第9章 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本理論

1、 電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) 第第9章章 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本理論三相異步電動(dòng)機(jī)的基本理論 2 內(nèi)容內(nèi)容 9.3 9.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的三相異步電動(dòng)機(jī)的折算、等效電路和相量圖折算、等效電路和相量圖 9.1 9.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行 9.2 9.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載運(yùn)行 9.4 9.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式 9.5 9.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 9.6 9.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)測(cè)定三相異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)測(cè)定 3 掌握異步電動(dòng)機(jī)空載和負(fù)載時(shí)的電磁關(guān)系。掌握異步電動(dòng)機(jī)空載

2、和負(fù)載時(shí)的電磁關(guān)系。 掌握轉(zhuǎn)子頻率折算和繞組折算的原則、物理本質(zhì)和折算關(guān)系。掌握轉(zhuǎn)子頻率折算和繞組折算的原則、物理本質(zhì)和折算關(guān)系。 掌握異步電動(dòng)機(jī)的等效電路及各參數(shù)的物理意義。掌握異步電動(dòng)機(jī)的等效電路及各參數(shù)的物理意義。 掌握異步電動(dòng)機(jī)的功率平衡關(guān)系、電磁功率和總機(jī)械功率的物理意義。掌握異步電動(dòng)機(jī)的功率平衡關(guān)系、電磁功率和總機(jī)械功率的物理意義。 掌握功率和損耗計(jì)算式，電磁功率、轉(zhuǎn)子銅耗、總機(jī)械功率之間關(guān)系。掌握功率和損耗計(jì)算式，電磁功率、轉(zhuǎn)子銅耗、總機(jī)械功率之間關(guān)系。 掌握轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系、轉(zhuǎn)矩特性、電壓與轉(zhuǎn)子電阻對(duì)轉(zhuǎn)矩特性的影響。掌握轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系、轉(zhuǎn)矩特性、電壓與轉(zhuǎn)子電阻對(duì)轉(zhuǎn)矩特性的影響。 掌握

3、異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)測(cè)定方法。掌握異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)測(cè)定方法。 要求要求 9.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行 空載運(yùn)行：定子接三相電源，轉(zhuǎn)軸不帶機(jī)械負(fù)載?？蛰d運(yùn)行：定子接三相電源，轉(zhuǎn)軸不帶機(jī)械負(fù)載。 一、空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系 1主磁通主磁通和漏磁通和漏磁通 (1)(1)主磁通主磁通 0 w v u i i i 來源：定子來源：定子（旋轉(zhuǎn)）旋轉(zhuǎn)） 01( F 路徑：路徑：定子鐵心氣隙轉(zhuǎn)子鐵心氣隙定子鐵心定子鐵心氣隙轉(zhuǎn)子鐵心氣隙定子鐵心 作用：同時(shí)交鏈定、轉(zhuǎn)子繞組，在定、轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。作用：同時(shí)交鏈定、轉(zhuǎn)子繞組，在定、轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，與定子磁場(chǎng)作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)

4、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，與定子磁場(chǎng)作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)， 將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出。主磁通起能量傳遞與轉(zhuǎn)換的媒介作用。將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出。主磁通起能量傳遞與轉(zhuǎn)換的媒介作用。 槽漏磁通槽漏磁通 端部漏磁通端部漏磁通 （2）漏磁通）漏磁通 漏磁通僅在繞組上產(chǎn)生漏電動(dòng)勢(shì)，起電抗壓降作用，不起能量傳遞與轉(zhuǎn)換作用。漏磁通僅在繞組上產(chǎn)生漏電動(dòng)勢(shì)，起電抗壓降作用，不起能量傳遞與轉(zhuǎn)換作用。 槽部漏磁通槽部漏磁通 端部漏磁通端部漏磁通 諧波漏磁通諧波漏磁通 繞組電流還產(chǎn)生一部分漏磁通繞組電流還產(chǎn)生一部分漏磁通: 諧波漏磁通：由諧波磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，諧波磁通對(duì)轉(zhuǎn)子并不產(chǎn)生有效轉(zhuǎn)矩，屬于漏磁通。諧波

5、漏磁通：由諧波磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，諧波磁通對(duì)轉(zhuǎn)子并不產(chǎn)生有效轉(zhuǎn)矩，屬于漏磁通。 9.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行 2空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系 3空載電流與空載磁動(dòng)勢(shì) )( 1 nn （旋轉(zhuǎn)） ar III 000 += （1 1）空載電流：）空載電流： 有功分量，用來供給鐵損耗有功分量，用來供給鐵損耗。 r I0 a I0 無功分量，用來產(chǎn)生主磁通。無功分量，用來產(chǎn)生主磁通。 rar IIII 0000 , 即空載電流基本上為一無功性質(zhì)的電流。即空載電流基本上為一無功性質(zhì)的電流。 N II)%102( 0 變壓器：變壓器： N II)%5030( 0 異步機(jī)：異步機(jī)：（主磁路存在氣隙）（主磁路存在氣隙）

6、9.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行 二、空載運(yùn)行時(shí)的電壓方程式和等效電路 10111 +=RIEEU )+(+= 11011 jXRIEU 各參數(shù)性質(zhì)與變壓器相同，但由于異步電機(jī)有氣隙，各參數(shù)性質(zhì)與變壓器相同，但由于異步電機(jī)有氣隙， 故勵(lì)磁阻抗比變壓器要小，而漏電抗比變壓器要大。故勵(lì)磁阻抗比變壓器要小，而漏電抗比變壓器要大。 0 w111 0 9.0 2 =I p kNm F 幅值：幅值： 定子一相定子一相 電壓方程電壓方程 與變壓與變壓 器類似器類似 0w1111 44.4= kNfjE )+(= mm0m01 jXRIZIE 101 =XI jE （2）空載磁動(dòng)勢(shì)：）空載磁動(dòng)勢(shì)： 空載磁動(dòng)勢(shì)

7、是定子三相空載電流產(chǎn)生的基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，主要用來產(chǎn)生主磁通，空載磁動(dòng)勢(shì)是定子三相空載電流產(chǎn)生的基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，主要用來產(chǎn)生主磁通， 稱為勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)。稱為勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)。 0,0, 221 IEnn 故轉(zhuǎn)子不產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)。故轉(zhuǎn)子不產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)?？蛰d時(shí)空載時(shí) 9.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行 9.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載運(yùn)行 負(fù)載運(yùn)行：定子接三相電源，轉(zhuǎn)軸帶上機(jī)械負(fù)載。負(fù)載運(yùn)行：定子接三相電源，轉(zhuǎn)軸帶上機(jī)械負(fù)載。 一、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系 負(fù)載后負(fù)載后 2221 )(FIEnnn s 2 2 w2 2 2 9.0 2 =I p kNm F 12 FF 與 同方向同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，共同產(chǎn)生主磁通同方向同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，

8、共同產(chǎn)生主磁通: 0210 +=FFF F 電磁關(guān)系與 變壓器類似 二、轉(zhuǎn)子繞組各電磁量的特點(diǎn) 1轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率 1 1 1 11 2 = 60 )( = 60 )( =sf pn n nnnnp f 轉(zhuǎn)子頻率與轉(zhuǎn)差率成正轉(zhuǎn)子頻率與轉(zhuǎn)差率成正 比，與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速有關(guān)比，與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速有關(guān) 額定運(yùn)行：額定運(yùn)行：s = 0.010.06， f2 = 0.53 Hz。 2轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 0w2222 44.4=kNfE s （轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)）（轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)） 02w212 44.4=kNfE（不轉(zhuǎn)時(shí)）（不轉(zhuǎn)時(shí)） 22 =sEE s 3轉(zhuǎn)子繞組的漏電抗 222 2=LfX s （轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)）（轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)） 212

9、2=LfX （不轉(zhuǎn)時(shí)）（不轉(zhuǎn)時(shí)） 22 =sXX s 轉(zhuǎn)子量轉(zhuǎn)子量 f2 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s（轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速n）有關(guān)，）有關(guān)， 故故 s 是異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)是異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè) 可見可見: s E2 s X2 均與均與 重要參數(shù)。重要參數(shù)。 起動(dòng)瞬間：起動(dòng)瞬間：n = 0， s = 1， f2 = fl = 50Hz； 空載運(yùn)行：空載運(yùn)行：n n1，s 0， f2 0； 9.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載運(yùn)行 4轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)的性質(zhì) 2 2 w2 2 2 9.0 2 =I p kNm F （1）F2是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。 幅值為：幅值為： （2 2）F2與與F1轉(zhuǎn)向相同轉(zhuǎn)向相同 因?yàn)橐驗(yàn)镕2轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)

10、向與轉(zhuǎn)子電流相序一致，轉(zhuǎn)子電流相序與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向一致。轉(zhuǎn)子電流相序一致，轉(zhuǎn)子電流相序與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向一致。 轉(zhuǎn)子多相對(duì)稱繞組流過多相對(duì)稱感應(yīng)電流，將產(chǎn)生基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。轉(zhuǎn)子多相對(duì)稱繞組流過多相對(duì)稱感應(yīng)電流，將產(chǎn)生基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。 （3 3）F2與與F1轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速相同相同 p f n 1 1 60 = F1相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)速為：相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)速為： F2相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為：相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為：nnsn p sf p f n 11 12 2 = 60 = 60 = 112 =)(+=+nnnnnnF2相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)速為：相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)速為： 可見，無論轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速怎樣變化，定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)總是以可見，

11、無論轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速怎樣變化，定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)總是以 同速、同向在空間旋轉(zhuǎn)，兩者在空間保持相對(duì)靜止。同速、同向在空間旋轉(zhuǎn)，兩者在空間保持相對(duì)靜止。 9.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載運(yùn)行 三、負(fù)載時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式 因?yàn)橐驗(yàn)閁1不變，不變， 0 基本不變基本不變: 得得 210 +=F FF FF F () L10201 +=+=F FF FF FF FF F 21 =F FF F L 0 F F 勵(lì)磁分量勵(lì)磁分量 用來產(chǎn)生主磁通。用來產(chǎn)生主磁通。 負(fù)載分量負(fù)載分量 用來抵消用來抵消F2對(duì)主磁通的影響。對(duì)主磁通的影響。 2 2w22 1 w111 0 w111 9.0 2 +9.0 2 =9.0 2 I p

12、 kNm I p kNm I p kNm 210 1 +=I k II i 222 w111 = w i kNm kNm k電流變比：電流變比： L i III k II 10201 +=) 1 (+= i L k I I 2 1 = 定子電流負(fù)載分量：定子電流負(fù)載分量： 氣隙主磁通氣隙主磁通 0 空載時(shí)空載時(shí)僅由定子勵(lì)磁僅由定子勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì) 0 F F單獨(dú)產(chǎn)生。單獨(dú)產(chǎn)生。 負(fù)載時(shí)負(fù)載時(shí)由定、轉(zhuǎn)子由定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì) 1 F F、 2 F F共同產(chǎn)生。共同產(chǎn)生。 用用 電電 流流 表表 示示 9.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載運(yùn)行 四、負(fù)載時(shí)的電壓方程式和等效電路 1定子電壓方程式 111 1

13、111 11111 += )+(+= += ZIE jXRIE RIEEU 2轉(zhuǎn)子電壓方程式 2222 =+RIEE s )+(= 2222 jsXRIEs )=( 222S XI jE )=( 111 XI jE sss ZIjXRIE 222222 =)+(= 9.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載運(yùn)行 3定、轉(zhuǎn)子等效電路 )+(= 1 += )+(=0 )+(+= 01 210 2222 11111 mm i ss jXRIE I k II jXRIE jXRIEU 定子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)： 磁動(dòng)勢(shì)平衡方程： 轉(zhuǎn)子電壓方程： 定子電壓方程： 描述異步電動(dòng)機(jī)描述異步電動(dòng)機(jī) 運(yùn)行的一組方程運(yùn)行的一組方程 注意

14、：注意：定、轉(zhuǎn)子電路的頻率、定、轉(zhuǎn)子電路的頻率、 相數(shù)、繞組的有效匝數(shù)不同。相數(shù)、繞組的有效匝數(shù)不同。 若將方程若將方程3，4體現(xiàn)在電路中，體現(xiàn)在電路中， 則可得到等效電路，為此需要?jiǎng)t可得到等效電路，為此需要 對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行頻率和繞組折算。對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行頻率和繞組折算。 由方程由方程1，2可得定、轉(zhuǎn)子電路：可得定、轉(zhuǎn)子電路： 9.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載運(yùn)行 9.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的折算、等效電路和相量圖 一、折算問題的提出和折算的原則 1折算問題的提出折算問題的提出 定、轉(zhuǎn)子電路是有磁耦合的兩個(gè)分離的電路定、轉(zhuǎn)子電路是有磁耦合的兩個(gè)分離的電路, 定、轉(zhuǎn)子電路的頻率不等、繞組不同（相數(shù)、匝數(shù)、繞組系數(shù)

15、不同）。定、轉(zhuǎn)子電路的頻率不等、繞組不同（相數(shù)、匝數(shù)、繞組系數(shù)不同）。 為了得到一個(gè)整體的等效電路，必須對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行為了得到一個(gè)整體的等效電路，必須對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行頻率頻率和和繞組繞組折算。折算。 2折算原則折算原則 折算前后應(yīng)保持轉(zhuǎn)子折算前后應(yīng)保持轉(zhuǎn)子 產(chǎn)生的電磁效應(yīng)不變產(chǎn)生的電磁效應(yīng)不變 （1 1）保持）保持轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì) 不變；不變； 2 F F （2 2）保持轉(zhuǎn)子電路的功率和損耗不變。）保持轉(zhuǎn)子電路的功率和損耗不變。 二、轉(zhuǎn)子折算 1轉(zhuǎn)子頻率折算 目的目的: 使使轉(zhuǎn)子頻率與定子頻率相等，即轉(zhuǎn)子頻率與定子頻率相等，即 f2 = f1 實(shí)質(zhì)：實(shí)質(zhì)：把旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子把旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子 等效成等效成 靜止

16、的轉(zhuǎn)子。靜止的轉(zhuǎn)子。 原則原則：保持保持F2大小和性質(zhì)大小和性質(zhì)不變，即同轉(zhuǎn)速、同轉(zhuǎn)向、同幅值、同相位。不變，即同轉(zhuǎn)速、同轉(zhuǎn)向、同幅值、同相位。 2 I 因?yàn)?，無論轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)還是靜止，因?yàn)椋瑹o論轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)還是靜止，F(xiàn)2 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向不發(fā)生變化。轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向不發(fā)生變化。 所以，只要保持所以，只要保持F2的幅值和相位不變即可，即保持的幅值和相位不變即可，即保持 大小和相位不變。大小和相位不變。 22 2 22 2 2 + = + = jsXR Es jXR E I s s 2 2 2 2 + = jX s R E I 分子分母同除以分子分母同除以S S ( (各量頻率為各量頻率為f2 2) ) ( (

17、各量頻率為各量頻率為 f1) ) 頻率折算頻率折算 ( (轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)) )( (轉(zhuǎn)子靜止轉(zhuǎn)子靜止) ) 等等 效效 成成 9.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的折算、等效電路和相量圖 轉(zhuǎn)子每相電阻為轉(zhuǎn)子每相電阻為R2 、以轉(zhuǎn)差率、以轉(zhuǎn)差率 s 旋轉(zhuǎn)的異步電動(dòng)機(jī)，旋轉(zhuǎn)的異步電動(dòng)機(jī)， 可以用轉(zhuǎn)子每相電阻為可以用轉(zhuǎn)子每相電阻為 R2/s 的靜止電動(dòng)機(jī)來等效。的靜止電動(dòng)機(jī)來等效。 22 2 1 +=R s s R s R 2 1 R s s ，也可以說，只要在轉(zhuǎn)子每相繞組中串入一個(gè)附加電阻，也可以說，只要在轉(zhuǎn)子每相繞組中串入一個(gè)附加電阻 即可用靜止的轉(zhuǎn)子來等效旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。即可用靜止的轉(zhuǎn)子來等效旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。 轉(zhuǎn)

18、子頻率轉(zhuǎn)子頻率 折算后的折算后的 等效電路等效電路 可以得出由 22 2 22 2 22 2 2 +/ = + = + = jXsR E jsXR Es jXR E I s s 9.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的折算、等效電路和相量圖 2 1 R s s 附加電阻附加電阻是模擬異步電動(dòng)機(jī)軸上總機(jī)械功率的等效電阻。是模擬異步電動(dòng)機(jī)軸上總機(jī)械功率的等效電阻。 附加電阻附加電阻 的物理意義：的物理意義： 2 2 22 1 R s s Im 消耗在附加電阻上的電功率消耗在附加電阻上的電功率 轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率和轉(zhuǎn)子機(jī)械損耗之和（稱為總機(jī)械功）。轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率和轉(zhuǎn)子機(jī)械損耗之和（稱為總機(jī)械功）。 等于電機(jī)

19、旋轉(zhuǎn)時(shí)等于電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí) )+(= 22222 jXRIEU 轉(zhuǎn)子回路電壓方程式轉(zhuǎn)子回路電壓方程式 222 1 =R s s IU 轉(zhuǎn)子回路的轉(zhuǎn)子回路的“端電壓端電壓” 對(duì)轉(zhuǎn)子頻率折算后：對(duì)轉(zhuǎn)子頻率折算后： 9.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的折算、等效電路和相量圖 2轉(zhuǎn)子繞組折算 目的：目的：使轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相同：使轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相同： m2N2kW2 m1N1kW1 原則原則: 保持保持F2 不變，轉(zhuǎn)子各功率不變。不變，轉(zhuǎn)子各功率不變。 （1）轉(zhuǎn)子電流的折算）轉(zhuǎn)子電流的折算 2 2w22 2 1w11 9.0 2 =9.0 2 I p kNm I p kNm 22 1w11 2w22 2 1 =I

20、 k I kNm kNm I i 根據(jù)折算前后根據(jù)折算前后F2不變?cè)瓌t，得不變?cè)瓌t，得 222 111 = w w i kNm kNm k 電流電流 變比變比 2w2 1w1 = kN kN ke 電壓電壓 變比變比 iek k 阻抗阻抗 變比變比 定義三個(gè)變比：定義三個(gè)變比： 22 1 =I k I i 9.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的折算、等效電路和相量圖 （3）轉(zhuǎn)子漏阻抗的折算）轉(zhuǎn)子漏阻抗的折算 根據(jù)折算前、后轉(zhuǎn)子電阻消耗有功、無功不變?cè)瓌t，得根據(jù)折算前、后轉(zhuǎn)子電阻消耗有功、無功不變?cè)瓌t，得 2 2 222 2 21 =RImRIm 2e2 2 2w22 1w11 1 2 2 2 2 2 1 2

21、 2 =)(=) (=RkkR kNm kNm m m R I I m m R i 2 2 222 2 21 =XImXIm 22 2 2 2 1 2 2 =) (=XkkX I I m m X ie 222221 =IEmIEm 根據(jù)折算前、后轉(zhuǎn)子視在功率不變?cè)瓌t，得根據(jù)折算前、后轉(zhuǎn)子視在功率不變?cè)瓌t，得 （2）轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的折算）轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的折算 22 2w2 1w1 2 21 22 2 = =EkE kN kN E Im Im E e22 =UkU e 同理：同理： 22 =EkE e 22 =RkkR ie22 =XkkX ie 9.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的折算、等效電路和相量圖 經(jīng)過對(duì)轉(zhuǎn)子

22、折算后的等效電路和方程式經(jīng)過對(duì)轉(zhuǎn)子折算后的等效電路和方程式 1 = = )+(= += )+(= )+(+= 222 12 01 210 22222 11111 R s s IU EE jXRIE III X jRIEU jXRIEU mm 轉(zhuǎn)子端電壓： 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)： 定子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)： 磁動(dòng)勢(shì)平衡方程： 轉(zhuǎn)子電壓方程： 定子電壓方程： 9.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的折算、等效電路和相量圖 1 = = )+(= += )+(= )+(+= 222 12 01 210 22222 11111 R s s IU EE jXRIE III X jRIEU jXRIEU mm 轉(zhuǎn)子端電壓： 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

23、： 定子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)： 磁動(dòng)勢(shì)平衡方程： 轉(zhuǎn)子電壓方程： 定子電壓方程： 經(jīng)過對(duì)轉(zhuǎn)子折算后的等效電路和方程式經(jīng)過對(duì)轉(zhuǎn)子折算后的等效電路和方程式 三、等效電路和相量圖 1. T形等效電路形等效電路 = )+(= += 12 01 210 EE jXRIE III mm 9.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的折算、等效電路和相量圖 可見，異步電動(dòng)機(jī)的等效電路與變壓器的等效電路相似。可見，異步電動(dòng)機(jī)的等效電路與變壓器的等效電路相似。 差別：差別：變壓器電路中的負(fù)載為一阻抗，其性質(zhì)由實(shí)際負(fù)載決定。變壓器電路中的負(fù)載為一阻抗，其性質(zhì)由實(shí)際負(fù)載決定。 電動(dòng)機(jī)電路中的負(fù)載為一電阻，因?yàn)樗惠敵鲇泄β?。電?dòng)機(jī)電路中的負(fù)載為

24、一電阻，因?yàn)樗惠敵鲇泄β省?9.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的折算、等效電路和相量圖 （2）空載運(yùn)行時(shí)）空載運(yùn)行時(shí) 功率因數(shù)很低，應(yīng)避免長(zhǎng)期空載或輕載運(yùn)行。功率因數(shù)很低，應(yīng)避免長(zhǎng)期空載或輕載運(yùn)行。 0 2 I 01 II （3）正常運(yùn)行時(shí)）正常運(yùn)行時(shí) S=0.020.06 2 1 R s s 很大，表示從轉(zhuǎn)軸上輸出機(jī)械功率。很大，表示從轉(zhuǎn)軸上輸出機(jī)械功率。 1 nn 2 1 R s s 等效電路近似為等效電路近似為開路狀態(tài)開路狀態(tài)。 分析幾個(gè)特殊運(yùn)行狀態(tài)：分析幾個(gè)特殊運(yùn)行狀態(tài)： （1）堵轉(zhuǎn)或起動(dòng)瞬間）堵轉(zhuǎn)或起動(dòng)瞬間 此時(shí)此時(shí) 很大。長(zhǎng)期堵轉(zhuǎn)運(yùn)行將會(huì)燒毀電動(dòng)機(jī)。很大。長(zhǎng)期堵轉(zhuǎn)運(yùn)行將會(huì)燒毀電動(dòng)機(jī)。 21

25、 II 0=n1=s 0= 1 2 R s s 等效電路處于等效電路處于短路狀態(tài)。短路狀態(tài)。 9.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的折算、等效電路和相量圖 0s 2. 簡(jiǎn)化等效電路簡(jiǎn)化等效電路 與變壓器不同，由于電機(jī)存在氣隙，與變壓器不同，由于電機(jī)存在氣隙， 勵(lì)磁電流較大，勵(lì)磁支路不可去掉，勵(lì)磁電流較大，勵(lì)磁支路不可去掉， 但可以把它移到輸入端，同時(shí)考慮但可以把它移到輸入端，同時(shí)考慮 R1、X1的影響。的影響。 3相量圖相量圖 對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)T型等效電路的相量圖如圖所示。型等效電路的相量圖如圖所示。 與變壓器相量圖的畫法類似。與變壓器相量圖的畫法類似。 9.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的折算、等效電路和相量圖 9.4 三相

26、異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式 一、功率平衡方程式 1 11111 cos3 cos NN IU IUmP （1）輸入功率）輸入功率 （2）定子銅耗）定子銅耗 1 2 11Cu1 =RImp （3）定子鐵耗）定子鐵耗 m RImp 2 01Fe = （f2=13HZ 轉(zhuǎn)子鐵耗可忽略）轉(zhuǎn)子鐵耗可忽略） 按功率傳遞過程寫各功率和損耗：按功率傳遞過程寫各功率和損耗： 功率傳遞過程功率傳遞過程 功功 率率 流程圖流程圖 （5）轉(zhuǎn)子銅耗）轉(zhuǎn)子銅耗 2 2 21Cu2 =RImp （6）總機(jī)械功率）總機(jī)械功率 2 2 21Cu2emmec 1 =R s s ImpPP （7）機(jī)械損耗）機(jī)械損耗 mec

27、p 軸承及風(fēng)阻摩擦等損耗。軸承及風(fēng)阻摩擦等損耗。 約占額定功率的約占額定功率的0.53%。 （8）附加損耗）附加損耗 ad p （9）輸出功率）輸出功率 0mecadmecmec2 =)+(=pPppPP 0mecad ppp 稱為空載損耗稱為空載損耗 11 () emCuFe PPpp （4）電磁功率）電磁功率 由定子穿過氣隙傳遞到轉(zhuǎn)子的功率稱為電磁功率。由定子穿過氣隙傳遞到轉(zhuǎn)子的功率稱為電磁功率。 s R ImR s s ImRImP 22 212 2 212 2 21em = 1 += 9.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式 異步電動(dòng)機(jī)的功率平衡方程式異步電動(dòng)機(jī)的功率平衡方程式 a

28、dmecCu2FeCu1 +=pppppp 總損耗總損耗 %100) + 1 (=%100)1 (=%100= 211 2 pP p P p P P 效率效率 )+(= = )+(= admecmec2 Cu2emmec FeCu11em ppPP pPP ppPP 分段分段 pPpppppPP 1admecCu2FeCu112 =)+(= 總的總的 9.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式 Cu2 p mec P三者之間的關(guān)系：三者之間的關(guān)系： em P s s R Im RIm P p = = 22 21 2 2 21 em Cu2 s s R Im s s RIm P P em me

29、c 1 1 2 2 21 2 2 21 emmec emCu2 )1(PsP sPp 通過氣隙由定子傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率，通過氣隙由定子傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率， 只有一少部分被轉(zhuǎn)子電阻消耗掉了，只有一少部分被轉(zhuǎn)子電阻消耗掉了， 其余絕大部分轉(zhuǎn)換成了機(jī)械功率。其余絕大部分轉(zhuǎn)換成了機(jī)械功率。 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率越大，轉(zhuǎn)子銅耗所占比例越大，越大，轉(zhuǎn)子銅耗所占比例越大， 總機(jī)械功率越小，電動(dòng)機(jī)效率就越低?？倷C(jī)械功率越小，電動(dòng)機(jī)效率就越低。 因此，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差率很小，因此，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差率很小， 通常通常 s = 0.020.06。 可見：可見： 9.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式 二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式 0mec2 = pPP 0em2 =TTT 02em +=TTT mec em = P T電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 驅(qū)動(dòng)性質(zhì)驅(qū)動(dòng)性質(zhì) 2 2 = P T負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩 0 0 = p T