2024年4月23日发(作者：城经国)
8
三相感应电动机
本章我们将简化RMxprt一些基本操作的介绍，以便介绍一些更高级的使用。有关RMxprt基
本 操作的详细介绍请参考第一部分的章节。
8.1基本理论
三相感应电机的定子绕组通常连接到对称的三相电源上。定子绕组由p对极组成，在空间成
正弦分布，定子电流产生旋转磁场。转子绕组一般为鼠笼型，其极数与定子绕组保持一致。转子
导条中感应的电流反过来又产生一个旋转磁场，这两个旋转磁场在电机气隙中相互作用产生合成
磁场。气隙合成磁场与转子导条电流相互作用产生电磁转矩，使转子按磁场旋转的方向旋转，同
时有一个大小相同方向相反的转矩反作用于定子上。
定子绕组分为p组线圈，每一组都按三相对称分布，在电机中占据n D/2P空间，此处D为
气 隙直径。因而气隙磁场有p个周期，定子绕组具有p对极。
三相感应电动机的特性是基于等效电路进行分析的。电机三相对称，其中一相的等效电路如
图8.1所示。
图
8.1
一相的等效电路
图8.1中，R
1
和R
2
分别为定子电阻和转子电阻；X
1
为定子漏电抗包括槽漏抗、端部漏抗和
谐 波漏抗；X
2
为转子漏电抗，包括槽漏抗、端部漏抗、谐波漏抗和斜槽漏抗。由于漏磁场有饱和
现 象，X
1
和X
2
为非线性参数。等效电路中的各项参数均与定子电流、转子电流有关。由于集肤
效应 R
2
和X
2
均为由图8.2所示的分布参数等效电路导出的等效值，且随转子滑差s变化。所有
转子参数 都折算到定子侧。
图
8.2
一相的分布参数等效电路
Fe
在激磁回路中，X
m
为激磁电抗，R为铁心损耗所对应的电阻。X
m
是经过线性化处理的非线
性参数，其数值随主磁场的饱和程度而变化。
外施相电压U
1
时，可方便地由电路分析得出定子电流1
1
和折算到定子侧的转子电流1
2
。电
磁 功率P
m
可由下式确定：
=
3I
2
R
2
s
(8.1)
电磁转矩
T
为
m
T
P
T
=
m
①
m
(8.2)
式中
⑴
为同步转速，单位：rad/s
轴端输出机械转矩为
T2= m
-
W
TT
(8.3)
式中
f
为风阻和摩擦转矩 输出功率为
P
=
T
①
2 22
式中巴=
3
(1-
s
)为转子转速，单位：rad/s 输入功率为
P
1
(8.4)
(8.5)
=
P2
+
加 +
PP
Cu2
+
P
Fe
九 +
P
+
式中，
尸
彳风摩损耗，
尸
损耗。
功率因数由下式确定：
P
COS
Q
=
1-
mUI
11
cu2
为转子铜损耗，P
Fe
为铁心损耗，P
Cu1
为定子铜损耗，P
s
为杂散
效率由下式确定：
(8.6)
“ =r x
100 % P
1
P
8.2主要特点
8.2.1 线圈和绕组的排列优化设计
(8.7)
几乎所有常用的三相和单相，单层和双层，整数槽和分数槽交流绕组都能自动设计。用户不 需
要一个接一个的自己定义线圈。
当设计者采用全极式单层绕组时，RMxprt将自动对绕组进行排列，以减少绕组端部长度。当
使用不对称三相绕组时，绕组排列按照最少负序和零序进行优化。
8.2.2 支持任何单、双层绕组设计的绕组编辑器
除了利用RMxprt中的绕组自动排列功能，用户也能通过Winding Editor来指定特殊形式的绕
组排列。
在Winding Editor (绕组编辑器)中，通过改变每个线圈的相属Phase、匝数Turns、入槽号In
Slot和出槽号Out Slot，可排列出任意所需的单、双层绕组分布形式。
8.2.3 支持二十多种单鼠笼转子和双笼转子设计
鼠笼转子槽一般分为以下4种：
1 .圆肩梨形槽
2 .斜肩梨形槽
3 .斜肩梯形槽
4 .圆肩梯形槽
如何配和双笼式(上笼Top、下笼Bottom)和半槽式(Half Slot )槽型，感应电机可设计出二 十
多种槽型，例如：
1 .圆形双笼：如图8.3a所示，可由Top 1圆肩梨形+ Bottom 1圆肩梨形构成。
2 .刀型槽：如图8.3b所示，可由Top 4圆肩梯形+ Bottom 3斜肩梯形+ Half Slot半槽式构成。
2024年4月23日发(作者：城经国)
8
三相感应电动机
本章我们将简化RMxprt一些基本操作的介绍，以便介绍一些更高级的使用。有关RMxprt基
本 操作的详细介绍请参考第一部分的章节。
8.1基本理论
三相感应电机的定子绕组通常连接到对称的三相电源上。定子绕组由p对极组成，在空间成
正弦分布，定子电流产生旋转磁场。转子绕组一般为鼠笼型，其极数与定子绕组保持一致。转子
导条中感应的电流反过来又产生一个旋转磁场，这两个旋转磁场在电机气隙中相互作用产生合成
磁场。气隙合成磁场与转子导条电流相互作用产生电磁转矩，使转子按磁场旋转的方向旋转，同
时有一个大小相同方向相反的转矩反作用于定子上。
定子绕组分为p组线圈，每一组都按三相对称分布，在电机中占据n D/2P空间，此处D为
气 隙直径。因而气隙磁场有p个周期，定子绕组具有p对极。
三相感应电动机的特性是基于等效电路进行分析的。电机三相对称，其中一相的等效电路如
图8.1所示。
图
8.1
一相的等效电路
图8.1中，R
1
和R
2
分别为定子电阻和转子电阻；X
1
为定子漏电抗包括槽漏抗、端部漏抗和
谐 波漏抗；X
2
为转子漏电抗，包括槽漏抗、端部漏抗、谐波漏抗和斜槽漏抗。由于漏磁场有饱和
现 象，X
1
和X
2
为非线性参数。等效电路中的各项参数均与定子电流、转子电流有关。由于集肤
效应 R
2
和X
2
均为由图8.2所示的分布参数等效电路导出的等效值，且随转子滑差s变化。所有
转子参数 都折算到定子侧。
图
8.2
一相的分布参数等效电路
Fe
在激磁回路中，X
m
为激磁电抗，R为铁心损耗所对应的电阻。X
m
是经过线性化处理的非线
性参数，其数值随主磁场的饱和程度而变化。
外施相电压U
1
时，可方便地由电路分析得出定子电流1
1
和折算到定子侧的转子电流1
2
。电
磁 功率P
m
可由下式确定：
=
3I
2
R
2
s
(8.1)
电磁转矩
T
为
m
T
P
T
=
m
①
m
(8.2)
式中
⑴
为同步转速，单位：rad/s
轴端输出机械转矩为
T2= m
-
W
TT
(8.3)
式中
f
为风阻和摩擦转矩 输出功率为
P
=
T
①
2 22
式中巴=
3
(1-
s
)为转子转速，单位：rad/s 输入功率为
P
1
(8.4)
(8.5)
=
P2
+
加 +
PP
Cu2
+
P
Fe
九 +
P
+
式中，
尸
彳风摩损耗，
尸
损耗。
功率因数由下式确定：
P
COS
Q
=
1-
mUI
11
cu2
为转子铜损耗，P
Fe
为铁心损耗，P
Cu1
为定子铜损耗，P
s
为杂散
效率由下式确定：
(8.6)
“ =r x
100 % P
1
P
8.2主要特点
8.2.1 线圈和绕组的排列优化设计
(8.7)
几乎所有常用的三相和单相，单层和双层，整数槽和分数槽交流绕组都能自动设计。用户不 需
要一个接一个的自己定义线圈。
当设计者采用全极式单层绕组时，RMxprt将自动对绕组进行排列，以减少绕组端部长度。当
使用不对称三相绕组时，绕组排列按照最少负序和零序进行优化。
8.2.2 支持任何单、双层绕组设计的绕组编辑器
除了利用RMxprt中的绕组自动排列功能，用户也能通过Winding Editor来指定特殊形式的绕
组排列。
在Winding Editor (绕组编辑器)中，通过改变每个线圈的相属Phase、匝数Turns、入槽号In
Slot和出槽号Out Slot，可排列出任意所需的单、双层绕组分布形式。
8.2.3 支持二十多种单鼠笼转子和双笼转子设计
鼠笼转子槽一般分为以下4种：
1 .圆肩梨形槽
2 .斜肩梨形槽
3 .斜肩梯形槽
4 .圆肩梯形槽
如何配和双笼式(上笼Top、下笼Bottom)和半槽式(Half Slot )槽型，感应电机可设计出二 十
多种槽型，例如：
1 .圆形双笼：如图8.3a所示，可由Top 1圆肩梨形+ Bottom 1圆肩梨形构成。
2 .刀型槽：如图8.3b所示，可由Top 4圆肩梯形+ Bottom 3斜肩梯形+ Half Slot半槽式构成。