《電子與電工技術》課件第7章

7.1電動機的種類和主要用途7.2三相異步電動機的結構和工作原理7.3三相異步電動機的特性7.4三相異步電動機的選擇與使用小結習題

第7章電動機電機是實現(xiàn)電能與機械能互相轉換的設備，它是發(fā)電機和電動機的總稱。發(fā)電機用來把機械能轉換成電能，電動機則用來把電能轉換成機械能。

電動機可分為直流電動機和交流電動機兩大類。交流電動機又可分為同步電動機和異步電動機。7.1電動機的種類和主要用途7.2.1三相異步電動機的結構

三相異步電動機的外形和主要部件如圖7-1所示。它主要由定子(固定部分)和轉子(旋轉部分)兩大部分組成。7.2三相異步電動機的結構和工作原理圖7-1三相異步電動機結構示意圖

1．定子

定子是電動機的不轉動部分，其作用是產生一個旋轉磁場。

2．轉子

轉子是電動機的轉動部分，在旋轉磁場的作用下獲得轉動力矩，以帶動生產機械一同轉動。根據(jù)結構的不同，轉子也可分為鼠籠式和繞線式兩種。轉子由轉軸、轉子鐵芯、轉子繞組、風扇等組成。圖7-2(b)為轉子鐵芯的硅鋼片。圖7-2定子和轉子鐵芯的硅鋼片圖7-3三相定子繞組的接法圖7-4所示是鼠籠式轉子的繞組和外形。它的繞組銅條壓進鐵芯的槽內，兩端用端環(huán)連接，像個圓筒形的鼠籠，如圖7-4(a)所示。鼠籠式異步電動機結構簡單，工作可靠，維護方便，是應用最廣的一種電機。

圖7-5所示為繞線式轉子的外形。在轉子鐵芯槽內放置對稱的三相轉子繞組，三相繞組接成星形，末端接在一起，首端分別接至三個彼此絕緣的滑環(huán)上，滑環(huán)與轉軸絕緣，并通過電刷與外接啟動電阻等電路相接。這種轉子能改善電動機的啟動和調速性能。圖7-4鼠籠式轉子圖7-5繞線式轉子

7.2.2三相異步電動機的工作原理

1．轉子的轉動原理

圖7-6(a)所示為一異步電動機的模型。在一個裝有搖柄的馬蹄形磁鐵中，放著一個可自由轉動的鼠籠轉子，磁鐵和轉子間沒有機械聯(lián)系。當轉動磁鐵時，轉子也隨之作同方向轉動。

異步電動機的轉動原理與上述情況相似。為了方便分析，現(xiàn)把該模型的剖面畫出，如圖7-6(b)所示。圖7-6異步電動機的轉動原理圖雖然轉子的轉動方向與旋轉磁場的轉動方向一致，但轉子的轉速n永遠達不到旋轉磁場的轉速n1，即n＜n1。

用轉差率(s)的概念來反映轉子與旋轉磁場轉速的“異步”程度,即

(7-1)

【例7-1】

已知一臺電動機的磁場同步轉速n1=1000r/min，轉子額定轉速為nN=975r/min，

求額定負載時的轉差率。

解由轉差率的公式可得：圖7-7三相定子繞組的分布

2．三相異步電動機的工作原理

1)旋轉磁場的產生

圖7-6中的異步電動機模型是依靠手動使磁場旋轉，在工程上則是用多相交流電通入繞組來產生旋轉磁場的。

其波形如圖7-8所示。圖7-8一對磁極的旋轉磁場及對應波形前面講的三相異步電動機定子繞組每相只有一個線圈，定子鐵芯有6個槽，則在定子鐵芯內相當于有一對N、S磁極在旋轉。若把定子鐵芯的槽數(shù)增加為12個，即每相繞組由兩個串聯(lián)的線圈構成，相當于把圖7-7中的空間360°分布6槽的三相繞組壓縮在180°的空間中，顯然每個線圈在空間中相隔不再是120°，而是60°，如圖7-9所示。若在U1、V1、

W1三端通三相交流電，同理，在定子鐵芯內可形成兩對磁極的旋轉磁場，如圖7-10所示。圖7-9四極電動機定子繞組的結構分布接線圖圖7-10四極電動機的旋轉磁場及對應波形

2)旋轉磁場的轉速和轉向

一對磁極的旋轉磁場電流每交變一次，磁場就旋轉一周。設電源的頻率為f1，即電流每秒變化f1次，磁場每秒轉f1圈，則旋轉磁場的轉速n1=f1(r/s)。習慣上用每分鐘的轉數(shù)來表達轉速，即n1=60f1(r/min)。兩對磁極的旋轉磁場，電流每變化f1次，旋轉磁場轉f1/2圈，即旋轉磁場的轉速為n1=60f1/2(r/min)。以此類推，p對磁極的旋轉磁場，電流每交變一次，磁場就在空間轉過1/p周，因此，轉速應為

(7-2)

旋轉磁場的轉速n1也稱為同步轉速，由式(7-2)可知，它取決于電源頻率和旋轉磁場的磁極對數(shù)。我國的工頻為50Hz，因此，同步轉速與磁極對數(shù)的關系如表7-1所示。表7-1同步轉速與磁極對數(shù)對照表

【例7-2】

有一臺三相異步電動機，額定轉速nN=1440r/min，電源頻率f=50Hz，問此電動機的同步轉速、磁極對數(shù)及額定轉差率各是多少？

解因為異步電動機在額定情況下運行時，轉差率很小，轉子的轉速略低于旋轉磁場的同步轉速，故可推知該電動機的同步轉速為1500r/min，磁極對數(shù)p=2，額定轉差率為

7.3.1轉子電路各物理量的分析

由異步電動機的結構可知，異步電動機的定子和轉子是兩個相互獨立的電路，它們之間沒有電的直接聯(lián)系，只有磁的聯(lián)系。這與變壓器非常相似，定子繞組相當于變壓器的原邊，轉子繞組相當于變壓器的副邊，因此，電動機的運行情況可以用與變壓器相似的方法進行分析。7.3三相異步電動機的特性

1．轉子的感應電動勢E2

當電動機啟動時，轉速n=0，轉差率s=1。此時轉子不動，轉子繞組相當于變壓器的副邊，其感應電動勢為

E20=4.44f20K2N2Φ=4.44f1K2N2Φ

(7-3)

式中：K2為轉子繞組系數(shù)，與轉子繞組結構有關，略小于1；

f20啟動時轉子繞阻的頻率，與定子頻率f1相等。當電動機啟動并以轉速n旋轉時，旋轉磁場與轉子的轉速差n1-n(=sn1)不斷減小，旋轉磁場相對轉子的旋轉速度下降了s倍，此時的轉子感應電頻率比轉子靜止的情況下減慢，應為

(7-4)

故轉子感應電動勢為

E2=4.44f2K2N2Φ=4.44sf1K2N2Φ=sE20(7-5)

2．轉子電流I2

轉子繞組的阻抗Z2=R2+jX2，其中R2是轉子繞組本身的電阻，固定不變；X2卻和頻率f2有關，即

X2=2πf2L2=2πsf1L2=sX20(7-6)

式中:L2為轉子繞組的電感值；X20為轉子靜止時的感抗。

轉子電流為

(7-7)式(7-7)說明,轉子電流I2與轉差率s有關，轉子電流I2隨轉差率s的增大而增加。由于轉子電路中有感抗存在，所以電流I2比感應電動勢E2要滯后相位角φ2，轉子電路的功率因

數(shù)為

(7-8)7.3.2三相異步電動機的電磁轉矩

電動機的電磁轉矩是由轉子感應電流和旋轉磁場相互作用而產生的，可以推導證明電磁轉矩的大小與轉子感應電流的有功分量和旋轉磁場的每極磁通成正比，即

T=CTΦI2cosφ2

(7-9)

式中:CT為異步電動機的轉矩系數(shù)，與電動機結構有關；Φ為旋轉磁場的每極磁通，單位為Wb。電流的單位為A，所以電磁轉矩的單位為N·m。

旋轉磁場的磁通Φ為

(7-10)

轉子電流I2為

(7-11)

將上兩式及式(7-8)代入式(7-9)，可得

(7-12)圖7-11三相異步電動機的轉矩特性7.3.3三相異步電動機的機械特性

為了更清楚地說明轉子轉速與電磁轉矩之間的關系，一般用n=f(T)曲線來描述異步電動機的機械特性。

根據(jù)式(7-12)和式(7-1)可畫出n=f(T)的機械特性曲線，如圖7-12所示。圖7-12三相異步電動機的機械特性在穩(wěn)定區(qū)(nm＜n＜n1)，電磁轉矩與電機軸上的負載轉矩保持平衡，因此電動機勻速運行。若負載轉矩發(fā)生變化，則電磁轉矩自動調整，最后達到新的平衡狀態(tài)使電動機穩(wěn)定運行。

例如，圖7-13所示是一個自適應過程的曲線圖，設當負載轉矩為Ta

時，電機穩(wěn)定運行于a點，此時電磁轉矩也等于Ta，轉速為na

；若負載轉矩改變?yōu)門b，由于慣性，速度不能突變，負載改變后最初的電磁轉矩仍為Ta，則由于T＞TL，電機加速，工作點上移，電磁轉矩減小，直到過渡過程到達b點，電磁轉矩等于Tb，轉速不再上升，電機便運行于b點，電機在新的轉速下開始穩(wěn)定運行，完成一次自適應調節(jié)過程。圖7-13自適應過程曲線圖

2．三個重要的轉矩

1)額定轉矩TN

額定轉矩是指電動機在額定負載的情況下，其軸上輸出的轉矩。電動機的額定轉矩可以通過電機銘牌上的額定功率和額定轉速求得，由

P2=TΩ

得

(7-13)

2)最大轉矩TM

最大轉矩是指電動機所能提供的極限轉矩，它是對應于臨界轉差率的臨界轉矩，可用數(shù)學方法求得。

對式(7-12)求s的導數(shù)，令其等于零，即則(7-14)

將上式代入式(7-12)，可得

(7-15)通常用最大轉矩與額定轉矩之比來描述電機的過載情況，這個比值稱為過載系數(shù)，用λ表示，即

3)啟動轉矩Tst

啟動轉矩是指電動機剛接通電源以后，電機尚未轉動起來，即轉速為0時的電磁轉矩。

電機的啟動轉矩對應圖7-12中的n=0時的轉矩Tst，即

(7-16)從圖7-12中可以看出，啟動轉矩大于額定轉矩，它決定了該電機的啟動能力。只要電動機的啟動轉矩大于負載轉矩，電機就可加速，沿機械特性曲線上升，越過最大轉矩到達穩(wěn)定運行區(qū)。顯然，啟動轉矩越大，電機的啟動能力就越強，啟動所需的時間也就越短。反之，若啟動轉矩小于負載轉矩，則電機不能啟動。

異步電動機的啟動能力用啟動轉矩與額定轉矩的比值來表示，即

(7-17)

【例7-3】

已知兩臺異步電動機的額定功率都是10kW，但轉速不同。其中n1N=2930r/min，n2N=1450r/min，如果過載系數(shù)都是2.2，求它們的額定轉矩和最大轉矩。

解根據(jù)式(7-13)可知第一臺電機的額定轉矩為

最大轉矩為

T1m=2.2×32.6=71.7N·m

第二臺電機的額定轉矩為

最大轉矩為

T2m=2.2×65.9=145N·m

3．電源電壓對機械特性的影響

由式(7-15)和式(7-16)可以看出，最大轉矩和啟動轉矩與電源電壓的平方成正比，因此，電源電壓的波動對機械特性的影響極大，而臨界轉差率卻與電源電壓無關，即臨界轉

速與電源電壓也無關。因此，當電源電壓升高時，Tm、Tst

增大，nm不變，機械特性曲線右移，如圖7-14所示?？梢?，電源電壓增大時，機械特性曲線變硬。為了保證電動機的安全運行，要求電源電壓的波動不超過規(guī)定電壓的5%。圖7-14電源電壓對機械特性的影響

4．轉子電阻對機械特性的影響

轉子電阻的改變會影響電動機的臨界轉差率和啟動轉矩，而最大轉矩與轉子電阻無關，其中sm與R2成正比。因此，當R2增大時，sm也增大，nm降低，Tm保持不變，機械特性曲線下移，如圖7-15所示?？梢姡D子電阻增大時，機械特性曲線變軟。當R2=X2時，sm=1，這時啟動轉矩等于最大轉矩，達最大值。利用轉子電阻增大、啟動轉矩也增大的特性，可以在電動機啟動時增加轉子電阻，以提高啟動轉矩。繞線式異步電動機就是利用這一原理進行啟動的。圖7-15轉子電阻對機械特性的影響7.4.1三相異步電動機的選擇

異步電動機在生產中應用極廣，因此，正確選用異步電動機是十分重要的。選用電動機時，應在滿足生產要求的基礎上，力求經濟、安全、可靠。選擇的主要內容包括以下幾個方面。

1．種類的選擇

電動機的種類的選擇，應從生產工藝的具體要求來考慮，并應從技術和經濟兩方面進行比較后加以確定。7.4三相異步電動機的選擇與使用

2．電壓和轉速選擇

電動機的電壓等級應根據(jù)車間電源電壓、電機的類型及其功率來決定。Y系列電動機只有額定電壓為380V這一等級，大功率異步電動機常采用3kV或6kV。

3．功率選擇

電動機的功率是由生產機械所需的功率和工作方式來確定的。

1)連續(xù)工作電動機的功率選擇

在負載恒定、連續(xù)工作的情況下，電動機的額定功率應等于或稍大于負載功率，如泵、通風機等。若選用的電動機額定功率小于負載功率，則電動機會出現(xiàn)過載現(xiàn)象。因此，電動機的功率應按下式來選擇：

(7-18)

2)短時工作電動機的功率選擇

電動機按給定時間工作，工作時間短，停機時間長，如水壩的閘門、機床的刀庫等。我國規(guī)定短時工作制的標準時間有10min、30min、60min、90min四種。有專門的短時工作制的電動機，其額定功率和標準時間相對應。這種工作方式下的額定功率可用下式計算:

(7-19)

3)斷續(xù)工作電動機的功率選擇

斷續(xù)工作方式是指電動機重復短時工作，工作時間與停歇時間交替出現(xiàn)。我國規(guī)定的標準斷續(xù)工作周期T為10min，其中包括工作時間t1和停歇時間t2。把工作時間與工作周期的比值稱為持續(xù)率，即

7.4.2三相異步電動機的使用

要正確使用電動機，必須先了解電動機的銘牌數(shù)據(jù)及操作程序。

1．銘牌數(shù)據(jù)

每臺異步電動機的外殼上都有一塊銘牌，上面標示著這臺電動機的主要技術數(shù)據(jù)，供使用者正確選用和維護電機。表7-2為某一臺異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)。表7-2異步電動機的銘牌

1)型號

型號表示電動機的結構形式、機座號和極數(shù)。

2)額定電壓UN

額定電壓是電動機定子繞組應加線電壓的額定值，有些異步電動機銘牌上標有220/380V，相應的接法為△/Y。

3)額定電流IN

額定電流是指電動機在額定運行時定子繞組的線電流。

4)額定轉速nN

額定轉速是指電動機額定運行時的轉速。

5)額定頻率fN

額定頻率是指電動機在額定運行時的交流電源的頻率，我國工頻為50Hz。

6)工作方式

工作方式是指電動機的運行狀態(tài)。

7)絕緣等級

絕緣等級是由電動機所用的絕緣材料決定的。按耐熱程度不同，將電動機的絕緣等級分為A、E、B、F、H、C六個等級，它們允許的最高溫度如表7-3所示。表7-3電動機的絕緣等級

8)溫升

溫升是指在規(guī)定的環(huán)境溫度下，電動機各部分允許超出的最高溫度。通常規(guī)定的環(huán)境溫度是40℃，如果電機銘牌上的溫升為70℃，則允許電機的最高溫度可以是40℃+70℃=110℃。顯然，電動機的溫升取決于電機的絕緣材料的等級。電機在工作時，所有的損耗都會使電機發(fā)熱，溫度上升。在正常的額定負載范圍內，電動機的溫度是不會超出允許溫升的，絕緣材料可保證電機在一定期限內可靠工作。如果超載，尤其是故障運行，則電機的溫升將超過

允許值，電機的壽命會受到很大的影響。

2．異步電動機啟動的主要問題

異步電動機接通電源，使電機的轉子從靜止狀態(tài)到轉子以一定速度穩(wěn)定運行的過程稱為電動機的啟動過程。電動機在實際使用時，因為要經常啟動和停車，所以電動機的啟動問題是一個非常重要的問題。

1)啟動電流IST

在剛啟動瞬間，n=0，旋轉磁場以最大的相對轉速切割轉子導體，這時轉子繞組的感應電動勢和轉子電流都很大，與變壓器的原理一樣，定子電流也很大。

2)啟動轉矩MST

電動機啟動時，IST雖然大，但轉子電量頻率高，轉子感抗大，功率因數(shù)很低，因而啟動轉矩MST并不大，一般為額定轉矩的1.0～2.4倍。異步電動機的啟動轉矩如果小于額定轉矩，則不能滿載(帶額定負載)啟動。足夠大的啟動轉矩不但能使電動機在重載下啟動，還能縮短啟動時間。但若啟動轉矩過大，又會使傳動機構受到沖擊，容易損壞。

3．異步電動機啟動方法

1)直接啟動

直接啟動又稱為全壓啟動，啟動時，將電機的額定電壓通過刀開關或接觸器直接接到電動機的定子繞組上進行啟動。直接啟動最簡單，不需附加啟動設備，啟動時間短。

2)降壓啟動

通過啟動設備將電機的額定電壓降低后加到電機的定子繞組上，以限制電機的啟動電流，待電機的轉速上升到穩(wěn)定值時，再使定子繞組承受全壓，從而使電機在額定電壓下穩(wěn)定

運行，這種啟動方法稱為降壓啟動。常用的降壓啟動方法有下面三種。

(1)Y—△降壓啟動。

這種啟動方法適用于電動機正常運行時接法為三角形的異步電動機。電動機啟動時，定子繞組接成星形，啟動完畢后，電動機切換為三角形。圖7-16是一個Y—△降壓啟動控制線路，啟動時，電源開關QS閉合，控制電路先使得KM2閉合，電機星形啟動，定子繞組由于采用了星形結構，其每相繞組上承受的電壓比正常接法時下降了1/。當電機轉速上升到穩(wěn)定值時，控制電路再控制KM1閉合，于是定子繞組換成三角形接法，電機開始穩(wěn)定運行。

圖7-16Y—△降壓啟動控制線路定子繞組每相阻抗為|Z|，電源電壓為U1，則采用△連接直接啟動時的線電流為

采用Y連接降壓啟動時，每相繞組的線電流為

(2)自耦變壓器降壓啟動。

這種啟動方法是指啟動時，定子繞組接三相自耦變壓器的低壓輸出端，啟動完畢后，切掉自耦變壓器并將定子繞組直接接上三相交流電源，使電動機在額定電壓下穩(wěn)定運行。圖7-17為自耦變壓器的降壓啟動線路，自耦變壓器的原邊接電源電壓，副邊接接觸器KM1。當電機的轉速上升到一定速度時，KM1斷開，KM2閉合，切除自耦變壓器，電機開始穩(wěn)定運行。圖7－17自耦變壓器降壓啟動控制線路

(3)轉子串電阻降壓啟動。

在分析轉子電阻R2對機械特性的影響時知道，轉子電阻增大不但會減小轉子電流，從而減小定子電流(啟動電流)，而且可以提高電磁轉矩(啟動轉矩)，顯然這種啟動方式可以滿足啟動的兩方面要求，應該廣泛使用。但由于鼠籠式異步電動機的轉子電阻是固定的，不能改變，所以鼠籠式電機不能采用此種啟動方法。

圖7-18為轉子串電阻的啟動電路圖，啟動時，將變阻器調到最大，電源開關閉合，轉子串電阻開始啟動運行。

圖7-18轉子串電阻啟動控制線路圖

【例7-4】

一臺三角形連接的三相異步電動機，其額定數(shù)據(jù)如下：求：(1)額定轉差率；(2)額定電流；(3)額定轉矩；(4)最大轉矩。

解

(1)由題意可知同步轉速n0=1500r/min，故

(2)額定電流IN為

(3)額定轉矩MN為

(4)最大轉矩Mmax為

【例7-5】

上例的電動機采用直接啟動時的啟動電流和啟動轉矩是多少？若采用Y—△啟動和自耦降壓啟動(接64%抽頭)，則線路上的啟動電流和電動機的啟動轉矩又是多少？

解

(1)直接啟動時，

(2)Y—△啟動時，星形接法的啟動電流為

此時的啟動轉矩為

(3)自耦降壓啟動。

依題意，啟動時電動機端電壓降到電源電壓的64%，故電動機的啟動電流(也是自耦變壓器副邊的電流)為直接啟動電流的0.64倍,即有：

IST′=0.64IST=0.64×487.5=312A

由于變壓器電流的變換關系，變壓器原邊的啟動電流(也是線路上的啟動電流)IST″為

IST″=0.64IST′=0.64×312=199.7A

由于電動機的電磁轉矩和電壓的平方成正比，所以電動機降壓啟動時的啟動轉矩為

MST′=0.642MST=0.642×312=127.8N·m

4．三相異步電動機的調速

調速是指在同一負載下人為改變電動機的轉速。由前面所學可知，電動機的轉速為

1)變頻調速

變頻調速是指通過改變電源的頻率從而改變電機轉速。

2)變極調速

變極調速是指通過改變異步電動機定子繞組的接線以改變電動機的極對數(shù)從而實現(xiàn)調速的方法。鼠籠式異步電動機轉子的極數(shù)能自動與定子繞組的極數(shù)相適應，所以一般鼠籠式異步電動機采用這種方法調速。異步電動機可以通過改變電動機的定子繞組接法來實現(xiàn)變極調速，也可以通過在定子上安裝不同的定子繞組來實現(xiàn)調速。圖7-19所示為一個4/2極雙速電機的定子繞組接法及對應的單相磁場分布示意圖。圖7-19變極調速

3)變轉差率調速

在繞線式異步電動機中，可以通過改變轉子電阻來改變轉差率，從而改變電機的速度。如圖7-20所示，設負載轉矩TL不變，轉子電阻R2增大，電動機的轉差率s增大，轉速下降，工作點下移，機械特性變軟。當平滑調節(jié)轉子電阻時，可以實現(xiàn)無極調速，但調速范圍較小，且要消耗電能，一般用于起重設備上。圖7-20變轉差率調速

5．三相異步電動機的制動

三相異步電動機脫離電源之后，由于慣性，電動機要經過一定的時間后才會慢慢停下來，但有些生產機械要求能迅速而準確地停車，那么就要求對電動機進行制動控制。電動機的制動方法可以分為兩大類：機械制動和電氣制動。機械制動一般利用電磁抱閘的方法來實現(xiàn)；電氣制動一般有能耗制動、反接制動和回饋發(fā)電制動三種方法。

1)能耗制動

圖7-21所示為能耗制動原理接線圖。當電動機電源的雙投開關斷開交流電源并向下投時，電動機接至直流電源上，直流電流通入定子繞組產生恒定不動的磁場，而轉子導體因慣性轉動切割磁力線產生感應電流，并產生制動轉矩(其方向如圖示)。制動轉矩的大小與直流電流的大小有關，制動時應用的直流電流一般為電動機額定電流的0.5～1倍。圖7-21能耗制動示意圖

2)反接制動

反接制動是指制動時，改變定子繞組任意兩相的相序，使得電動機的旋轉磁場換向，反向磁場與原來慣性旋轉的轉子之間相互作用，產生一個與轉子轉向相反的電磁轉矩，迫使電動機的轉速迅速下降，當轉速接近零時，切斷電機的電源，如圖7-22所示。顯然，反接制動比能耗制動所用的時間要短。圖7-22反接制動示意圖

3)回饋發(fā)電制動

回饋發(fā)電制動是指在電動機轉向不變的情況下，由于某種原因，使得電動機的轉速大于同步轉速，比如在起重機械下放重物、電動機車下坡時，都會出現(xiàn)這種情況，這時重物拖動轉子，轉速大于同步轉速，轉子相對于旋轉磁場改變運動方向，轉子感應電動勢及轉子電流也反向，于是轉子受到制動力矩，使得重物勻速下降。此過程中電動機將勢能轉換為電能回饋給電網，所以稱為回饋發(fā)電制動。

(1)電動機是將電能轉換成機械能的旋轉機械，主要由定子和轉子構成。三相異步電動機按其結構可以分為鼠籠式異步電動機和繞線式異步電動機兩種。

(2)三相異步電動機的工作原理是定子繞組通入三相電源之后，在電機定子中產生旋轉磁場，轉子繞組切割旋轉磁場的磁力線，并在閉合的轉子回路中產生感應電流，產生感應電流的轉子在旋轉磁場中受到作用力，產生電磁轉矩，帶動轉子旋轉。轉子的轉向取決于旋轉磁場的方向，旋轉磁場的方向受制于電源的相序。小結旋轉磁場的轉速又稱為同步轉速，同步轉速n1與電源頻率和磁極對數(shù)有關，計算公式為n1=60f1/p。電機轉子的轉速n小于同步轉速n1，所以稱為異步電動機，轉差率為

三相異步電動機定子端電壓的有效值U1≈E1=4.44f1K1N1Φ，當外加電壓U1不變時，旋轉磁場的磁通Φ基本不變。與變壓器原理相同，定子電流受制于轉子電流。轉子感應電動勢的有效值E2=4.44f2K2N2Φ=sE20，轉子電流為

功率因數(shù)為

三相異步電動機的電磁轉矩為

(3)異步電動機的轉矩特性和機械特性表達式分別為T=f(s)和n=f(T)。機械特性曲線分穩(wěn)定區(qū)和不穩(wěn)定區(qū)。電動機正常運行時，工作點在穩(wěn)定區(qū)。電動機的轉子電阻和電源電壓都會影響電動機的機械特性。

電動機有三個重要的轉矩：

額定轉矩

最大轉矩

啟動轉矩

異步電動機的額定電壓和額定電流是指定子上的線電壓和線電流，額定功率是指軸上輸出的功率。

(4)異步電動機有直接啟動和降壓啟動兩種啟動方法。直接啟動時，啟動電流太大，所以對于大容量的異步電動機應該采用降壓啟動。一般鼠籠式異步電動機多采用Y-△、自耦變壓器啟動；繞線式異步電動機多采用轉子串電阻啟動。(5)異步電動機的調速方法有變