三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型

1、河南城建學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任 務(wù) 書題 目三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的建模及Simulink仿真系 別電氣與電子工程系專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)學(xué)號(hào)61學(xué)生姓名指導(dǎo)教師發(fā)放日期2011年 5 月 13日河南城建學(xué)院教務(wù)處制河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書一、主要任務(wù)與目標(biāo)：1、主要任務(wù)（1）熟悉本科階段所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，如電機(jī)學(xué)、電機(jī)與拖動(dòng)、自動(dòng)控制原理、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)以及有關(guān)計(jì)算機(jī)語言等；（2）學(xué)會(huì)使用一些與本設(shè)計(jì)論文有關(guān)的軟件,如Matlab軟件；（3）采取具體方法對(duì)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行建模與仿真；2、主要目標(biāo)（1）建立三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的物理模型、數(shù)學(xué)模型；（2）采用具體控制方法進(jìn)行建模仿真；（3）

2、仿真參數(shù)，如電壓、電流、速度等。二、主要內(nèi)容與基本要求：1、建立三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的物理模型、數(shù)學(xué)模型；2、熟悉三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制方法，結(jié)合本電機(jī)特點(diǎn)選擇適當(dāng)?shù)姆椒ǎ?、結(jié)合具體進(jìn)行建模與仿真；4、仿真參數(shù)，如電壓、電流、速度等；5、寫出設(shè)計(jì)任務(wù)書。三、計(jì)劃進(jìn)度：1、熟悉題目、查閱資料、初步確定設(shè)計(jì)方案 第5周2、查閱資料、熟悉三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)以及工作原理、完成開題報(bào)告 第6周3、熟悉三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制方法以及學(xué)習(xí)Matlab仿真軟件 第7-8周4、建立三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的物理模型、數(shù)學(xué)模型以及仿真模型 第9-11周5、電機(jī)參數(shù)仿真 第12周6、撰寫論文、修改論文、準(zhǔn)備答辯 第13-14

3、周四、主要參考文獻(xiàn)：1、孫建忠,白鳳仙編著.特種電機(jī)及其控制.北京：中國水利水電出版社，2005.52、傅豐禮,唐孝鎬主編.異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.13、陳桂明, 張明照等主編.應(yīng)用Matlab建模與仿真. 北京：科學(xué)出版社，2001.34、王成元,夏加寬等編著.電機(jī)現(xiàn)代控制技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.25、何衍慶,姜捷等編著.控制系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和應(yīng)用Matlab語言的應(yīng)用 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.12指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日教研室審核意見： （建議就任務(wù)書的規(guī)范性；任務(wù)書的主要內(nèi)容和基本要求的明確具體性；任務(wù)書計(jì)劃進(jìn)度的合理性；提供的參考

4、文獻(xiàn)數(shù)量；是否同意下達(dá)任務(wù)書等方面進(jìn)行審核。） 教研室主任簽名： 年 月 日注：任務(wù)書必須由指導(dǎo)教師和學(xué)生互相交流后，由指導(dǎo)老師下達(dá)并交教研室主任審核后發(fā)給學(xué)生，最后同學(xué)生畢業(yè)論文等其它材料一起存檔。成績評(píng)定成績評(píng)定說明一、答辯前每個(gè)學(xué)生都要將自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）在指定的時(shí)間內(nèi)交給指導(dǎo)，教師，由指導(dǎo)教師審閱，寫出評(píng)語并預(yù)評(píng)分。二、答辯工作結(jié)束后，答辯小組應(yīng)舉行專門會(huì)議按學(xué)校統(tǒng)一的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)分辦法，在參考指導(dǎo)教師預(yù)評(píng)結(jié)果的基礎(chǔ)上，評(píng)定每個(gè)學(xué)生的成績。系對(duì)專業(yè)答辯小組提出的優(yōu)秀和不及格的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），要組織系級(jí)答辯,最終確定成績，并向?qū)W生公布。三、各專業(yè)學(xué)生的最后成績應(yīng)符合正態(tài)分布規(guī)律。四

5、、具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)和辦法見平頂山工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作條例中附錄2。五、答辯小組評(píng)分包括兩部分：（1）學(xué)生答辯情況的得分和評(píng)閱教師評(píng)分；（2）指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的評(píng)分畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績評(píng)定班級(jí) 姓名 學(xué)號(hào)綜合成績： 分（折合等級(jí) ）答辯小組組長簽字 年 月 日答辯小組評(píng)定意見一、評(píng)語（根據(jù)學(xué)生答辯情況及其論文質(zhì)量綜合評(píng)定）。二、評(píng)分（按下表要求評(píng)定）評(píng)分項(xiàng)目答 辯 小 組 評(píng) 分評(píng) 閱 教 師 評(píng) 分合計(jì)（40分）完成任務(wù)情 況（5分）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量（5分）表達(dá)情況（5分）回答問題情 況（5分）質(zhì) 量（正確性、條理性、創(chuàng)造性、實(shí)用性）（10分）成果的技術(shù)水平（科學(xué)性、系統(tǒng)性

6、）（10分）答辯小組成員簽字 年 月 日 畢業(yè)答辯說明1、答辯前，答辯小組成員應(yīng)詳細(xì)審閱每個(gè)答辯學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），為答辯做好準(zhǔn)備，并根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)給出實(shí)際得分。2、嚴(yán)肅認(rèn)真組織答辯，公平、公正地給出答辯成績。3、指導(dǎo)教師應(yīng)參加所指導(dǎo)學(xué)生的答辯，但在評(píng)定其成績時(shí)宜回避。4、答辯中要有專人作好答辯記錄。指導(dǎo)教師評(píng)定意見一、對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的學(xué)術(shù)評(píng)語（應(yīng)具體、準(zhǔn)確、實(shí)事求是）： 簽字： 年 月 日二、對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)分按下表要求綜合評(píng)定評(píng)分表評(píng)分項(xiàng)目（分值）工作態(tài)度與 紀(jì) 律（10分）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成任務(wù)情況與水平（工作量與質(zhì)量）（20分）獨(dú) 立工作能力（10分）基礎(chǔ)理

7、論和基本技能（10分）創(chuàng) 新能 力（10分）合 計(jì)（60分）得分河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 摘 要針對(duì)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)故障診斷與保護(hù)，了解了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展，綜述了該電機(jī)故障診斷技術(shù)的特點(diǎn)和研究成果。在此基礎(chǔ)之上，采用監(jiān)測定子電流判斷感應(yīng)電動(dòng)機(jī)工作是否正常，從而實(shí)現(xiàn)檢測電機(jī)的故障。 在具體的研究過程中，首先熟悉感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作機(jī)理以及基本結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)分析籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)子偏心和軸承發(fā)生故障時(shí)的特性，并提取出電動(dòng)機(jī)在故障時(shí)相應(yīng)的檢測方法。 進(jìn)行三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)缺相、過壓、欠壓的故障狀態(tài)分析，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的保護(hù)電路。針對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程、堵轉(zhuǎn)和短路等采用繼電保護(hù)的不足

8、，提出利用微機(jī)保護(hù)彌補(bǔ)缺陷。微機(jī)保護(hù)技術(shù)的特點(diǎn)是數(shù)字化、智能化以及多功能化，其發(fā)展具有廣闊的前景。 采用Matlab/Simulink建立三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的仿真模型。在這一部分中，先建立無故障狀態(tài)下的仿真模型，對(duì)其進(jìn)行參數(shù)仿真與分析；然后，對(duì)其過載運(yùn)行、三相電源不對(duì)稱等各種不同情況進(jìn)行下進(jìn)行仿真與分析，從而使對(duì)電動(dòng)機(jī)的故障有更深層的理解。關(guān)鍵詞:感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，故障診斷，電動(dòng)機(jī)保護(hù)，Matlab仿真- I -河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Absrtact AbstractFor three-phase induction motor fault diagnosis and protection,

9、 domestic and international understanding of the Research and Development, Review of the electrical characteristics of the fault diagnosis technology and research results. On this basis, by monitoring the stator current judgement of whether the normal induction motor, thus achieving the electrical f

10、ault detection.In the specific course of the study, first of all familiar with the work of induction motor and basic structure, systems analysis cage induction motor stator windings, the rotor winding, and the eccentric rotor bearing failure of character, and extracted motor failure in the correspon

11、ding test Methods.A lack of three-phase induction motor, the pressure, under-voltage fault state analysis, design corresponding to the protection circuit. Starting the process for induction motor, stall and a short-circuit protection, such as the lack of protection by using computer deficiencies. Co

12、mputer protection technology is characterized by digital, intelligent and multi-function, its development has broad prospects.Using Matlab / Simulink establishment of the three-phase induction motor simulation model. In this section, failure to establish a state of the simulation model, the paramete

13、rs of their simulation and analysis, then, have set their operation, three-phase power asymmetries, such as the various conditions under simulation and analysis, so that the Motor failures are more profound understanding. Key words: Induction motor，F(xiàn)ault diagnosis，Motor Protection ，Matlab simulation

14、- II -河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 目錄 摘 要IAbstractII1 緒 論11.1選題的目的和意義11.2電動(dòng)機(jī)故障診斷21.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展21.2.2 電機(jī)故障診斷方法31.3電動(dòng)機(jī)的保護(hù)41.3.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展41.3.2電動(dòng)機(jī)保護(hù)方法51.4本文研究的主要內(nèi)容52 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)72.1三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)72.1.1 定子72.1.2 轉(zhuǎn)子72.2三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作原理82.3三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的物理模型102.4三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型112.4.1同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率112.4.2三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢和磁場122.4.3 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的

15、電壓方程132.4.4 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程143 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的故障163.1電動(dòng)機(jī)的故障163.2三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)故障診斷方法173.2.1感應(yīng)電動(dòng)機(jī)故障檢測系統(tǒng)173.2.2 電氣故障與檢測方法173.3本文所采用的故障診斷分析183.4 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的常見故障193.4.1三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)缺相故障的原因193.4.2 缺相運(yùn)行出現(xiàn)的現(xiàn)象193.4.3 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的過載故障203.4.4 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的短路故障203.4.5 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電源過壓、欠壓故障204 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的建模與仿真224.1三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的仿真模型224.2電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)234.2.1 空

16、載運(yùn)行234.2.2 帶額定負(fù)載運(yùn)行244.2.3 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)突加負(fù)載254.3電動(dòng)機(jī)故障運(yùn)行狀態(tài)264.3.1 過載運(yùn)行264.3.2 電源相位不對(duì)稱運(yùn)行264.3.3 單相欠壓運(yùn)行274.3.4 單相過壓運(yùn)行295 總結(jié)與展望315.1總結(jié)315.2展望31致 謝32參考文獻(xiàn)33河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒 論1 緒 論1.1選題的目的和意義自19世紀(jì)以來，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和電氣化程度的提高，電能應(yīng)用的方便，電機(jī)設(shè)備己被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。其中感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是各種電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用最廣、需要量最大的一種電機(jī)。90%左右的電氣原動(dòng)力均為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其中小型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)占70%以

17、上。在電網(wǎng)的總負(fù)荷中，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)用電量占60%以上。它是當(dāng)今生產(chǎn)活動(dòng)和日常生活中最主要的原動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)裝置。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)中應(yīng)用尤為廣泛，在機(jī)電系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，由于工作環(huán)境惡劣、電機(jī)的自然老化，以及受電機(jī)制造水平、運(yùn)行管理水平、檢修質(zhì)量等方面的限制，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)故障時(shí)有發(fā)生。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和設(shè)備制造水平的提高，生產(chǎn)系統(tǒng)中采用的電機(jī)數(shù)量不斷增加，單機(jī)容量也不斷提高。特別是隨著當(dāng)今自動(dòng)化水平日益提高，系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，電機(jī)故障不僅會(huì)損壞電機(jī)本身，而且會(huì)影響整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)，甚至?xí)＜叭松戆踩?，造成巨大的?jīng)濟(jì)損失和惡劣的社會(huì)影響，所以應(yīng)采取各種積極的維護(hù)措施來消除或減少故障隱患之外，在故障

18、初期就能診斷出類型和成因是最理想的解決方法。因此應(yīng)采取積極主動(dòng)的調(diào)節(jié)措施，防止故障的進(jìn)一步惡化，將因電機(jī)故障造成的損失降低到最小程度，從而保證這些電機(jī)在生產(chǎn)過程中安全可靠的運(yùn)行。長期以來，針對(duì)大型電動(dòng)機(jī)的各種嚴(yán)重故障，主要采取了各種成熟可靠的電動(dòng)機(jī)繼電保護(hù)措施。常采用的保護(hù)包括接地保護(hù)、過流保護(hù)、差動(dòng)電流保護(hù)、欠壓和過壓保護(hù)、負(fù)序保護(hù)、過速保護(hù)、振動(dòng)保護(hù)和過熱保護(hù)等等。繼電保護(hù)功能已經(jīng)很完善，但是并不意味著能夠預(yù)防事故的發(fā)生，它只能在事故發(fā)生后采取行動(dòng)。而且，當(dāng)繼電保護(hù)裝置動(dòng)作后，電動(dòng)機(jī)被突然切斷而使生產(chǎn)流程意外中止，仍然可能導(dǎo)致重大的經(jīng)濟(jì)損失。為了將因電動(dòng)機(jī)故障造成的損失降低到最小的程度，迫

19、切要求對(duì)電動(dòng)機(jī)的初發(fā)故障進(jìn)行檢測。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)初發(fā)故障檢測一般是通過使用先進(jìn)的技術(shù)手段，在線監(jiān)測感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)(如電壓、電流、磁通、轉(zhuǎn)速、溫度、振動(dòng)、局部放電等)，判斷設(shè)備是否處于正常狀態(tài)，以確定合理的檢修時(shí)間和方案，達(dá)到減少事故停機(jī)損失、提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性、降低維修費(fèi)用的目的。該項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)引發(fā)了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)維修體制的一次革命，使傳統(tǒng)的事后維修方式逐步轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)知維修(狀態(tài)維修)方式。綜上所述，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行故障檢測是必要的，通過對(duì)常見故障的診斷和分析，可以及早發(fā)現(xiàn)故障和預(yù)防故障的進(jìn)一步惡化，以減少或者避免惡性故障造成的經(jīng)濟(jì)損失，并為實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修創(chuàng)造條件，對(duì)保證安全生產(chǎn)也有重要意義。1.

20、2電動(dòng)機(jī)故障診斷1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展電機(jī)故障診斷技術(shù)是設(shè)備診斷技術(shù)的一個(gè)部分，由于電機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)上的種種特點(diǎn)，其診斷方法和采用的檢測技術(shù)和其它設(shè)備有所不同。電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷涉及的知識(shí)領(lǐng)域主要有:電機(jī)理論、電磁測量、信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)技術(shù)、熱力學(xué)、絕緣技術(shù)、人工智能等。 二十世紀(jì)初，各國紛紛對(duì)電機(jī)的故障診斷技術(shù)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)只要電機(jī)出現(xiàn)故障，電機(jī)電流必定重新分布，由于電流的變化肯定會(huì)引起電機(jī)磁場的重新分布。1978年Juter用數(shù)學(xué)的方法推斷出電機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障是如何對(duì)供電電流進(jìn)行調(diào)制，這一推斷在1982年得到Hargis等人支持，并闡述了檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子故障的幾種方法:定子電

21、流法、轉(zhuǎn)速波動(dòng)法和振動(dòng)分析法。1998年，William Torbat Tbomson提出利用有限元分析法和快速傅里葉變換對(duì)三相感應(yīng)電機(jī)定子電流進(jìn)行分析，提取故障特征頻率來判斷電機(jī)轉(zhuǎn)子故障發(fā)生的原因。2001年，有人提出了基于小波包分解和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法三相感應(yīng)電機(jī)在線轉(zhuǎn)子導(dǎo)條斷裂診斷方法，利用小波包變換將信號(hào)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到時(shí)頻域，然后在時(shí)頻譜中計(jì)算特征系數(shù)，這些系數(shù)用來區(qū)分正常和故障狀態(tài)，故障診斷過程則由人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來執(zhí)行。二十世紀(jì)九十年代初我國也開始在電機(jī)故障領(lǐng)域里探索，如1990年，溫仲元提出了通過分析電機(jī)電流對(duì)感應(yīng)電機(jī)故障進(jìn)行診斷。1993年，清華大學(xué)的竇玉琴、付立軍通過測量電機(jī)的軸磁通

22、和電流信號(hào)分別進(jìn)行了斷條和偏心模擬試驗(yàn)。1996年，葉立明提出了電機(jī)常見故障的模糊診斷法。1997年，清華大學(xué)自動(dòng)化系葉昊提出一種基于小波分析的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)故障檢測方法，該方法不需要模型，具有靈敏度高、克服噪聲能力強(qiáng)的特點(diǎn)。2001年，許伯強(qiáng)對(duì)用小波包分析實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子斷條在線檢測作了可行性研究提出了一種新的基于小波包分析的轉(zhuǎn)子斷條在線檢測方法，其突出優(yōu)點(diǎn)在于可正確識(shí)別電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障與負(fù)荷波動(dòng)。2004年，劉振興，尹項(xiàng)根提出了以平均瞬時(shí)功率為監(jiān)測量進(jìn)行鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子復(fù)合故障的監(jiān)測與診斷方法，該方法不需要已知電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)合故障的準(zhǔn)確分離7。電機(jī)故障診斷技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)經(jīng)歷了

23、三個(gè)階段:第一階段:診斷結(jié)果在很大程度上取決于領(lǐng)域?qū)＜业母泄俸蛯I(yè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)診斷信息、只作簡單的數(shù)據(jù)處理，比如人工的定期維修制度。第二階段:是以傳感器技術(shù)和動(dòng)態(tài)測試技術(shù)為手段，以信號(hào)處理和建模處理為基礎(chǔ)的現(xiàn)代化診斷技術(shù)，在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。第三階段:為了滿足復(fù)雜系統(tǒng)的診斷要求，隨著計(jì)算機(jī)及人工智能的發(fā)展，診斷技術(shù)進(jìn)入以知識(shí)處理為核心，信號(hào)處理、建模處理與知識(shí)處理相融合的第三發(fā)展階段智能診斷技術(shù)階段。1.2.2 電機(jī)故障診斷方法傳統(tǒng)的電機(jī)故障診斷方法，需要建立精確的數(shù)學(xué)模型、有效的狀態(tài)估計(jì)或參數(shù)估計(jì)和適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)決策方法，這使得其具有很多局限性?；跀?shù)學(xué)模型的診斷方法中，最為簡單直接的是基于輸

24、入輸出及信號(hào)處理方法:如果電機(jī)輸出量超出正常變化范圍，則可以認(rèn)為電機(jī)己經(jīng)或即將發(fā)生故障;或者通過一定的數(shù)學(xué)手段描述輸出在幅值、相位、頻率及相關(guān)性上與故障源之間的聯(lián)系，通過分析處理這些量來判斷故障位置與原因。自20世紀(jì)80年代故障診斷技術(shù)產(chǎn)生以后已經(jīng)出現(xiàn)了基于各種不同原理的眾多方法，這些方法的檢測性能、診斷性能相比于以前都有很大的提高。電機(jī)故障診斷的現(xiàn)代方法11有:（1）基于信號(hào)變換的診斷方法電機(jī)設(shè)備的許多故障信息是以調(diào)制的形式存在于所監(jiān)測的電氣信號(hào)及振動(dòng)信號(hào)之中，如果借助于某種方法對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理，就能方便地獲得故障特征信息，確定電機(jī)設(shè)備所發(fā)生的故障類型。（2）基于專家系統(tǒng)的診斷方法基于

25、專家系統(tǒng)的診斷方法是根據(jù)被診斷系統(tǒng)的專家以往經(jīng)驗(yàn)，將其歸納成規(guī)則，并運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則通過規(guī)則推理來進(jìn)行故障診斷。該診斷方法具有診斷過程簡單、快速等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著局限性，基于專家系統(tǒng)的方法屬于反演推理，因而不是一種確保唯一性的推理方法，該方法存在著獲取知識(shí)的瓶頸。對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)所觀測到的癥狀與所對(duì)應(yīng)故障之間聯(lián)系是相當(dāng)復(fù)雜的，專家經(jīng)驗(yàn)歸納成規(guī)則往往不是唯一的并且有相當(dāng)難度。因此該方法不適合于復(fù)雜電機(jī)設(shè)備或新的及未有經(jīng)驗(yàn)的電機(jī)設(shè)備的故障診斷。另外，基于規(guī)則的方法對(duì)于診斷結(jié)論除了重復(fù)被采用的規(guī)則外無法做出進(jìn)一步解釋，通常只能診斷單個(gè)故障，難以診斷多重故障。（3）基于模糊理論的診斷方法在故障診斷領(lǐng)域，模糊屬

26、性常常出現(xiàn)，模糊理論是處理這類問題的最好的工具。模糊故障診斷有兩種方法，一種是先建立征兆與故障類型之間的因果關(guān)系矩陣R，再建立故障與征兆的模糊關(guān)系方程。另一種方法先建立故障與征兆的模糊規(guī)則庫，再進(jìn)行模糊邏輯推理的診斷過程，這是一種基于知識(shí)處理的診斷方法。（4）基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷方法人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)是由大量簡單處理單元廣泛連接而成的復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，具有學(xué)習(xí)能力，自適應(yīng)能力，非線性逼近能力等。故障診斷的任務(wù)從映射角度看就是從征兆到故障類型的映射。用ANN技術(shù)處理故障診斷問題，不僅能進(jìn)行復(fù)雜故障診斷模式的識(shí)別，還能進(jìn)行故障嚴(yán)重性評(píng)估和故障預(yù)測，由于ANN能自動(dòng)獲取診斷知識(shí)，使診斷系統(tǒng)具有

27、自適應(yīng)能力。將ANN應(yīng)用于電機(jī)設(shè)備故障診斷是當(dāng)前電機(jī)設(shè)備故障診斷的熱點(diǎn)之一。1.3電動(dòng)機(jī)的保護(hù)1.3.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展與當(dāng)代新興科學(xué)技術(shù)相比，電動(dòng)機(jī)保護(hù)是相當(dāng)古老了，然而它是理論與實(shí)踐并重的科學(xué)技術(shù)，又與電力系統(tǒng)的發(fā)展息息相關(guān)。它以電力系統(tǒng)的需要作為發(fā)展源泉，同時(shí)又不斷吸取相關(guān)的科學(xué)技術(shù)中出現(xiàn)的新成就作為發(fā)展的手段?？偟膩碚f，電動(dòng)機(jī)保護(hù)技術(shù)的發(fā)展可以概括為三個(gè)階段，即機(jī)電式、半導(dǎo)體式、微機(jī)式。傳統(tǒng)的中小型電動(dòng)機(jī)其保護(hù)屬于機(jī)電式，主要采用熔斷器、接觸器和斷路器及熱繼電器的組合，其配置方式基本分為4種類型:l)熔斷器交流接觸器一熱繼電器；2)斷路器交流接觸器熱繼電器；3)熔斷器一斷路器；4)

28、熔斷器斷路器交流接觸器熱繼電器。其中采用熔斷器及熱繼電器的電動(dòng)機(jī)保護(hù)應(yīng)該說是最廉價(jià)的，且是最容易掌握的一種方式，但當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障或熔絲選擇不當(dāng)?shù)仍蚴谷蹟嗥?或保險(xiǎn)絲)一相熔斷時(shí)就會(huì)便電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行而使事故進(jìn)一步擴(kuò)大，造成電動(dòng)機(jī)燒毀。為解決使用機(jī)電式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器件所保護(hù)的電機(jī)燒壞嚴(yán)重的問題，致力于電動(dòng)機(jī)保護(hù)的專家和科技工作者利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，從多功能集成化方面努力，研制和推出了一批新型的電子模擬式保護(hù)器。但由于它的抗干擾能力差，動(dòng)作特性與電動(dòng)機(jī)熱曲線不協(xié)調(diào)，反時(shí)限特性并不明顯優(yōu)于熱繼電器，容易造成拒動(dòng)或誤動(dòng)，影響產(chǎn)品的性能及質(zhì)量，所以電子式電機(jī)保護(hù)器在國內(nèi)外均未能推廣。1969年，美國西

29、屋公司的C.D.Rockeffeller等研制出第一套比較完整的用于現(xiàn)場計(jì)算機(jī)保護(hù)樣機(jī)，標(biāo)志著繼電保護(hù)技術(shù)己經(jīng)進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時(shí)代。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)(特別是單片機(jī)技術(shù))的發(fā)展，微機(jī)保護(hù)更趨智能化、單元化、在線化。在我國，微機(jī)保護(hù)的研究主要集中在線路保護(hù)，微機(jī)元件保護(hù)的研究工作稍晚于線路保護(hù)，但也主要集中在諸如母線保護(hù)裝置、變壓器保護(hù)裝置、發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置、大型發(fā)電機(jī)一變壓器組的成套微機(jī)保護(hù)裝置。直到90年代以后，微處理器才開始進(jìn)入電動(dòng)機(jī)保護(hù)領(lǐng)域8。利用微處理器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)保護(hù)的多功能化和智能化已成為今后發(fā)展的方向，它將不斷地從相關(guān)科學(xué)技術(shù)中取得的最漸成果發(fā)展和完善自身。1.3.2電動(dòng)機(jī)保護(hù)方法電動(dòng)機(jī)

30、保護(hù)方法主要有：（1）傳統(tǒng)的繼電保護(hù)方式熱繼電器在保護(hù)電動(dòng)機(jī)過載方面除了具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)外，還有自身的發(fā)熱元件，但是熱繼電器作為傳統(tǒng)的保護(hù)方式，在保護(hù)電動(dòng)機(jī)過載方面有保護(hù)時(shí)滯和對(duì)輕微過載與堵轉(zhuǎn)保護(hù)欠佳的缺點(diǎn)，因而容易導(dǎo)致長期輕微過載運(yùn)行使電機(jī)繞組產(chǎn)生熱積累，而使得繞組絕緣老化造成電機(jī)損壞。另外，由于原材料及工藝水平的落后等原因還造成了熱繼電器性能的不穩(wěn)定13。（2）模擬電子式保護(hù)我國電子式保護(hù)是由晶體管型發(fā)展至集成電路型，其功能的設(shè)置基本滿足電動(dòng)機(jī)保護(hù)的要求，如過載保護(hù)、斷相保護(hù)等，其原理大都是采集三相電流經(jīng)電流電壓變換器取出電壓信號(hào)，經(jīng)整流濾波送至鑒幅電路。但是這些電機(jī)

31、保護(hù)器普遍存在的問題是:抗干擾能力差，動(dòng)作特性與電動(dòng)機(jī)熱曲線不協(xié)調(diào)，反時(shí)限特性并不明顯優(yōu)于熱繼電器，容易造成拒動(dòng)或誤動(dòng)，影響產(chǎn)品的性能及質(zhì)量14。（3）微機(jī)式保護(hù)方式電動(dòng)機(jī)的微機(jī)保護(hù)技術(shù)的特點(diǎn)是數(shù)字化、智能化以及多功能化，其發(fā)展具有廣闊的前景。其特點(diǎn)主要有：保護(hù)性能最佳化；整定技術(shù)自動(dòng)化、在線化；使用簡便化、功能完善化。1.4本文研究的主要內(nèi)容通過對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)及其發(fā)展?fàn)顩r的分析與研究，在廣泛閱讀相關(guān)文獻(xiàn)與借鑒前人診斷技術(shù)成果的基礎(chǔ)上，對(duì)電動(dòng)機(jī)的各種故障形式進(jìn)行分析，同時(shí)提出了故障診斷的方法及相應(yīng)故障的保護(hù)措施。主要的具體工作如下：熟悉電動(dòng)機(jī)故障診斷與保護(hù)的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，掌握了三相

32、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理；建立該電機(jī)的物理模型及數(shù)學(xué)模型。根據(jù)電動(dòng)機(jī)故障可將其分為兩部分并采取相應(yīng)的診斷方法。機(jī)械故障的檢測方法是首先根據(jù)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，然后結(jié)合長期工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)以及查閱電機(jī)故障檢修方面的書籍來確定故障的原因，然后對(duì)其進(jìn)行修理；電氣故障的檢測方法是可對(duì)其轉(zhuǎn)子、定子各相應(yīng)部分的工作電流、電壓實(shí)行不間斷的監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)保護(hù)裝置自動(dòng)啟用，從而可以防止出現(xiàn)故障進(jìn)一步擴(kuò)大的現(xiàn)象發(fā)生。電動(dòng)機(jī)的故障保護(hù)。提出電動(dòng)機(jī)部分電氣故障相應(yīng)的保護(hù)措施，如過壓、欠壓、缺相等故障。建立三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的仿真模型并對(duì)故障進(jìn)行分析。- 6 -河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)2

33、三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、成本低廉、運(yùn)行維護(hù)方便、效率較高、適用的工作特性，而廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、冶金、紡織、化工、交通運(yùn)輸?shù)雀餍懈鳂I(yè)，是一種量大面廣的機(jī)電一體化動(dòng)力設(shè)備，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起著十分重要的作用。但是，電動(dòng)機(jī)的故障論斷及保護(hù)問題長期以來未能得到很好的解決，燒毀電動(dòng)機(jī)繞組的事故時(shí)有發(fā)生。而電機(jī)故障和故障診斷技術(shù)，都是與電機(jī)的工作原理，運(yùn)行方式，具體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，所以要想對(duì)它作故障診斷必須進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理以及電機(jī)故障機(jī)理分析。2.1三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是由兩個(gè)基本部分組成，靜止部分稱為定子，轉(zhuǎn)動(dòng)部分稱為轉(zhuǎn)子。在轉(zhuǎn)子和定子之間有一定

34、的氣隙。2.1.1 定子 三相電動(dòng)感應(yīng)機(jī)的定子由三部分組成：定子定子鐵心由厚度為0.5mm的，相互絕緣的硅鋼片疊成，硅鋼片內(nèi)圓上有均勻分布的槽，其作用是嵌放定子三相繞組AX、BY、CZ。定子繞組三組用漆包線繞制好的，對(duì)稱地嵌入定子鐵心槽內(nèi)的相同的線圈。這三相繞組可接成星形或三角形。機(jī)座機(jī)座用鑄鐵或鑄鋼制成，其作用是固定鐵心和繞組2.1.2 轉(zhuǎn)子三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由三部分組成：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心由厚度為0.5mm的，相互絕緣的硅鋼片疊成，硅鋼片外圓上有均勻分布的槽，其作用是嵌放轉(zhuǎn)子三相繞組。轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組有兩種形式：鼠籠式 - 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。繞線式 - 繞線式異步電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸上加機(jī)械負(fù)載鼠

35、籠式電動(dòng)機(jī)由于構(gòu)造簡單，價(jià)格低廉，工作可靠，使用方便，成為了生產(chǎn)上應(yīng)用得最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。為了保證轉(zhuǎn)子能夠自由旋轉(zhuǎn)，在定子與轉(zhuǎn)子之間必須留有一定的空氣隙，中小型電動(dòng)機(jī)的空氣隙約在0.21.0mm之間。2.2三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作原理旋轉(zhuǎn)電機(jī)是一種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的機(jī)械裝置，其中電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換成為機(jī)械能。電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換都基于以下兩個(gè)基本定律：(1)法拉第楞次定律（感應(yīng)電動(dòng)勢定律）當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)切割磁力線時(shí)，在導(dǎo)體兩端必然會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢e，感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度V、導(dǎo)體的長度L以及磁場的磁感強(qiáng)度B成正比，即為： （2-1）式中：e導(dǎo)體內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢，單位為V；B磁場的磁感強(qiáng)度，

36、單位為T；L導(dǎo)體在磁場范圍以內(nèi)的有效長度，單位為m；V導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度，單位為ms。(2)電磁力定律（安培力）載流導(dǎo)體在磁場中必然會(huì)受到電磁力的作用，電磁力的大小與導(dǎo)體所載電流I、磁場的磁感強(qiáng)度B以及導(dǎo)體長度L成正比，即為： （2-2）式中：F電磁力，單位為N；B磁場的磁感強(qiáng)度，單位為T；I導(dǎo)體中的電流，單位為A；L導(dǎo)體在磁場范圍以內(nèi)的有效長度，單位為m。三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作原理，就是電動(dòng)機(jī)的定子三相繞組通以三相交流電流時(shí)，在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場切割定、轉(zhuǎn)子繞組而分別在定、轉(zhuǎn)子繞組中感生電動(dòng)勢。轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢在自成閉合回路的轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生電流。轉(zhuǎn)子電流與氣隙中基波磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使

37、轉(zhuǎn)子拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)1?；\型與繞線型只是在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上不同，它們的工作原理是一樣的。電動(dòng)機(jī)定子三相繞組U1U2、V1V2、W1W2可以聯(lián)結(jié)成星形也可以聯(lián)結(jié)成三角形，它們的結(jié)構(gòu)如圖2-1:圖2-1電動(dòng)機(jī)定子三相繞組不妨設(shè)定子繞組以星形聯(lián)結(jié)接在三相電源上，則繞組中的電流為三相對(duì)稱電流 （2-3） （2-4） （2-5） Error! No bookmark name given.其波形如圖2-2所示:圖2-2三相電流波形由于我們通入的三相電流是交變的，所以它們的合成磁場隨著電流的交變而在空間不斷地旋轉(zhuǎn)，形成了如圖2-3所示旋轉(zhuǎn)磁場:圖2-3三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場由于旋轉(zhuǎn)磁場要切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，便在磁場中感

38、應(yīng)出如圖2-4所示的電動(dòng)勢和電流:圖2-4轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)原理圖電動(dòng)勢的方向可由右手規(guī)則確定。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用便產(chǎn)生電磁力F施加于導(dǎo)體上。電磁力F的方向可由左手定則確定。由電磁力產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與磁場的方向相同，而磁場旋轉(zhuǎn)的方向與通入繞組的三相電流的相序有關(guān)。如果將聯(lián)接三相電源的三相繞組端子中的任意兩相對(duì)調(diào)，就可以改變轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向。2.3三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的物理模型研究三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的時(shí)，通常作如下的假設(shè)(也就是所謂理想電機(jī)):1)忽略空間諧波，設(shè)三相繞組對(duì)稱(在空間互差120電角度)即產(chǎn)生的磁動(dòng)勢沿氣隙圓周按正弦規(guī)律分布； 2)忽略磁路飽和、剩磁、磁

39、滯和渦流，各繞組的自感和互感都是恒定的; 3)不考慮溫度變化對(duì)繞組電阻的影響; 4)電機(jī)結(jié)構(gòu)對(duì)直軸和交軸都是對(duì)稱的; 5)不計(jì)定、轉(zhuǎn)子表面子齒槽的影響。三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子是繞線型還是籠型的，都將它等效成繞線轉(zhuǎn)子，并折算到定子側(cè)，折算后的每相繞組匝數(shù)都相等。三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的物理模型如圖25。從圖中可以看出，定子繞組都是對(duì)稱放置的，即A、B、C三相繞組的軸線在空間上互差120，因此三相繞組各自產(chǎn)生的基波磁勢在空間相隔120。此外對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，三相電流對(duì)稱，在時(shí)間相位上互差120，因此A、B、C所產(chǎn)生的三個(gè)脈振磁勢在時(shí)間上互差120。以A軸為參考坐標(biāo)軸，轉(zhuǎn)子繞組軸線a，b，c隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子a軸和定子

40、A軸間的電角度為空間角位移變量。并規(guī)定各繞組電壓、電流、磁鏈的正方向符合電動(dòng)機(jī)慣例和右手螺旋定則。 圖25三相感應(yīng)電機(jī)的物理模型2.4三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型2.4.1同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，其大小取決于電流頻率（）和磁場的極對(duì)數(shù)（）關(guān)系如下 （2-6） 通過以上對(duì)電動(dòng)機(jī)工作原理分析可知，電動(dòng)機(jī)的工作原理都是基于電磁理論，其主要由電路(繞組)和磁路(鐵心)兩大部分組成。異步電動(dòng)機(jī)的定子磁場是由一個(gè)三相交流電產(chǎn)生的與電網(wǎng)頻率同步的。其轉(zhuǎn)子上設(shè)置的是一個(gè)短路的繞組，當(dāng)定子旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體時(shí)，即在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感生電流，并建立一個(gè)轉(zhuǎn)子磁場。由于定、轉(zhuǎn)子磁場相互作

41、用產(chǎn)生了電磁轉(zhuǎn)矩，其轉(zhuǎn)子軸上就輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩。并且因轉(zhuǎn)子磁場是由定子磁場切割感應(yīng)而生，因而轉(zhuǎn)子磁場和定子旋轉(zhuǎn)磁場不是同步的，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n必然小于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，它們之差稱為轉(zhuǎn)差速度。轉(zhuǎn)差速度除以同步速度的百分?jǐn)?shù)來表示時(shí)稱為轉(zhuǎn)差率S: （2-7）一般感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率約為1%-9%1。2.4.2三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢和磁場（1）空載運(yùn)行時(shí)的磁動(dòng)勢和磁場空載運(yùn)行時(shí)的磁動(dòng)勢 空載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速非常接近于同步轉(zhuǎn)速，此時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場“切割”轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的相對(duì)速度接近于零，所以轉(zhuǎn)子電流很小，可近似認(rèn)為電流為零。因此空載運(yùn)行時(shí)，定子磁動(dòng)勢基本上就是產(chǎn)生氣隙主磁場的激磁磁動(dòng)勢，空載時(shí)的定子電流就近似等于激

42、磁電流4。主磁通和激磁阻抗 氣隙中的主磁場以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，主磁通將在定子繞組中感生電動(dòng)勢 （2-8）式中：基波磁動(dòng)勢的繞組因數(shù)；定子電流頻率；定子繞組匝數(shù)。 主磁通是通過氣隙并同時(shí)與定、轉(zhuǎn)子繞組相交鏈的磁通，主要經(jīng)過的磁路包括氣隙、定子齒、定子軛、轉(zhuǎn)子齒、轉(zhuǎn)子軛等五部分。若主磁路的磁化曲線在額定電壓附近用一條線性化的磁化曲線去代替，則主磁通將與激磁電流成正比，此時(shí)與就有下列關(guān)系： （2-9）式中：激磁阻抗；激磁電抗，它是表征主磁路的等效電抗；激磁電阻，表征鐵芯損耗的一個(gè)等效電阻。定子漏磁通和定子漏抗 除主磁通外，定子電流還將產(chǎn)生僅與定子繞組交鏈而不進(jìn)入轉(zhuǎn)子的定子漏磁通，根據(jù)所經(jīng)路徑的不同，定

43、子漏磁通又可分為槽漏磁、端部漏磁和諧波漏磁等三部分。定子漏磁通將在定子繞組中感應(yīng)漏磁電動(dòng)機(jī)勢 （2-10）式中：定子電流；定子一相的漏磁電抗，簡稱定子漏抗。（2）負(fù)載運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢和磁動(dòng)勢方程轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢 當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶上負(fù)載時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速將從空載轉(zhuǎn)速下降到轉(zhuǎn)速n，與此同時(shí)，轉(zhuǎn)子電流將增大。設(shè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n，則定子旋轉(zhuǎn)磁場將以的相對(duì)速度“切割”轉(zhuǎn)子繞組，此時(shí)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢和電流的頻率應(yīng)為: （2-11） 轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為， （2-12）而轉(zhuǎn)子本身又在以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)，因此從定子側(cè)觀察時(shí)，在空間的轉(zhuǎn)速應(yīng)為 （2-13） 上式表明，無論轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速是多少，轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢在空間的轉(zhuǎn)速

44、總是等于同步轉(zhuǎn)速，并與定子磁動(dòng)勢保持相對(duì)靜止。定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢保持相對(duì)靜止是產(chǎn)生恒定電磁轉(zhuǎn)矩的必要條件。轉(zhuǎn)子反應(yīng) 負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢的基波對(duì)氣隙磁場的影響，稱為轉(zhuǎn)子反應(yīng)。轉(zhuǎn)子反應(yīng)有兩個(gè)作用，一是使氣隙磁場的大小和空間相位發(fā)生變化，從而引起定子感應(yīng)電動(dòng)勢和定子電流的變化。另一個(gè)作用是，轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢與主磁場相互作用，產(chǎn)生所需要的電磁轉(zhuǎn)矩，以帶動(dòng)軸上的機(jī)械負(fù)載。負(fù)載時(shí)的磁動(dòng)勢方程 負(fù)載時(shí)，定子磁動(dòng)勢可以分為兩部分：一部分是產(chǎn)生主磁通的激磁磁動(dòng)勢，另一部分是抵消轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢的負(fù)載分量，有或，這說明負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)的激磁磁動(dòng)勢是定、轉(zhuǎn)子繞組的合成磁動(dòng)勢。2.4.3 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電壓方程（1）定子電壓方程 根據(jù)基

45、爾霍夫定律，定子每相所加的電源電壓應(yīng)當(dāng)?shù)扔谠撾妱?dòng)勢的負(fù)值加上定子電流所產(chǎn)生的漏阻抗壓降。由于三相對(duì)稱，故僅需分析其中一相，于是定子的電壓方程為： （2-14）式中：、分別為定子每相的電阻和漏抗；而。（2）轉(zhuǎn)子電壓方程 氣隙主磁場除在定子繞組內(nèi)感生電動(dòng)勢外，還將在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感生轉(zhuǎn)差頻率為的電動(dòng)勢 （2-15）當(dāng)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子每相感應(yīng)電動(dòng)勢為。2.4.4 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程（1）功率方程，電磁功率和轉(zhuǎn)換功率圖2-6 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的T形形等效電路圖 從T形等效電路如圖2-6可見，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)從電源輸入的電功率為，其中一小部分將消耗于定子繞組的電阻變成銅耗，一小部分將消耗于定子鐵心變?yōu)?/p>

46、鐵耗；余下的大部分功率將借助于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的作用，從定子通過氣隙傳送到轉(zhuǎn)子，這部分功率稱為電磁功率，用表示。寫成方程式時(shí)有： （2-16）式中：；為功率因數(shù)角。 正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率很小，轉(zhuǎn)子中磁通的變化頻率很低，通常僅13Hz，所以轉(zhuǎn)子的鐵耗一般可略去不計(jì)。因此，從傳送到轉(zhuǎn)子的電磁功率中扣除轉(zhuǎn)子銅耗后，可得轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的總機(jī)械功率（即轉(zhuǎn)換功率），其中：， （2-17）用電磁功率表示時(shí)，上式亦可以改定成：， （2-18） 上式說明：傳送到轉(zhuǎn)子的電磁功率中，部分變?yōu)檗D(zhuǎn)子銅耗，部分轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率。由于轉(zhuǎn)子銅耗等于，所以它亦稱為轉(zhuǎn)差功率。 最后從中再扣除轉(zhuǎn)子的機(jī)械損耗和雜散損耗，可得軸上的機(jī)械功率，即： （2-19） 在小型籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中，滿載時(shí)的雜散損耗可達(dá)輸出功率的1%3%；在大型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中，可取為輸出功率的0.5%。的大小與槽配合、槽開口、氣隙大小和制造工藝有關(guān)。（2）轉(zhuǎn)矩方程和電磁轉(zhuǎn)矩 把轉(zhuǎn)子的輸出功率方程除以機(jī)械角速度，可得轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩方程： （2