿气隙圆周从大到零的变化规律

14、接近于正弦规律，如果从B、Z的中分点把气隙圆周剪开并拉成直线，磁密的分布情况可近似用图3一13的正弦曲线表示。或者，为直观起见，磁密从大到中再到零的变化情况也可用图314a表示，但这只是t1时刻的情况。到了t2时刻，磁力线的分布变成图312b的样子，于是磁密的分布就如图3一14b所示。对比图314中的a、b两图，可知气隙中的磁密分布状况，顺时针地旋转了900角。由此可 图3-13气隙磁密沿圆周作正弦分布见，所谓旋转磁场，对于气隙来说不是磁场方向在旋转（磁场方向始终与两铁芯表面垂直），而是磁密大小的分布状况在旋转。图3-14 磁密分布旋转示意图二、转子的运动鼠笼转子是由许多笼条和两个端环组成的。

15、当定子绕组产生的磁场旋转时，每根笼条因切割磁力线而出现感应电动势。由于端环把所有笼条接成一个闭合电路，所以每根笼条和端 环就有感应电流流过。笼条的感应电流既然处在磁场之中，就会受到磁场的作用力。转子就是在这种力的作用下转动的。 我们用图3-15来分析笼条电流及其受力方向。图中定子导线不再画出，转子笼条也只画出a1和a2两根。如果磁场顺时针方向旋转，就相当于a1逆时针方向（向左）地切割磁力线。根据右手定则，这样切割磁力线所得的感应电流可用表示。再根据左手定则，这个电流所受的磁场力是向右的，它对转轴产生的力矩将使转子顺时针转动。用同样方法可知笼条a2的电流方向为，受力方向向左，它提供的力矩同样促使

16、转子顺时针转动。从其他笼条的电流方向，也可得出转子顺时针转动的结论。请注意这个结论是在因315所示的磁场旋转方向(顺时针)的前提下得到的。如果磁场旋转方向在图315所示的相反(逆时针)，便会得出转子逆时针转动的结论。可见，转子的转动方向总是与磁场旋转方向是一致的。 图3-15 转子电流及受力方向示意图 综上所达旋转磁场是使转于转动的主要原因。由于转子的电流靠电磁感应而产生，所以这种电动机叫做感应电动机。 三、反转转子的转动方向是与磁场的旋转方向一致的。要说明转子为什么反转，只要说明磁场为什么反转就可以了。 电源线交换前后的两种联接情况如图316所示。图中用大写的A、B、C表示电动机三相绕组的首

17、端，用小写的a、b、c表示三根电源线的标号。在图3一16a中，a与A联接，b与B联接，c与C联接，而在交换后的图316b中，就改为a与B联接，b与A联接，c与C联接。这样交换之后，电动机三相绕组的电流iA、iB和iC的位相先后顺序(相序)就要变化。假定三相电源的相序是a-b-c(即a相比b相超前1200，b相比c相超前1200)，那么不管电动机与电源之间如何联接，三根电源线的电流ia、ib、ic的相序就总是ia-ib-ic，如图317所示。至于电动机绕组的电流iA、iB、iC的相序，则与接法有关。交换前(图3一16a)，因为iAia，iBib，iC=ic，所以电动机电流iA、iB、iC如图31

18、8a所示，相序是iA-iB-iC。交换后(图3一16b)， iAib，iBib，iC=ic，所以iA、iB、iC的关系如图318b所示，相序改为iB-iA-iC。为了知道这种情况下的旋转方向，可在图318b上任取两个时刻tl和t2，画出定子导线电流的、图及磁力线图(图319)。由图看出，在从t到t的14周期内，磁场逆时针旋转了90o角。可见，交换两根电源线后，磁场的确会反转。同样，交换任意两线后磁场都是要反转的。在生产实际中，有时电动机所带机械只有沿某一方向转动才能正常工作(例如水泵)，安装电动机的电源线时就要特别注意。也有些工作机械在生产过程中有时要正转，有时要反转(例如车床)，这时可在电源

19、线上安装可以交换其中二线的“倒顺开关”或用其他方法来控制。四、负载对转速的影响 前面说明了旋转磁场的转速是3000转分，但直接带动工作机械的是转子而不是磁场转子的转速也是3000转分吗？可是转子是带着机械负裁的，负裁对转子轴总要提供一定的阻力矩，因此转子必然在这个阻力矩的作用下作减速运动。可见，即使硬是用一种外力矩把转子转速提高到磁场转速的数值，一旦撤去这个外力矩，转子还是会馒下来的。图3-16 交换两根电源线图 3-17 电源线电流的相序图 3-18 电动机绕组电流的相序图 3-19交换电源线后的旋转方向(逆时针) 转子的转动方向与磁场相同，假定转子的转速与磁场一样，笼条还会切割磁力线？ 这

20、时转子与磁场之间没有相对运动，站在转子的地位来看，觉得磁场是不动的，因此笼条就不会切割磁力线了。笼条还有感应电流吗？没有了。笼条还受磁场的作用力吗?不受了。如果转子不带负载，其转速是否就可等于磁场转速？即使不带负载，转子转动时也会受到摩擦及空气阻力，因此仍然达不到磁场的转速(但很接近球场的转速)。 转子转速的具体数值，取决于机械负载的轻重。对于同一合电动机，负载轻时转得快些，负载重时转得慢些(都指转子而不是磁场)。这可从转子所受的力矩来分析。转子主要受到两个力矩。一个是磁场对笼条电流产生的力矩，它推动转子沿着磁场的旋转方向转动，因此，一般叫做“电磁转矩”或简称“转矩”。另一个是负载提供的阻力矩

21、，它的方向总与转子的转动方向相反。当这两个力矩的绝对值相等时，转子所受合力矩为零，因此就以一定的转速转动(匀速转动)。现以车床上的电动机为例，对这两个力矩的消长情况作一分折。车床上的电动机是带动工件转动的（中间通过齿轮传动)，其负载的轻重与工件吃刀的深浅有关。如果工件空转而不吃刀，则电动机负载最轻，设这时转于以转速n作匀速转动。既然是匀速转动，转子所受的转矩和阻力矩必然大小相等。如工件按某一深度吃刀，转子受到的阻力矩便增大，于是出现阻力矩大于转矩的短暂时期。根据力学的规律，转子应作减速转动。随着转速的减小，转子与旋转磁场的相对切割速度就增加(因为旋转磁场的转速不变)，笼条的感应电流就增大。这样

22、，当转速减至某值n2时，转子所受的新转矩与工件吃刀后的新阻力矩大小相等，转子便又开始作匀速转动。就是说，从工件按某一深度吃刀开始，转子转速经过一段短暂时间的变动之后将稳定在一个新的数值n2上，而n2是比吃刀以前的nl小的。如果让工件吃刀的深度再增到一个新的数值，转子又要出现一个短暂的减速时期，然后重新以更小的转速n3 (n2n1)作匀速转动。由此可知，负载越重时转子转速越小。如果不断加重负载，转子转速是否可能降低到每分钟几十转甚至几转？不会的。当负载阻力矩超过某一数值时，转子转速再慢也不足以产生一个大小等于这个阻力短的转矩，于是转子转速只能不断下降，直到停转。这种情况是危险的，因为这时磁场与转

23、子的相对速度最大(3000转分)，转子电流最大，同时定子电流也很大，于是电动机急剧发热。这时如果不及时停电就会把绕组烧毁。因此使用电动机时，如果由于某种机械原因使转子卡住不动，就应该立即断电，然后再行检修。 由于感应电动机转子的转速总是低于磁场的转速，如当磁场转速为3000转分时，转子转速一般在2800转分与3000转分之间变化。所以常又叫做异步电动机。又因为旋转磁场的转速与电源频率有着一定的关系(对于二极电动机，当频率为50赫时磁场转速等于3000转分)，所以旋转磁场的转速常又称作同步转速。平常说到“异步电动机内的同步转速，就是指磁场转速而盲。五、转子对定子的反影响从能量的角度来看，电动机无

24、非是把电能转化为机械能的装置。但是转子与定子之间是一个什么也没有的空气隙，电能是怎样从定子传到转子并变为机械能的呢?首先应该指出，气隙并不是“什么也没有的”空间，它存在着磁场，能量正是通过磁场从定子传递给转子的。此外，既然这个磁场是定子与转子之间互相作用的媒介，那么就还必须注意到转子可以通过磁场反过来影响定子。这一点往往是易被忽视的。比如负载变化时转子电流跟着变化，这点容易理解，而负载变化时定子电流也随之变化，达又是为什么呢?我们来定性地分析这种影响。首先应该注意，不但定子电流能够产生磁场，笼条电流同样能产生磁场，而且也是一个旋转磁场。因此，定子导线将由于切割转子磁力线而引起感应电动势。这个感

25、应电动势正是转子电流通过磁场反过来影响定子的一个具体表现。当负载变化时，转子电流随着变化，它给予定子的感应电动势也要变化，因此定子电流也随之变化。这个“变化”是变大还是变小呢？我们从能量的角度来讨论。先看转子不带负裁的情况。空载时，转子对外不输出功率，但由于电动机内部总会有些发热，因此电动机还是要从电源吸收一些电功率的。一般来说，这个功率是较小的。如果转子带上负载，电动机除了自己消耗功率外还要对负裁输出功率，因此定子从电源吸收的电功率就要增加。但是加在定子绕组上的三相电压是一定的(指有效值)，所以电功率的增加就意味着定于电流的增加。可见当电动机带负载时不但转子电流比空载时增加，而且定子电流也比

26、空载时增加。一般来说，负载超重，转子电流和定子电流也越大。理论上还可以证明，转子电流的磁场不但是一个旋转磁场，而且它的转向和转速(相对于定子而言)都与定子电流的旋转磁场相同，因此可以把这两个磁场合成为一个总的旋转磁场。平常说到电动机内的旋转磁场时，实际上就是指这个总磁场而言的。第三节 多极电动机2800一3000转分只是二极感应电动机的转速。如果把定子绕组的联接规律适当改变，就可以获得不同极数的旋转磁场，相应地就有不同的转速。图320就是产生四极旋转磁场的一种定子绕组的联接方式。图中大圆表示定于铁芯内壁(外壁及转子铁芯都未画出)，12个小圆表示定子绕组的12根导线(注意已不是6根了)，其中A1

27、、X1、A2、X2组成A相绕组，A1是相头，X2是相尾；Bl、Y1、B2、Y2组成B相绕组，B 1是相头，Y2是相尾；C1、Zl、C2、Z2组成C相绕组，C1是相头，Z2是相尾。三个相尾X2、Y2、Z2接在一起，三个相头A1、Bl、C1引出导线与三相电源联接。 图3-21 三相交流波形形形图 3-20四极旋转磁场的定子绕组连接方式现在讨论这种定子绕组产生的旋转磁场。先看图321所示的t1时刻。由图可知，这个时刻iA为正， iB及iC为负，因此A相电流从相头A1流进()；经X1()、A2()后从X2流出()；B相及C相电流则从相尾流进而从相头流出，如图3一22a的、所示。根据电流的、情况便可画出

28、磁力线，如图3一22a中带箭头的封闭曲线所示。这些磁力线的分布规律显然与二极磁场(图311)不同。图311中的定子铁芯内壁可按磁力线的进出情况分为两个极面，而团322a中的定于铁芯内壁则可按磁力线的进出情况分为四个极面。在用粗实线表示的两个极面中，磁力线从定子铁芯发出，所以是N极；在用粗虚线表示的两个极面中，磁力线从气隙进入定子铁芯，所以是S极。整个定子铁芯内壁可以交替分为N、S、N、S四个极面，所以这种磁场叫做四极磁场。如果再取一个时刻t2画出磁力线图，不难看出 这个四极磁场也是旋转的，但转速与二极磁场不同。 图3-22 四极磁场 取图321的时刻t2。由图可知，在这个时刻iA为零，iB为正

29、，iC为负， 因此定子各导线的电流方向及磁力线情况如图3-22b所示。对比a、b两图，可以看出磁场旋转了450。又由图3一21可知，从t1到t2的一段时间等于电流变化的14周期。因此推知，当电流变化一周时，磁场只旋转了4x 4501800，即半圈。如果电流的频率为50赫(即每秒变化50周)，那么磁场每分钟只旋转1500圈。可见四极磁场的转速只有二极磁场转速的一半。采用适当的槽数和联接方式，还可以得到六极、八极及极数更多的磁场。用类似的方法可以证明，六极磁场的转速为：30003=1000(转分)，八极磁场的转速为30004750(转分)，等等。由此可得出一个规律，就是要知道某种磁场的转速，只要用

30、它极数的一半去除3000就可以了，为了用简单的公式来表达这个规律，可以把“极数的一半”这个说法改称为“极对数”，即有多少“对”极的意思。例如二极磁场只有一对极，所以极对数为1；四极磁场有两对极，所以极对数为2，等等。习惯上用p表示极对数，以n1表示磁场的转速1，它们的关系可用公式表示： nI 3000/p (转分) 3-1但应注意，式（3一1)只有当电流频率为50赫时成立。一般地说，如果电流的颇率为f，则转速为： n1 60f/p (转分) 3-2式(32)表明，极对数一经确定，磁场转速与频率之间就有完全确定的关系。因此就把磁场的转速叫做同步转速。至于转子转速，则总要比磁场转速略低，低的程度与

31、负载的轻重及电压的高低有关。一般来说，当电动机输出额定功率时，转子转速与同步转速之差约为同步转速的26左右。例如某四极电动机在输出额定功率时的转子转速为1440转分，与同步转速(1500转分)之差约为60转分，等于同步转速的4%。第四节 额定数据一、额定功率当电动机输出的功率增加时，转子和定子的电流都要增大。电流的增大导致转子和定于绕组发热增加，电动机温度升高，而当温度超过一定数值时，电动机内部的绝缘材料就要降低寿命，严重时还会很快损坏(烧毁)。因此每台电动机在设计时都规定了一个输出功率的限度，这个限度就叫做电动机的“额定功率”或“容量”，并标明在机座外面的铭牌中。对电动机来说，额定功率是指它

32、向负载输出的功率，不是指电动机从电源吸收的电功率。由于电动机内部存在功率损耗，这两个功率并不相等。比如，当一台电动机输出功率为1千瓦的时候，它从电源吸收的电功率就约为1.27千瓦。同时，额定功率是指电动机可以输出功率的最大限度，不一定就是电动机使用时实际输出的功率。电动机实际输出的功率与负载的轻重有关。例如，用一台额定功率为3千瓦的电动机带动车床上的工件转动，当工件空转而不吃刀时，电动机输出的功率就比3千瓦小得多。电动机的额定功率与一般用电器的(如白炽灯、电炉、电烙铁)额定功率是有区别的。如一个白炽灯的额定功率为100瓦，这就是说，当它两瑞加上额定电压(一般是220伏)时，它从电源吸收的电功率

33、是100瓦。至于这100瓦电功率中有多少瓦转为光功率辐射出去，那是另一回事，灯泡的“额定功率”是不作反映的。而电动机的“额定功率”则恰恰反映它输出的功率。这是第一个区别。其次，白炽灯泡只要加上额定电压，它就一定吸收100瓦的电功率，与其他因素无关(除非使用年限太久致使灯丝变细)，而电动机则不然，它实际上输出多少功率还密切依赖于负载的轻重。当电动机的负载恰使电动机的输出功率等于电动机的额定功率时，电动机工作在“满载”状态中。当负载较重以致电动机的输出功率大于额定功率时，电动机工作在“过载”状态中。电动机的过载有如“小马拉大车”，这时电动机容易由于过热而缩短寿命，所以在一般情况下不允许电动机过载运

34、行。如果负载很轻致使输出功率比额定功率小很多，电动机工作在“轻载”状态中。轻载状态好比“大马拉小车”，这时电动机的某些性能(效率和功率因数)要变坏，长期轻载运行会在经济上造成不应有的浪费。因此选用电动机时必须注意与所带动的工作机械做到功率配套。所谓配套，不是要电动机的额定功率等于被带机械所要求的功率，而是要使前者稍大于后者，因为传动过程中还有功率损耗。二额定电压在讲解额定电压之前，有必要对有关三相电路的几个基本知识作一个简单的介绍。(1) 星形接法与三角形接法 电动机的定子绕组是一个对称三相绕组，即整个绕组可以分成完全相同的三个部分。使用时，这三个绕组与三相电源的联接可以采用两种不同的方式。第

35、一种方式是把三个相尾X、Y、Z接在一起，再从三个相头引出三根导线与三相电源相接，叫做星形接法(星接)，记作丫接(图323a )。X、Y、Z接在一起的那个点，叫做中点或零点，有时也叫星点。第二种接法是依次把每一相的尾端与下一相的首端联接而使三相绕组接成一个封闭三角形，然后从三个联接点引出三根导线与三相电源相接，如图3一23b所示。这叫做三角形接法(角接)，记做接。这两种接法都很常用，具体采用哪种接法，取决于电动机的设计和电源的电压。图 3-23 电动机定子绕组的两种接法(2) 相电压与线电压 说到三相电动机定子绕组的电时，要注意分清是指相电压 ， 还是线电压。每一相绕组两端(例如AX)的电压(u

36、AX)，叫做相电压。因为三相电源及电动机的三相绕组是对称的，所以三个相电压uAX、uBY、uCZ的大小(即有效值)相等，可以统一记作U相 任意两根电源线之间的电压(例如A线与B线之间的电压uAB)，叫做线电压。由于三相电源是对称的，所以三个线电压uAB、uBC、uCA的有效值相等，可以统一记作U线 ，角接时（图126)，UAB=UAX ，即U线=U相；星接(图324)时UAB就不等于UAX ，从即U线U相 。当星接电动机正常运行时，U线等于U相的3倍。(3) 相电流与线电流 流过每相绕组的电流(例如图324及325中的iAX)叫做相电流。当电动机正常运行时，三个绕组的相电流有效值相等，可以统一

37、记作I相。 流过每根电源线的电流(如图324及325中的iA)叫做线电流。当电动机正常运行时每根电源线的线电流有效值相等，可以统一记作I线。 由图324看出，对于星接电动机，I线=I相。但对角接电动机(图3一25)两者不再相等。当角接电动机正常远行时，I线等于I相的3倍。 即： 星接时 U线 3 U相 I线I相 角接时 U线U相 I线3I相图 3-24星接时相电流等于线电流 图3-25角接时相电流不等于线电流 在使用一个用电器时，只有给它加上适当的电压才能让它正常工作。这个电压就叫做这个用电器的“额定电压”。以灯泡为例，额定电压就有220伏、110伏、36伏、25伏以及其他数值，这是在设计灯泡

38、时就已规定的。对于电动机来说，设计时也规定了每相绕组应加的电压，这个电压叫做额定相电压。因为电动机可以有星形和角形两种接法，在星接时线电压又不等于相电压，所以除额定相电压外又相应地规定一个额定线电压。当电动机用星接时，额定线电压等于额定相电压的3倍，当电动机用角接时，额定线电压等于额定相电压。铭牌上“电压”栏中所标的数值，一律是指额定线电压。不少电动机铭牌上标有“电压220380伏”字样，表示这台电动机既可由线电压为380伏的电源供电，又可由线电压为220伏的电源(这种电源很少)供电。为什么有这种灵活性呢? 因为电动机可以有两种不同接法。应该注意，每台电动机的额定相电压只能有一个数值，只是由于

39、三相绕组之间可以有两种接法，所以才允许有两种额定线电压。比如，设电动机的额定相电压为220伏，那么当电源线电压为380伏时，可以把三相绕组接成星形(图326)，由于星接时线电压与相电压有3倍的关系，所以每相绕组的电压(即相电压)恰为220伏，正好符合要求。当电源线电压为220伏时，可以把三相绕组接成三角形(图327)，因为角接时线电压等于相电压，所以每相绕组的电压亦为220伏。因A此，凡铭牌上“电压”栏标有220380伏，其“接法”栏一定标有“/Y”者，就表示当电源线电压为220伏时，电动机要用角接；当电源线电压为380伏时，电动机要用星接。总之，不论电源电压和电动机接法如何，只要互相配合使每

40、相绕组的电压符合额定值，就可以正常工作。又因为线电压为230伏的电源越来越少，所以为了简单及避免不必要的误解，新生产的电动机也有只在铭牌中写上“电压380伏，接法Y”，它与铭牌写有“电压220380伏，接法Y”的电动机实际上完全一样。 如果每相绕组的额定相电压是380伏，那么当电源线电压为380伏时，显然应该角接，但当电源线电压为220伏时，不论星接还是角接都不行，所以不能使用这种电源。因此，这种电动机铭牌中的“电压”标栏通常只写380伏， 而“接法”标栏则只写“”。图 3-26线电压为380伏时用星接 图3-27 线电压为220伏时用角接为使电动机既能星接又能角接，三相绕组的六个线头一般并不

41、接死，它们都引到机座外侧的接线盒中。接线盒内的接线柱分成两排(图328)，三个相尾Z、X、Y的引线顺次接在上排的三个接线柱上，三个相头的引线则依A、B、C的顺序接在下排的三个接线柱上。使用时，下排的三个接线柱与电源的三根相线联接。如果用铜片将上排的三个接线柱联通（图3-29a），便是星接；如果用三片铜片把上下排的对应接线柱联通（图3-29 图3-28 接线盒与三相绕组的连接b），便是角接，这种用来联接的铜片，叫做“联接片”（图3-29c）。图3-29 接线盒的两种接法三、额定电流 额定电流也分额定相电流和额定线电流两种。额定相电流是指定子每相绕组允许通过的最大电流。电动机运行时，如果相电流长期

42、超过额定相电流，电动机就会过热，寿命就会缩短。如果超过太多，甚至很快烧毁。因为电动机的线电流比相电流容易测量，所以铭牌中的额定电流一律是指额定线电流。对星接电动机，额定线电流等于额定相电流，对角接电动机，额定线电流等于额定相电流的3倍。因此，当铭牌“接法”标栏中写有丫时，不但“电压”标栏要写两个数值，“电流”标栏也必定写两个数值，这就是因为同一个额定相电流在不同接法时对应于不同的额定线电流。例如铭牌“接法”标栏个写有“Y”，电流栏就写有“16.49.5安”(164正是95的3倍)。四、过压运行与欠压运行 当电源电压高于电动机的额定电压时，电动机的运行状态叫做过压运行；反之，叫做欠压运行。过压运

43、行和欠压运行都会影响电动机的性能，使一部分性能变坏。特别是满载欠压运行时，转子和定子电流都会增大，电动机有可能过热。当一个灯泡的电压低于额定值时，电流应该变小。为什么电动机欠压运行时电流反而变大呢?这里仅从能量的角度对满载欠压运行情况作一个简单的解释。当负载相同时(满载)，不论定子电压等于还是低于额定值，电动机输出的功率基本相同，因此，定子从电源吸收的电功率也大致相同。而在电功率相同的情况下，电压越低，电流就得越大。所以，满载欠压运行时，定子电流要增大。但这个结论对空载和轻载运行并不成立。这样说来，满载过压运行倒可以减小定子电流了?在一定条件下确实如此。一般来说，当定子电压比额定值高出l0以内

44、时，定子满载电流比电压正常时要小。但这时其他一些性能会变坏，因此不提倡这种运行方式。特别是当定子电压比额定值高得太多时，由于铁芯出现一种持有的磁饱和现象，定子电流会比电压正常时还大。此外，电压越高时铁芯内的磁密越大，因此铁损越大，也会导致发热增加。第五节 铭 牌每台电动机的机座外面都钉有一块铭牌，用以标明这台电动机的型号、规格和各种额定数据。正确理解铭牌中各项内容的含义，对于使用和修理电动机都是很必要的。不按铭牌规定随意使用电动机，就会降低电动机的性能甚至使电动机烧毁。不同工厂生产的电动机，其铭牌上项目的名称及表示方法并不完全一致。表3一1及3一2表示两台不同厂生产的不同型号的三相鼠笼电动机的

45、铭牌。下面以表3一l为重点来逐项解释铭牌内容的含义。 表3-1 三相感应电动机铭牌表3-2 三相异步电动机铭牌（1）型号 国产电动机的型号用汉语拼吉字母加上阿拉伯数字表示。汉语拼音字母(如J、JO)表示电动机的类型，例如JO系列表示封闭式异步电机，它能防止灰尘、铁屑或其他杂物侵入机内，特别适用于灰尘较多或水土飞溅的场所(如磨面、碾米车间)。封闭式电动机(外形见图3一30)除JO系列外，还有JO2及JO3系列，其中“2”及“3”字表示第二、三次改型设计。汉语拼音字母J表示防护式电动机(外形见图331)，它能防止水滴或其他杂物垂直落入机内，但不能防潮和防灰，因此，只适用于一般工作场所，如水泵或车床

46、等。图 3-30 封闭式鼠笼电动机 图 3-31 防护式鼠笼电动机J、J2、JO、J02、JO：等系列都属于一般的三相鼠笼式电动机。此外，感应电动机还有许多其他种类(加线绕式电动机、双鼠笼式电动机、深槽式电动机等)，分别用不同的拼音字母表示。 下面再说明拼音字母后面的阿拉伯数字的含义。以表11中的“JO5l4”为例。第一个数字“5”表示用5号机座，第二个数字“l”表示用1号的定子铁芯长度，第三个数字“4”表示电动机是4极的。 (2) 容量 容量也就是额定功率。（3） 转速 指转子的额定转速，即转子在输出额定功率时的转速。转子的额定转速一般比同步转速低26。 在有些铭牌上不写“转速”而写“转数”，两者完全一样。（4） 电压 指定子的额定线电压。 （5） 电流 指定子的额定线电流。 （6） 接法 详于上节。（7） 频率 指电动机的额定频率，即为使电动机正常工作所需要的电源频率。因为我国的工业频率已经统一为50赫。所以国产电动机的额定频率一律规定为50赫。但进口电动机的额定额率却不一定是50赫。当把额定频率不等丁50赫的电动机用于50赫的电源时，其性能将有所下降。（8） 温升 电动机是把电