《電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)》課件第6章

第6章其他交流電動(dòng)機(jī)6.1單相異步電動(dòng)機(jī)6.2三相同步電動(dòng)機(jī)

*6.3單相（微型）同步電動(dòng)機(jī)*6.4直線異步電動(dòng)機(jī)

思考與練習(xí)題6.1單相異步電動(dòng)機(jī)

單相異步電動(dòng)機(jī)采用單相電源供電,功率比較小,從幾瓦到幾百瓦,它廣泛應(yīng)用于家用電器（如電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、吸塵器等）、醫(yī)療器械和小型機(jī)械中。

6.1.1單相單繞組異步電動(dòng)機(jī)的工作原理單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理也是從產(chǎn)生的磁場(chǎng)開始分析。首先假設(shè)定子只放置裝有主繞組（工作繞組）,當(dāng)該繞組通以單相交流電流時(shí),由前面的學(xué)習(xí)可知,單相交流電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)是一個(gè)脈振磁動(dòng)勢(shì)F。該脈振磁動(dòng)勢(shì)可以分解為兩個(gè)幅值相等（等于脈振磁動(dòng)勢(shì)幅值的一半），同步轉(zhuǎn)速相同,旋轉(zhuǎn)方向相反的兩個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì),即F=F++F_,如圖6-1所示。其中F+

的轉(zhuǎn)向與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向相同,稱為正向旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)；F_的轉(zhuǎn)向與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向相反,稱為反向旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。圖6-1脈振磁動(dòng)勢(shì)分解為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

單相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子在脈振磁動(dòng)勢(shì)作用下產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T,就等于正向旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F+和反向旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F_分別作用下產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T+和T_的疊加。

在第4章我們已經(jīng)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)及其電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行了分析,并得出了它的機(jī)械特性曲線,已經(jīng)很熟悉了。單相異步電動(dòng)機(jī)的籠型轉(zhuǎn)子在正向旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)Ｆ+和反向旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F_的分別作用下產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T+和T_,就相當(dāng)于三相異步電動(dòng)機(jī)的籠型轉(zhuǎn)子在正序電源和逆序電源分別作用下產(chǎn)生的正向電磁轉(zhuǎn)矩和反向電磁轉(zhuǎn)矩,因此,可以用三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性來分析單相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。圖6-2單相單繞組異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線

在單相異步電動(dòng)機(jī)中,正向旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F+作用下產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為T+,機(jī)械特性為n=f(T+)，反向旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)作用下產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為T_,機(jī)械特性為n=f(T_),兩條機(jī)械特性曲線是對(duì)稱的,合成電磁轉(zhuǎn)矩為T=T++T_,合成機(jī)械特性為n=f(T),如圖6–2所示。由圖可知,合成機(jī)械特性為一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的曲線,由該曲線可以看出單相異步電動(dòng)機(jī)具有下列特點(diǎn)：（1）當(dāng)轉(zhuǎn)速n=0（啟動(dòng)）時(shí),電磁轉(zhuǎn)矩T=0。這表明只有主繞組通電時(shí),電動(dòng)機(jī)無啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,不能自行啟動(dòng)。

（2）當(dāng)轉(zhuǎn)速n＞0時(shí),電磁轉(zhuǎn)矩T

＞0；當(dāng)n＜0時(shí),T＜0。這表明如果由于其他原因(如外力作用)使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn),且電磁轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩,電動(dòng)機(jī)就能在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下進(jìn)入穩(wěn)定區(qū)域穩(wěn)定運(yùn)行。綜上所述,單相異步電動(dòng)機(jī)定子上若只有主繞組（工作繞組）,電動(dòng)機(jī)則無啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,不能自行啟動(dòng),但是可以運(yùn)行,因此需要解決單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)問題。6.1.2單相異步電動(dòng)機(jī)的主要類型和啟動(dòng)方法

1．電阻分相式單相異步電動(dòng)機(jī)

電阻分相式單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理圖如圖6-4所示。圖中,1為主繞組（工作繞組）；2為輔助繞組（啟動(dòng)繞組）;3為轉(zhuǎn)子導(dǎo)體。為了使啟動(dòng)繞組中的電流與工作繞組中的電流之間有相位差,從而產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,通常設(shè)計(jì)時(shí),啟動(dòng)繞組的匝數(shù)比工作繞組匝數(shù)少一些,啟動(dòng)繞組的導(dǎo)線截面積比工作繞組的截面積小得多。這樣,啟動(dòng)繞組的電阻比工作繞組的電阻大,而它的電抗較工作繞組小。當(dāng)這兩個(gè)繞組并聯(lián)接到電源上時(shí),啟動(dòng)繞組的電流超前于工作繞組的電流一個(gè)角度,如圖6-4所示,因此由它們產(chǎn)生的橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì),能使單相異步電動(dòng)機(jī)自行啟動(dòng)。啟動(dòng)時(shí),橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向是從電流超前相的繞組軸線轉(zhuǎn)向電流滯后相的繞組軸線。啟動(dòng)后,待轉(zhuǎn)速達(dá)到75%～80％的同步轉(zhuǎn)速時(shí),裝在轉(zhuǎn)軸上的離心開關(guān)或啟動(dòng)繼電器將啟動(dòng)繞組斷開,這種單相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)質(zhì)上是兩相啟動(dòng)單相運(yùn)轉(zhuǎn)。由于繞組中電流的相位差不大,因此啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小。單相電阻分相式異步電動(dòng)機(jī)改變轉(zhuǎn)向的方法,是把工作繞組或啟動(dòng)繞組中的任何一個(gè)繞組接電源的兩出線端對(duì)調(diào),使橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向改變,因而轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向也隨之而改變。圖6–３電阻分相式單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理圖2．電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)

電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理圖如圖6-5所示。這種電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上和電阻分相式相似,區(qū)別只是在啟動(dòng)繞組中串入一個(gè)電容器,啟動(dòng)繞組中的電流超前于電源電壓,工作繞組中的電流落后于電源電壓。若電容大小值選得恰當(dāng),可以使和的相位差接近90°電角度,在電動(dòng)機(jī)中建立一個(gè)接近于圓形的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),所以這種電動(dòng)機(jī)可獲得較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,啟動(dòng)性能和運(yùn)行性能優(yōu)于電阻分相式電動(dòng)機(jī),適合于啟動(dòng)力矩要求較高的設(shè)備。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后將啟動(dòng)繞組斷開。圖6-4電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理圖3．電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)

電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)和原理上與電容分相式電動(dòng)機(jī)完全一樣,只是啟動(dòng)繞組和電容器都設(shè)計(jì)為長(zhǎng)期工作狀態(tài),工作繞組與啟動(dòng)繞組在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)都起作用。電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)際上是兩相電動(dòng)機(jī),它的運(yùn)行特性較好,功率因數(shù)、效率和過載能力都比電容分相啟動(dòng)和電阻分相啟動(dòng)的異步電動(dòng)機(jī)要好。4．罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子仍為籠型轉(zhuǎn)子,定子仍由硅鋼片疊成,可做成凸極式和隱極式兩種類型。如圖6–5(a)所示為凸極式定子的罩極電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。兩個(gè)凸極上裝有集中繞組，稱為主繞組。每個(gè)極的側(cè)面約1/3處,開有一個(gè)小槽,槽中嵌入短路銅環(huán),也稱短路環(huán)，把磁極一小部分罩起來,故稱之為罩極式異步電動(dòng)機(jī)。圖6-5罩極式電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和磁通相量圖(a)結(jié)構(gòu)；(b)相量圖

如圖6-5(a)所示,當(dāng)定子繞組通入單相交流電流時(shí),將產(chǎn)生交變磁通。若短路環(huán)不閉合（或無短路環(huán)）經(jīng)過環(huán)內(nèi)的部分磁通和環(huán)外部分磁通同相位,此時(shí),如圖6-6(b)所示。當(dāng)短路環(huán)閉合后,環(huán)內(nèi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。根據(jù)變壓器原理,

產(chǎn)生的磁通與在相位上近似相差180°電角度,因此環(huán)內(nèi)的磁通,如圖6-5(b)所示,環(huán)外部分的磁通不變。不但和在空間上相差一個(gè)電角度,從相量圖看,二者在時(shí)間上也相差一個(gè)角度,即超前一個(gè)電角度。因而在電動(dòng)機(jī)中形成的合成磁場(chǎng)為橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),轉(zhuǎn)子切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)的方向總是從未罩極部分轉(zhuǎn)向被罩極部分,即轉(zhuǎn)向不能改變。

罩極式電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小,適用于空載或輕載啟動(dòng),但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維護(hù)方便,價(jià)格低廉,適用于小型風(fēng)機(jī)、電唱機(jī)等。6.1.3單相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用

單相交流異步電動(dòng)機(jī),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,生產(chǎn)成本低廉,使用維護(hù)方便,在小功率電動(dòng)機(jī)應(yīng)用方面,如電風(fēng)扇、電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等家用電器及汽車附件等領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。

臺(tái)風(fēng)扇和吊風(fēng)扇是使用極廣的電氣設(shè)備之一,目前絕大部分臺(tái)風(fēng)扇和吊風(fēng)扇均采用電容運(yùn)轉(zhuǎn)單相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。為了達(dá)到控制其風(fēng)量和風(fēng)速的要求,大多帶有調(diào)速裝置,而且均采用改變定子電壓的方法來實(shí)現(xiàn)調(diào)速,其調(diào)速原理可參見圖6-6。改變定子電壓的方法通常有兩種,即串電抗器調(diào)壓和用晶閘管調(diào)壓。目前大多采用串電抗器調(diào)壓來達(dá)到調(diào)速要求。圖6-6是臺(tái)風(fēng)扇的調(diào)速電路。利用電抗器的不同抽頭,用轉(zhuǎn)換開關(guān)或琴鍵開關(guān)就可獲得快、中、慢三種不同的轉(zhuǎn)速。電抗器的抽頭越多,獲得的轉(zhuǎn)速就越多。圖6-6臺(tái)風(fēng)扇調(diào)速電路

電冰箱電路主要由壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)、啟動(dòng)器、溫控器、熱保護(hù)器等組成。壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)一般均采用電阻啟動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī)（少量也有采用電容啟動(dòng)的）,因此它的啟動(dòng)繞組只在啟動(dòng)時(shí)接通電源,啟動(dòng)后必須立即從電源上切除,這通常由啟動(dòng)器來完成。圖6-7是普通單門電冰箱電路。當(dāng)溫控器觸點(diǎn)接通時(shí),電動(dòng)機(jī)開始啟動(dòng),啟動(dòng)后啟動(dòng)器的線圈通電才能將銜鐵吸下,啟動(dòng)器觸點(diǎn)斷開,切斷啟動(dòng)繞組電路,電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。經(jīng)過一定時(shí)間后,溫控器觸點(diǎn)斷開,電動(dòng)機(jī)便停止運(yùn)轉(zhuǎn)。熱保護(hù)器作為電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。燈開關(guān)由冰箱門進(jìn)行控制,當(dāng)門打開時(shí),燈開關(guān)閉合接通照明燈電路。圖6–7電冰箱調(diào)速電路

洗衣機(jī)電路主要由電動(dòng)機(jī)和定時(shí)控制器兩大部分組成,電動(dòng)機(jī)均為電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)。對(duì)于需要正反轉(zhuǎn)的洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī),工作繞組和啟動(dòng)繞組完全一樣,只要改變電容器與兩繞組的串接順序,電動(dòng)機(jī)就能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。圖6-8是單缸洗衣機(jī)控制電路。K1、K2、K3

是發(fā)條式定時(shí)器的觸點(diǎn),由它們來控制洗滌時(shí)間和正反轉(zhuǎn)。S1

是選擇弱強(qiáng)洗的轉(zhuǎn)換開關(guān),借助于定時(shí)器K2或K3

通斷時(shí)間長(zhǎng)短的不同,可控制強(qiáng)洗或弱洗。圖6-8洗衣機(jī)調(diào)速電路6.2三相同步電動(dòng)機(jī)

交流電機(jī)分為異步電機(jī)和同步電機(jī)兩大類。在前面我們已講述了交流異步電機(jī),本節(jié)簡(jiǎn)要介紹同步電機(jī)。同步電機(jī)又可分為同步發(fā)電機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)和同步補(bǔ)償機(jī)（調(diào)相機(jī)）三種。發(fā)電廠用的發(fā)電機(jī)都是同步發(fā)電機(jī)。三相同步電動(dòng)機(jī)主要用于功率較大,轉(zhuǎn)速不需要調(diào)節(jié)的生產(chǎn)機(jī)械中,如空氣壓縮機(jī)、大型水泵等。同步電動(dòng)機(jī)由于具有啟動(dòng)比較困難,不易調(diào)速等缺點(diǎn),限制了它的應(yīng)用,但可通過改變勵(lì)磁電流來改善電網(wǎng)的功率因數(shù),因此也得到了廣泛應(yīng)用。近年來,由于交流變頻技術(shù)的發(fā)展,解決了電源變頻的問題,從而使同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和調(diào)速問題得到了解決,同步電動(dòng)機(jī)得到了更為廣泛的應(yīng)用。同步電機(jī)還可作同步補(bǔ)償機(jī)用，專門用來改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。同步電機(jī)無論作何種用途,有一個(gè)共同的特點(diǎn)是它的轉(zhuǎn)速總等于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速,即因此,這種電機(jī)稱為同步電機(jī)。(6-1)6.2.1三相同步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

同步發(fā)電機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)和同步補(bǔ)償機(jī),它們的結(jié)構(gòu)相同,均是由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成的。

1．定子

同步電機(jī)的定子與異步電機(jī)的定子的結(jié)構(gòu)基本相同,是由定子鐵心、定子繞組（電樞繞組）、機(jī)座和端蓋等組成的。鐵心是由硅鋼片疊成的,大型同步電機(jī)由于尺寸較大,硅鋼片沖制成扇形(如圖6-9所示),然后拼疊成圓形。電樞繞組是三相對(duì)稱繞組,有些大型高壓電機(jī)的絕緣要求較高。機(jī)座和端蓋與三相異步電動(dòng)機(jī)的相同。圖6-9定子扇形硅鋼片沖片2．轉(zhuǎn)子

同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子與異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子不同,它由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組（勵(lì)磁繞組）和滑環(huán)組成。通過電刷和滑環(huán)給轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁繞組通入直流勵(lì)磁電流,就可使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生固定極性的磁極。同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式有兩種,即凸極式和隱極式。

凸極式轉(zhuǎn)子如圖6-10(a)所示,磁極鐵心用硅鋼片沖壓疊成,磁極上裝有直流勵(lì)磁繞組,繞組的連接應(yīng)使轉(zhuǎn)子的磁極極性N和S在電機(jī)圓周上交替排列,勵(lì)磁電流通過電刷和滑環(huán)通入勵(lì)磁繞組。凸極式轉(zhuǎn)子的特點(diǎn)是,轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙不均勻,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造方便,但機(jī)械強(qiáng)度較差,適用于低速同步電機(jī),如水輪發(fā)電機(jī)和低速的同步電動(dòng)機(jī)等。圖6-10同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

(a)凸極式；(b)隱極式

隱極式轉(zhuǎn)子如圖6-10(b)所示,轉(zhuǎn)子呈圓柱形,無明顯的磁極,轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸是由整塊的鋼加工成統(tǒng)一體。在圓周上約有2/3的部分銑有齒和槽,槽內(nèi)嵌放同心式直流勵(lì)磁繞組,沒有開槽的1/3部分稱為大齒,是磁極的中心區(qū)域。勵(lì)磁繞組也是通過電刷和滑環(huán)與直流電源相連接。隱極式轉(zhuǎn)子的特點(diǎn)是,轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙均勻,制造工藝比較復(fù)雜,機(jī)械強(qiáng)度較好,適用于極少數(shù)高速的同步電機(jī),如汽輪發(fā)電機(jī)。

另外,在同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的表面,都裝有類似籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的短路繞組,在同步發(fā)電機(jī)中稱為阻尼繞阻,在正常運(yùn)行中起穩(wěn)定作用。在同步電動(dòng)機(jī)中稱之為啟動(dòng)繞組。在異步啟動(dòng)時(shí)起啟動(dòng)作用,啟動(dòng)后同步運(yùn)行時(shí)起穩(wěn)定作用。6.2.2三相同步電動(dòng)機(jī)的工作原理

當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)的定子三相繞組接到三相對(duì)稱電源上時(shí),三相繞組中流入三相對(duì)稱電流,由磁場(chǎng)理論知道,它將產(chǎn)生一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),如果轉(zhuǎn)子已經(jīng)通入直流勵(lì)磁電流產(chǎn)生了固定的磁極極性,且轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速,根據(jù)同名磁極相斥、異名磁極相吸的原理,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁極對(duì)轉(zhuǎn)子磁極產(chǎn)生的磁拉力則牽引著轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),即n=n1,如圖6-11所示,這就是同步電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單工作原理。由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相同,故稱為同步電動(dòng)機(jī)。圖6-11同步電動(dòng)機(jī)的工作原理6.2.3三相同步電動(dòng)機(jī)的相量圖與電磁功率凸極式同步電動(dòng)機(jī)與隱極式同步電動(dòng)機(jī)的不同之處是凸極式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子有明顯的磁極,氣隙不均勻,電樞磁動(dòng)勢(shì)處于氣隙圓周的不同位置時(shí)遇到的磁阻不同。當(dāng)定、轉(zhuǎn)子磁極軸線重合時(shí)（0°）,轉(zhuǎn)子處于直軸軸線位置,這時(shí)磁路的氣隙最小,磁阻也最小,對(duì)應(yīng)的電抗值最大,稱之為直軸同步電抗,以Xq表示。當(dāng)定、轉(zhuǎn)子磁極軸線相差90°電角度時(shí),轉(zhuǎn)子處于交軸軸線位置,這時(shí)的磁路氣隙最大,磁阻也最大,相應(yīng)的電抗值最小,稱之為交軸同步電抗,以Xq表示。當(dāng)定、轉(zhuǎn)子磁極軸線相差的角度處于上述兩位置之間時(shí),相應(yīng)的磁阻及電抗也處于兩者之間，隨位置的不同而變化。

若不計(jì)定子繞組電阻壓降,凸極式同步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式為（在此不作分析推導(dǎo)）(6–2)式中:——定子相電壓；

——定子感應(yīng)的相電動(dòng)勢(shì)；

——定子相電流的直軸分量；

——定子相電流的交軸分量；

Xd——直軸同步電抗；

Xq——交軸同步電抗。圖6-12凸極式同步電動(dòng)機(jī)的相量圖

根據(jù)式（6-2）可畫出凸極式同步電動(dòng)機(jī)的相量圖,如圖6-12所示。圖中

是功率因數(shù)角,是內(nèi)功率因數(shù)角,θ是功率角,三者之間的關(guān)系為。經(jīng)過推導(dǎo),凸極式同步電動(dòng)機(jī)的電磁功率與功率角的關(guān)系為(6–3)

對(duì)于隱極式同步電動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)子無明顯的磁極,直軸同步電抗與交軸同步電抗相等,即Xd=Xq=Xt,Xt

稱為隱極式同步電動(dòng)機(jī)的同步電抗。由式（6-2）可得隱極式同步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式為(6–4)由式（6-3）可得隱極式同步電動(dòng)機(jī)的電磁功率公式為(6-5)6.2.4同步電動(dòng)機(jī)的V形曲線及功率因數(shù)調(diào)節(jié)

在同步電動(dòng)機(jī)定子繞組所加電壓、頻率和電動(dòng)機(jī)輸出的功率恒定不變的情況下,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流,定子繞組電流的大小和相位也隨之發(fā)生變化,因此可改變電動(dòng)機(jī)在電網(wǎng)上的性質(zhì),從而提高和改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。同步電動(dòng)機(jī)的V形曲線是指電動(dòng)機(jī)定子繞組的電壓、頻率和輸出功率恒定不變,調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流時(shí),定子電樞電流與勵(lì)磁電流的關(guān)系曲線I=f(If),其形狀如同“V”字,故稱為V形曲線。電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率不同,V形曲線的相應(yīng)位置也不同。下面以隱極式同步電動(dòng)機(jī)為例,利用相量圖分析V形曲線的變化規(guī)律,分析結(jié)論同樣適用于凸極式同步電動(dòng)機(jī)。

當(dāng)隱極式同步電動(dòng)機(jī)輸出功率恒定不變時(shí),忽略定子繞組的電阻,不計(jì)定子鐵損耗和各種雜散損耗的微弱變化,則電動(dòng)機(jī)的電磁功率和輸入功率相等,且保持不變,即(6–6)圖6-13恒功率、調(diào)勵(lì)磁時(shí)隱極式電動(dòng)機(jī)的相量圖

由于電網(wǎng)電壓U1和同步電抗Xt

均為常數(shù),因此E0

和也為常數(shù)。根據(jù)隱極式同步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式作其相量圖,如圖6-13所示。當(dāng)調(diào)節(jié)直流勵(lì)磁電流時(shí),因不變,表示相量的端點(diǎn)軌跡將在AB

垂直線上移動(dòng)。因不變,表示相量的端點(diǎn)軌跡將在CD

水平線上移動(dòng)。調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流為正常勵(lì)磁時(shí),電動(dòng)勢(shì)為,電動(dòng)機(jī)的,電樞電流全部為有功電流,電流值最小。當(dāng)勵(lì)磁電流大于正常勵(lì)磁電流時(shí)（即過勵(lì)）,將增大至,定子電流為,在相位上超前電壓一個(gè)角度,它除了含有原來的有功電流外,還從電網(wǎng)吸取超前的無功電流,因此電樞電流增加,<1（超前）,電動(dòng)機(jī)為容性負(fù)載。當(dāng)勵(lì)磁電流小于正常勵(lì)磁電流時(shí)（即欠勵(lì)）,

將減小至,定子電流為,在相位上滯后一個(gè)角度,它除了含有原來的有功電流外,還從電網(wǎng)吸取滯后的無功電流,電樞電流也增加,<1（滯后）,電動(dòng)機(jī)為感性負(fù)載。圖6-14同步電動(dòng)機(jī)的V形曲線

由以上分析可知,在輸出功率一定時(shí),定子電流I1隨勵(lì)磁電流If

的變化關(guān)系曲線是V字形,故稱為同步電動(dòng)機(jī)的V形曲線,如圖6-14所示。由圖可知,正常勵(lì)磁時(shí),=1，電樞電流最??；欠勵(lì)磁時(shí),功率因數(shù)是滯后性的；過勵(lì)磁時(shí),功率因數(shù)是超前性的。當(dāng)輸出功率一定時(shí),E0=常數(shù)。當(dāng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流If

小到一定程度時(shí),E0也隨之減小到一定程度,功率角θ增至90°。如果If

再減小,隱極式同步電動(dòng)機(jī)就不能穩(wěn)定運(yùn)行,如圖6-14所示中表示出的電動(dòng)機(jī)不穩(wěn)定區(qū)的界線。

調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流不但可以調(diào)節(jié)無功電流和無功功率的大小,還可調(diào)節(jié)無功電流和無功功率的性質(zhì)（功率因數(shù)）,這是同步電動(dòng)機(jī)的重要特點(diǎn)。一般電網(wǎng)的負(fù)載大多數(shù)為感性負(fù)載,它們從電網(wǎng)吸收感性無功功率。在一般情況下,使用同步電動(dòng)機(jī)時(shí),讓它運(yùn)行在過勵(lì)狀態(tài),從電網(wǎng)中吸取容性無功功率,使電網(wǎng)的功率因數(shù)得到改善。6.2.5同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

同步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場(chǎng)之間相互作用而產(chǎn)生的。只有兩者相對(duì)靜止時(shí),才能產(chǎn)生穩(wěn)定的電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子加上直流勵(lì)磁,定子加上交流電壓?jiǎn)?dòng)時(shí),定子產(chǎn)生的高速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)掃過不動(dòng)的轉(zhuǎn)子磁極,平均電磁轉(zhuǎn)矩為零。因?yàn)檗D(zhuǎn)子機(jī)械慣量很大,不可能像定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)那樣,一瞬間加速到定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度,因而定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極只能迅速掃過轉(zhuǎn)子交叉布置的各個(gè)不同極性(N、S)的磁極,產(chǎn)生吸引力和推斥力,吸引力和推斥力相互作用,使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩平均值為零。所以,同步電動(dòng)機(jī)無自啟動(dòng)能力,不能自行啟動(dòng),要啟動(dòng)同步電動(dòng)機(jī),必須采取一定的啟動(dòng)措施。

同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法有輔助電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)法、變頻啟動(dòng)法和異步啟動(dòng)法三種。

1．輔助電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)法

輔助電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)法是用一臺(tái)輔助電動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)同步電動(dòng)機(jī),將同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子拖動(dòng)至接近同步轉(zhuǎn)速時(shí),然后將同步電動(dòng)機(jī)并入電網(wǎng),撤出輔助電動(dòng)機(jī),最后再加上機(jī)械負(fù)載。這一方法適合于空載啟動(dòng)。2．變頻啟動(dòng)法

變頻啟動(dòng)法是利用大功率可調(diào)頻率的電源進(jìn)行啟動(dòng)的。啟動(dòng)時(shí),首先給轉(zhuǎn)子加上直流勵(lì)磁,然后給定子加上較低頻率的電壓,低頻電源產(chǎn)生較低轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就可以拖動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來,其次逐漸提高電源頻率,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也逐步提高,直至電動(dòng)機(jī)要求的轉(zhuǎn)速。3．異步啟動(dòng)法

異步啟動(dòng)法是在凸極式同步電動(dòng)機(jī)磁極的極靴上開有若干個(gè)槽,槽中裝有銅導(dǎo)條,在轉(zhuǎn)子的兩個(gè)端面上各用一個(gè)短路的銅環(huán)將銅導(dǎo)條連接起來,構(gòu)成一個(gè)完整的籠型繞組,稱為啟動(dòng)繞組（兼作阻尼繞組）。啟動(dòng)時(shí),通過這個(gè)啟動(dòng)繞組,根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的原理可獲得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng),當(dāng)轉(zhuǎn)速升至接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)再加上直流勵(lì)磁,產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)子牽入同步運(yùn)行。同步電動(dòng)機(jī)異步啟動(dòng)法的原理線路圖如圖6-15所示。其啟動(dòng)過程分為以下三個(gè)步驟：圖6-15同步電動(dòng)機(jī)異步啟動(dòng)法的原理線路圖

（1）首先將勵(lì)磁繞組與一個(gè)是勵(lì)磁繞組電阻10倍的大電阻（10Rf）串接成閉合回路,即將圖6-15中S2合向左邊。這是因?yàn)閯?lì)磁繞組匝數(shù)較多,若啟動(dòng)時(shí)將它開路,在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下,勵(lì)磁繞組中產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓,導(dǎo)致勵(lì)磁繞組的絕緣擊穿和危及人身安全。如果將勵(lì)磁繞組直接短路,則產(chǎn)生一個(gè)較大的感應(yīng)電流,它與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用,產(chǎn)生一個(gè)較大的附加轉(zhuǎn)矩,影響電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。

（2）同步電動(dòng)機(jī)定子繞組接通三相交流電壓,定子繞組電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子啟動(dòng)繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電流相互作用,產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩（這與異步電動(dòng)機(jī)的工作原理相同）,同步電動(dòng)機(jī)便開始異步啟動(dòng)。

（3）當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)異步啟動(dòng),轉(zhuǎn)速升至同步轉(zhuǎn)速的95％左右時(shí),將開關(guān)S2

合向右邊,轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中通入勵(lì)磁電流,產(chǎn)生轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場(chǎng),同時(shí)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場(chǎng)的速度非常接近,依靠?jī)纱艌?chǎng)間的相互吸引力把轉(zhuǎn)子拉住,從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,使轉(zhuǎn)子跟著定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),即牽入同步運(yùn)行。

*6.3單相（微型）同步電動(dòng)機(jī)單相(微型)同步電動(dòng)機(jī)與普通同步電動(dòng)機(jī)一樣,具有轉(zhuǎn)速恒定的特點(diǎn),在轉(zhuǎn)速恒定的傳動(dòng)裝置中得到廣泛的應(yīng)用。單相(微型)同步電動(dòng)機(jī)也是由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成的。定子的結(jié)構(gòu)與單相或三相異步電動(dòng)機(jī)的相同,定子繞組通入電流,建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。根據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式和所采用的材料不同,單相(微型)同步電動(dòng)機(jī)可分為永磁式、磁阻式（反應(yīng)式）和磁滯式等類型。下面分別介紹這些類型的同步電動(dòng)機(jī)。6.3.1永磁式微型同步電動(dòng)機(jī)永磁式微型同步電動(dòng)機(jī)的定子與異步電動(dòng)機(jī)相同,轉(zhuǎn)子是由永久磁鐵制成的,結(jié)構(gòu)形式有凸極式和穩(wěn)極式,磁極N、S沿圓周交替排列,如圖6-16所示。當(dāng)定子繞組接通電源時(shí),定子就產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),吸引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速相同。在運(yùn)行時(shí),當(dāng)轉(zhuǎn)子上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時(shí),定子磁場(chǎng)磁極軸線與轉(zhuǎn)子磁極軸線之間的夾角θ相應(yīng)增大;當(dāng)轉(zhuǎn)子上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩減小時(shí),夾角θ

相應(yīng)減小,則轉(zhuǎn)速始終恒定不變。1-永久磁鐵;2-籠型繞組圖6-16永磁式微型同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子

永磁式微型同步電動(dòng)機(jī)也不能自行啟動(dòng),為了能夠自行啟動(dòng),轉(zhuǎn)子上也裝設(shè)籠型繞組,如圖6-16所示,定子接通電源,轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩異步啟動(dòng),待轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí),轉(zhuǎn)子自動(dòng)被牽入同步,此時(shí)籠型繞組也就不起作用了。永磁式微型同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、耗電少、轉(zhuǎn)速較低,在自動(dòng)儀表中被廣泛應(yīng)用。6.3.2磁阻式（反應(yīng)式）同步電動(dòng)機(jī)磁阻式同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由軟磁材料制成，無磁性，但是有直軸和交軸之分，直軸（縱軸）方向的磁阻小，交軸（橫軸）方向的磁阻大。如圖6－17所示為磁阻式轉(zhuǎn)子的幾種不同形式。另外，在轉(zhuǎn)子上都裝有籠型的啟動(dòng)繞組。1-鐵心;2-反應(yīng)槽;3-籠型導(dǎo)條孔圖6-17磁阻式同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子沖片(a)外反應(yīng)式；(b)內(nèi)反應(yīng)式；(c)內(nèi)外反應(yīng)式磁阻式同步電動(dòng)機(jī)的定子繞組接通電源后，氣隙中建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生電磁拉力而形成磁阻轉(zhuǎn)矩（亦稱反應(yīng)轉(zhuǎn)矩），拖動(dòng)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。磁阻轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生解釋如下：如圖6－18(a)所示，如果轉(zhuǎn)子軸線與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的軸線重合，這時(shí)轉(zhuǎn)子雖也被磁化，但氣隙磁場(chǎng)不被扭曲，在這種情況下，轉(zhuǎn)子只有徑向磁拉力，而沒有切向磁拉力，轉(zhuǎn)子無電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)角度θ，如圖6－18(b)所示，由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁通總是通過磁阻最小的路徑，因此氣隙磁場(chǎng)被扭曲，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁極與轉(zhuǎn)子間除產(chǎn)生徑向磁拉力外，還出現(xiàn)切向的磁拉力，這種切向的磁拉力形成一種電磁轉(zhuǎn)矩，這就是同步電動(dòng)機(jī)的凸極效應(yīng)，即因直軸與交軸上的磁阻不相等而產(chǎn)生的一種電磁轉(zhuǎn)矩，故稱為磁阻轉(zhuǎn)矩。隱極式同步電動(dòng)機(jī)不會(huì)產(chǎn)生這種轉(zhuǎn)矩，如圖6－18(c)所示。圖6-18磁阻轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的解釋6.3.3磁滯式同步電動(dòng)機(jī)磁滯式同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心由硬磁材料制成,形狀為圓柱體或圓環(huán),裝配在非磁性材料制成的套筒上,如圖6–19所示。功率較小的磁滯式同步電動(dòng)機(jī),定子采用罩極式結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)子由硬磁材料薄片組成。薄片的形狀設(shè)計(jì)成直軸與交軸,有不同的磁阻。硬磁材料在交變磁場(chǎng)作用下磁化時(shí),表現(xiàn)為磁感應(yīng)強(qiáng)度滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化,即磁滯現(xiàn)象。把硬磁材料做成的轉(zhuǎn)子放入旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之中,就會(huì)有一個(gè)較大的磁滯轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生。如圖6–20所示,定子為一對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。當(dāng)定子磁場(chǎng)固定不動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)子處于恒定的磁化狀態(tài)。轉(zhuǎn)子硬磁材料被磁化后,磁分子排列與定子磁場(chǎng)方向一致,如圖6-20(a)所示,定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁分子之間只有徑向吸引力,而無切向吸引力,轉(zhuǎn)子不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。如果定子磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速逆時(shí)針轉(zhuǎn)過一個(gè)角度θ,轉(zhuǎn)子中的磁分子間因有很大的摩擦力,不能即時(shí)跟隨旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過θ

角,而始終在空間上落后旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一個(gè)角度θ,這個(gè)θ

角稱為磁滯角。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軸線與轉(zhuǎn)子磁分子軸線間出現(xiàn)θ

角后(如圖6-20(b)所示),轉(zhuǎn)子所受的磁拉力（吸引力）除徑向分量外,還有切向分量,這個(gè)切向分量便形成轉(zhuǎn)矩,稱為磁滯轉(zhuǎn)矩Tc,在磁滯轉(zhuǎn)矩的作用下,轉(zhuǎn)子順著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)。產(chǎn)生磁滯轉(zhuǎn)矩的條件是轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間有相對(duì)運(yùn)動(dòng),即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速,電動(dòng)機(jī)處于異步運(yùn)行狀態(tài)。磁滯轉(zhuǎn)矩和磁滯角θ的大小,取決于硬磁材料的性質(zhì),而與轉(zhuǎn)子異步運(yùn)行的速度無關(guān),轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁化下,磁滯角是不變的,磁滯轉(zhuǎn)矩始終保持為常數(shù)。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升至同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)子不再被旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁化,而是恒定磁化,不再出現(xiàn)磁滯現(xiàn)象。因?yàn)檗D(zhuǎn)子是硬磁材料制成的,具有永磁特性,這時(shí)磁滯式同步電動(dòng)機(jī)就成為永磁式同步電動(dòng)機(jī)。同步運(yùn)行以后,轉(zhuǎn)速恒定不變,夾角θ由負(fù)載的大小決定。圖6–19磁滯式同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖6-20硬磁材料轉(zhuǎn)子的磁化

磁滯式同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速時(shí),轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng),轉(zhuǎn)子中還會(huì)出現(xiàn)渦流,渦流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用產(chǎn)生渦流轉(zhuǎn)矩,渦流轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比,所以在啟動(dòng)時(shí),不僅有磁滯轉(zhuǎn)矩,而且還有渦流轉(zhuǎn)矩,故磁滯式同步電動(dòng)機(jī)能自行啟動(dòng),而且啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大。

磁滯式同步電動(dòng)機(jī)不僅能在同步狀態(tài)下運(yùn)行,也可在異步狀態(tài)下運(yùn)行。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于磁滯轉(zhuǎn)矩時(shí),電動(dòng)機(jī)在異步狀態(tài)下運(yùn)行；當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于磁滯轉(zhuǎn)矩時(shí),電動(dòng)機(jī)在同步狀態(tài)下運(yùn)行。一般情況都在同步狀態(tài)下運(yùn)行。磁滯式同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)行可靠,啟動(dòng)性能好,工作穩(wěn)定,在電鐘、錄音機(jī)、傳真機(jī)、自動(dòng)記錄裝置中被廣泛應(yīng)用。6.4.1直線異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

直線異步電動(dòng)機(jī)的工作原理與籠型電動(dòng)機(jī)的工作原理基本相同。我們?cè)O(shè)想將一臺(tái)旋轉(zhuǎn)的三相異步電動(dòng)機(jī)在沿軸向的半徑上切開,并把它拉直,就成為一臺(tái)直線異步電動(dòng)機(jī),如圖6-21(a)、(b)所示。對(duì)應(yīng)于籠型電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子,在直線異步電動(dòng)機(jī)中稱為初級(jí)（一次）和次級(jí)（二次）。當(dāng)直線異步電動(dòng)機(jī)的初級(jí)繞組通入三相對(duì)稱交流電后,三相繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)不*6.4直線異步電動(dòng)機(jī)

圖6-21鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)演變?yōu)橹本€異步電動(dòng)機(jī)(a)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)；(b)剖開拉直的直線異步電動(dòng)機(jī)

再是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),而是按U→V→W的相序沿直線移動(dòng)的一種磁場(chǎng),稱為行波磁場(chǎng),如圖6-23所示。行波磁場(chǎng)的移動(dòng)線速度與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的線速度是相同的,即(6–7)式中：——極距；

f1——電源頻率。

行波磁場(chǎng)切割拉直的轉(zhuǎn)子,即所形成的條鐵導(dǎo)條,在所有的導(dǎo)條中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流,電流與行波磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力。在電磁力的作用下,條鐵跟隨行波磁場(chǎng)的移動(dòng)而移動(dòng)。若條鐵的線速度為

,則直線異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率為(6–8)

由此可知,直線異步電動(dòng)機(jī)的工作原理與旋轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)無本質(zhì)的區(qū)別,只是運(yùn)動(dòng)