異步電機(jī)的理論分析與運(yùn)行特性

1、第一節(jié)第一節(jié) 異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 三相異步電動機(jī)由定子三相異步電動機(jī)由定子( (固定部分固定部分) )和轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子( (旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)部分部分) )兩個(gè)基本部分構(gòu)成。兩個(gè)基本部分構(gòu)成。一一、定子、定子定子定子鐵芯鐵芯:起起導(dǎo)磁導(dǎo)磁作用。為減小鐵芯損耗作用。為減小鐵芯損耗,采用采用0.35 0.5mm硅鋼片沖制、涂漆、硅鋼片沖制、涂漆、疊壓而成疊壓而成,內(nèi)圓均勻內(nèi)圓均勻開槽開槽,用于嵌放定子三相繞組。用于嵌放定子三相繞組。定子定子繞組繞組:起起導(dǎo)電導(dǎo)電作用。漆包線繞制線圈作用。漆包線繞制線圈,若干線圈按若干線圈按一定規(guī)律連接成三相對稱繞組一定規(guī)律連接成三相對稱繞組,定子三相繞組可

2、以接定子三相繞組可以接成星形或三角形。成星形或三角形。機(jī)座機(jī)座: 起支撐和固定作用。中小型電機(jī)采用鑄鐵或鑄起支撐和固定作用。中小型電機(jī)采用鑄鐵或鑄鋁機(jī)座鋁機(jī)座,大電機(jī)的機(jī)座由鋼板焊接而成。大電機(jī)的機(jī)座由鋼板焊接而成。三相異步電動機(jī)定子繞組接法三相異步電動機(jī)定子繞組接法聯(lián)接方式對電機(jī)參數(shù)的影響聯(lián)接方式對電機(jī)參數(shù)的影響UVWUlUIlIUlIlIUVWU IIUUll3 IIUUll3星形接法星形接法:三角形接法三角形接法:二二、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子v鐵芯鐵芯: 起起導(dǎo)磁導(dǎo)磁作用。作用。 硅鋼片沖制、涂漆、疊壓而硅鋼片沖制、涂漆、疊壓而成成,外圓開槽外圓開槽,用于嵌放轉(zhuǎn)子繞組。用于嵌放轉(zhuǎn)子繞組。v繞組繞組:

3、起起導(dǎo)電導(dǎo)電作用作用,分為分為鼠籠型鼠籠型和和繞線型繞線型兩種兩種 。相。相應(yīng)的電機(jī)稱為籠型轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)和繞線轉(zhuǎn)子異步應(yīng)的電機(jī)稱為籠型轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)和繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)。電動機(jī)。v籠型繞組籠型繞組:用鋁澆鑄而成或用銅條焊接而成用鋁澆鑄而成或用銅條焊接而成,所有導(dǎo)所有導(dǎo)條都通過端環(huán)條都通過端環(huán)自行自行形成形成閉合閉合回路。回路。 v繞線型繞組繞線型繞組: 銅線繞成的三相對稱繞組銅線繞成的三相對稱繞組, 星形接法星形接法, 通過集電環(huán)引出通過集電環(huán)引出,可自成回路也可通過可自成回路也可通過外電阻外電阻形成形成閉合回路。閉合回路。 繞線型轉(zhuǎn)子的外形結(jié)構(gòu)繞線型轉(zhuǎn)子的外形結(jié)構(gòu) 繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞

4、組結(jié)構(gòu)示意圖繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)示意圖1、型號、型號:如如:Y 160 L l - 42、額定功率、額定功率PN :電動機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)電動機(jī)在額定運(yùn)行時(shí),軸上軸上輸出輸出的的機(jī)械功率機(jī)械功率,單位單位:W或或kW。3、額定電壓、額定電壓UN :電動機(jī)額定運(yùn)行時(shí)電動機(jī)額定運(yùn)行時(shí),加在加在定子定子繞組繞組應(yīng)加的應(yīng)加的線電壓線電壓,單位單位:V 或或 kV 。4、額定電流、額定電流 IN :電動機(jī)在額定電壓和額定功率狀態(tài)電動機(jī)在額定電壓和額定功率狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)下運(yùn)行時(shí),流入定子繞組的流入定子繞組的線電流線電流,單位單位:A。5、額定頻率、額定頻率 f :我國規(guī)定電網(wǎng)工頻為我國規(guī)定電網(wǎng)工頻為5

5、0Hz。6、額定轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)速 nN :額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,單單位位:r/min。三三、異步電動機(jī)的額定參數(shù)、異步電動機(jī)的額定參數(shù)AXYCBZ分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 6010pfn BlvBliFvF0nNS2、空載電流和空載磁動勢異步電動機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的定子電流稱為空載電流。由于轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的定子電流稱為空載電流。由于轉(zhuǎn)子的電流幾乎為的電流幾乎為0,所以所以,旋轉(zhuǎn)磁場主要是由空載電流建立的。旋轉(zhuǎn)磁場主要是由空載電流建立的。這這和變壓器的空載磁場主要由原邊的電流建立是一樣的和變壓器的空載磁場主要由原邊的電流建立是一樣的?；úǚ抵禐闉檩d載磁磁動動勢勢產(chǎn)

6、產(chǎn)生生的的旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁磁動動勢勢為為空空三三相相空空載載電電流流,FI000IpkNmF1w1100.92.F，I，E，、,00022 于于是是乎乎為為零零轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子之之間間相相對對速速度度幾幾定定接接近近同同步步速速轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速很很高高空空載載運(yùn)運(yùn)行行時(shí)時(shí) 盡管異步電動機(jī)的電磁關(guān)系與變壓器相似盡管異步電動機(jī)的電磁關(guān)系與變壓器相似,但它們之間還是但它們之間還是有差別的有差別的:1 1）主磁場性質(zhì)不同）主磁場性質(zhì)不同: :異步電動機(jī)為旋轉(zhuǎn)磁場異步電動機(jī)為旋轉(zhuǎn)磁場, ,變壓器為脈動磁變壓器為脈動磁場場.4 4）由于存在氣隙）由于存在氣隙, ,異步電動機(jī)漏抗較變壓器的大異步電動機(jī)漏抗較變壓器的大.

7、.;I ,E,I ,E)000022222 變變壓壓器器異異步步電電動動機(jī)機(jī)空空載載時(shí)時(shí)03),%20% 30%,2% 10%.NNIII由于存在氣隙 異步電動機(jī)為而變壓器的僅為5)5)異步電動機(jī)通常采用短距和分布繞組異步電動機(jī)通常采用短距和分布繞組, ,計(jì)算時(shí)需考慮繞組計(jì)算時(shí)需考慮繞組系數(shù)系數(shù), ,變壓器則為整距集中繞組變壓器則為整距集中繞組, ,可認(rèn)為繞組系數(shù)為可認(rèn)為繞組系數(shù)為1.1.一、一、異步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)異步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)v 正常情況下正常情況下,異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 與氣隙旋轉(zhuǎn)磁與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速場的轉(zhuǎn)速 n1 之間總有一定的差值（之間總有一定的差值（ n1

8、n ）。定義）。定義轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率第二節(jié)第二節(jié) 異步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和磁場異步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和磁場異步電機(jī)負(fù)載變化時(shí)異步電機(jī)負(fù)載變化時(shí),轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)的感應(yīng)電動勢、轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)的感應(yīng)電動勢、電流和電磁轉(zhuǎn)矩相應(yīng)變化電流和電磁轉(zhuǎn)矩相應(yīng)變化,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)差率也隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)差率也隨之變化。轉(zhuǎn)差率是反映異步電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的重要變之變化。轉(zhuǎn)差率是反映異步電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的重要變量量,按照轉(zhuǎn)差率的按照轉(zhuǎn)差率的大小大小和和正負(fù)正負(fù),異步電機(jī)可分為異步電機(jī)可分為電動電動機(jī)機(jī)運(yùn)行、運(yùn)行、發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)運(yùn)行和運(yùn)行和電磁制動電磁制動三種狀態(tài)。三種狀態(tài)。11nnns 1、電動機(jī)運(yùn)行、電動機(jī)運(yùn)行v 特點(diǎn)特點(diǎn): 電磁力電磁力Fe、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)

9、速 n 與與 n1 同方向。同方向。 n n1,0 s n1 ,s 1 ,Fe 與與 n 反方向。反方向。 二、異步電機(jī)的磁場二、異步電機(jī)的磁場v 定子定子磁場磁場相對定子相對定子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速pfn1160 v 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子電流頻率電流頻率1111126060)(fsnnnpnnnpf v 轉(zhuǎn)子磁場轉(zhuǎn)子磁場相對轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速nnsnpsfpfn 111226060v 轉(zhuǎn)子磁場轉(zhuǎn)子磁場相對定子相對定子轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為112nnnnnn v 結(jié)論結(jié)論:定、轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁場轉(zhuǎn)速相同定、轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁場轉(zhuǎn)速相同,在空間上在空間上相對靜止相對靜止,與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速無關(guān)。與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速無關(guān)。1、主磁通、主磁通:基波基

10、波磁動勢產(chǎn)生的磁動勢產(chǎn)生的互磁通互磁通。v 特點(diǎn)特點(diǎn):同時(shí)同時(shí)交鏈定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組交鏈定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組,并并同時(shí)同時(shí)在定在定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應(yīng)出電動勢。主磁通和轉(zhuǎn)子子繞組和轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應(yīng)出電動勢。主磁通和轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生有用有用的電磁轉(zhuǎn)矩的電磁轉(zhuǎn)矩,并實(shí)現(xiàn)機(jī)電并實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。能量轉(zhuǎn)換。v 主磁路構(gòu)成主磁路構(gòu)成: 定子磁軛定子磁軛 定子齒（定子齒（2段）段） 空氣隙（空氣隙（2段）段） 轉(zhuǎn)子齒（轉(zhuǎn)子齒（2段）段） 轉(zhuǎn)子磁軛轉(zhuǎn)子磁軛2、漏磁通、漏磁通:除主磁通之外的磁通。定子電流和轉(zhuǎn)子電除主磁通之外的磁通。定子電流和轉(zhuǎn)子電流流分別分別產(chǎn)生產(chǎn)生:槽槽漏磁通、漏

11、磁通、端部端部漏磁通和漏磁通和諧波諧波漏磁通。漏磁通。v 定子定子槽漏磁通和端部漏磁通槽漏磁通和端部漏磁通只只與定子與定子繞組交鏈繞組交鏈,不與轉(zhuǎn)子繞組不與轉(zhuǎn)子繞組交鏈交鏈,不傳遞能量。不傳遞能量。v 諧波磁通雖然同時(shí)與定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組交鏈諧波磁通雖然同時(shí)與定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組交鏈,但但諧波磁通與轉(zhuǎn)子電流相互作用產(chǎn)生的是有害的附加諧波磁通與轉(zhuǎn)子電流相互作用產(chǎn)生的是有害的附加轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩,所以把諧波磁通歸為漏磁通。所以把諧波磁通歸為漏磁通。222222222xI jrIUENIFIr 222 1111111111111 xI jENIFrIUIUr 21EEm 定子電壓平衡定子電壓平衡轉(zhuǎn)子電壓平衡轉(zhuǎn)

12、子電壓平衡氣隙磁動勢平衡氣隙磁動勢平衡v 異步電動機(jī)的電磁關(guān)系異步電動機(jī)的電磁關(guān)系第三節(jié)第三節(jié) 三相三相異步電機(jī)的等效電路異步電機(jī)的等效電路一、轉(zhuǎn)子不動時(shí)的異步電機(jī)一、轉(zhuǎn)子不動時(shí)的異步電機(jī)由于轉(zhuǎn)子繞組是短路的由于轉(zhuǎn)子繞組是短路的,從電路分析角度看從電路分析角度看,轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)子不動時(shí)異步電機(jī)的電路與次級短路時(shí)變壓器的電路方動時(shí)異步電機(jī)的電路與次級短路時(shí)變壓器的電路方程相似程相似,變壓器的一次繞組相當(dāng)于異步電機(jī)的定子變壓器的一次繞組相當(dāng)于異步電機(jī)的定子繞組繞組,二次繞組相當(dāng)于異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組。二次繞組相當(dāng)于異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組。v 分析方法分析方法:類比法類比法,即根據(jù)三相異步電機(jī)內(nèi)部的電即根據(jù)三相

13、異步電機(jī)內(nèi)部的電磁關(guān)系和變壓器類似的特點(diǎn)磁關(guān)系和變壓器類似的特點(diǎn),在研究異步電機(jī)等效在研究異步電機(jī)等效電路時(shí)電路時(shí),可借助于變壓器的電磁理論?？山柚谧儔浩鞯碾姶爬碚?。1、電壓、電壓平衡式平衡式 )(0)(222211111jxrIEjxrIEUv 注意注意:轉(zhuǎn)子繞組相數(shù)可以不等于定子繞組相數(shù)轉(zhuǎn)子繞組相數(shù)可以不等于定子繞組相數(shù)!但但是它們產(chǎn)生的磁場的極對數(shù)必須相等。是它們產(chǎn)生的磁場的極對數(shù)必須相等。v 與變壓器類似與變壓器類似,當(dāng)定子外加電壓當(dāng)定子外加電壓U1一定時(shí)一定時(shí),E1基本基本不變不變,從而決定了氣隙基波磁通從而決定了氣隙基波磁通m和勵(lì)磁電流和勵(lì)磁電流Im也也基本不變。氣隙磁通由定子電

14、流和轉(zhuǎn)子電流基本不變。氣隙磁通由定子電流和轉(zhuǎn)子電流共同共同產(chǎn)產(chǎn)生生,雖然定轉(zhuǎn)子電流隨負(fù)載而變化雖然定轉(zhuǎn)子電流隨負(fù)載而變化,但它們應(yīng)滿足磁但它們應(yīng)滿足磁動勢平衡式動勢平衡式 F1 + F2 = Fm。111119 . 02IpKNmFN v 轉(zhuǎn)子繞組磁動勢轉(zhuǎn)子繞組磁動勢:222229 . 02IpKNmFN v 合成磁動勢合成磁動勢:mNmIpKNmF1119 . 02 v 定子繞組磁動勢定子繞組磁動勢:2、磁動勢平衡式、磁動勢平衡式3、繞組歸算、繞組歸算v 定子、轉(zhuǎn)子的相數(shù)、有效匝數(shù)不同定子、轉(zhuǎn)子的相數(shù)、有效匝數(shù)不同,為建立等效電為建立等效電路路,需要進(jìn)行繞組歸算需要進(jìn)行繞組歸算,一般將轉(zhuǎn)子方

15、面的各物理量一般將轉(zhuǎn)子方面的各物理量歸算到定子方面。歸算到定子方面。 電流的歸算電流的歸算:歸算前后轉(zhuǎn)子磁動勢保持不變歸算前后轉(zhuǎn)子磁動勢保持不變222221119 . 029 . 02IpKNmIpKNmNN iNNKIIKNmKNmI221112222 222111NNiKNmKNmK 電流變比電流變比:v 電動勢的歸算電動勢的歸算:歸算前后轉(zhuǎn)子視在功率保持不變歸算前后轉(zhuǎn)子視在功率保持不變222221IEmIEm 2222112EKEKNKNEeNN 2211NNeKNKNK 電壓變比電壓變比:v 阻抗的歸算阻抗的歸算:歸算前后轉(zhuǎn)子銅耗保持不變歸算前后轉(zhuǎn)子銅耗保持不變22222221rImr

16、Im 2222211212rKKrKNKNmmrieNN 阻抗變比阻抗變比:2221121 NNieKNKNmmKKv 籠型轉(zhuǎn)子繞組的參數(shù)籠型轉(zhuǎn)子繞組的參數(shù): 相數(shù)相數(shù):等于每對極的導(dǎo)條數(shù)等于每對極的導(dǎo)條數(shù),m2 = Z2 / p 。 每相串聯(lián)匝數(shù)每相串聯(lián)匝數(shù):N2 = 1/2 。則籠型轉(zhuǎn)子電機(jī)繞組歸算的變比為則籠型轉(zhuǎn)子電機(jī)繞組歸算的變比為:1122112NNNeKNKNKNK 電壓變比電壓變比:阻抗變比阻抗變比:22111)(4ZKNpmKKNie 21112221112ZKNpmKNmKNmKNNNi 電流變比電流變比:二、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后的異步電機(jī)二、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后的異步電機(jī)1、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后對轉(zhuǎn)子各

17、物理量的影響、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后對轉(zhuǎn)子各物理量的影響由于由于 f2 = sf1,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后,轉(zhuǎn)子回路頻率發(fā)生變化轉(zhuǎn)子回路頻率發(fā)生變化,轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢和轉(zhuǎn)子漏抗也發(fā)生變化。子感應(yīng)電動勢和轉(zhuǎn)子漏抗也發(fā)生變化。v 轉(zhuǎn)子電動勢轉(zhuǎn)子電動勢:2221222244. 444. 4sEKNsfKNfEmNmNs v 轉(zhuǎn)子漏抗轉(zhuǎn)子漏抗:22122222sxLsfLfxs v 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后轉(zhuǎn)子回路電壓平衡式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后轉(zhuǎn)子回路電壓平衡式:)(02222ssjxrIE 2、頻率歸算、頻率歸算轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后,轉(zhuǎn)子回路參數(shù)的頻率轉(zhuǎn)子回路參數(shù)的頻率 f2 = sf1,與定子回與定子回路參數(shù)頻率路參數(shù)頻率 f1 不同

18、。為實(shí)現(xiàn)定轉(zhuǎn)子參數(shù)間的運(yùn)算不同。為實(shí)現(xiàn)定轉(zhuǎn)子參數(shù)間的運(yùn)算,需需要把轉(zhuǎn)子頻率變換成與定子相同的頻率。由于轉(zhuǎn)子要把轉(zhuǎn)子頻率變換成與定子相同的頻率。由于轉(zhuǎn)子不動時(shí)的頻率與定子相同不動時(shí)的頻率與定子相同,所以頻率歸算后的轉(zhuǎn)子是所以頻率歸算后的轉(zhuǎn)子是靜止靜止的。的。v 原則原則:歸算前后轉(zhuǎn)子電流的大小和相位不變。歸算前后轉(zhuǎn)子電流的大小和相位不變。 22122122222222tantanrsxrxjsxrEsjxrEIsss 分子分母同除以分子分母同除以 s 并整理得并整理得: srxrsxrssjxrEjxsrEI221221222222222tantan1)( 從上式可以看出從上式可以看出,頻率歸算

19、后轉(zhuǎn)子回路的電阻可以分頻率歸算后轉(zhuǎn)子回路的電阻可以分解為兩個(gè)分量解為兩個(gè)分量,除了轉(zhuǎn)子除了轉(zhuǎn)子實(shí)際實(shí)際電阻電阻 r2 外外,還有一個(gè)還有一個(gè)附附加加的電阻的電阻r2(1-s)/s。由于實(shí)際轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)的。由于實(shí)際轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)的,有機(jī)械功有機(jī)械功率輸出率輸出,而歸算后的轉(zhuǎn)子是靜止的而歸算后的轉(zhuǎn)子是靜止的,沒有機(jī)械功率輸出沒有機(jī)械功率輸出,該附加電阻上的電功率正好該附加電阻上的電功率正好模擬了轉(zhuǎn)子總的機(jī)械功模擬了轉(zhuǎn)子總的機(jī)械功率率。3、基本方程式和等效電路、基本方程式和等效電路為構(gòu)成等效電路為構(gòu)成等效電路,轉(zhuǎn)子參數(shù)經(jīng)過轉(zhuǎn)子參數(shù)經(jīng)過頻率頻率歸算后還應(yīng)該進(jìn)歸算后還應(yīng)該進(jìn)行行繞組繞組歸算歸算,將轉(zhuǎn)子參數(shù)歸算

20、到定子側(cè)。將轉(zhuǎn)子參數(shù)歸算到定子側(cè)。歸算后的異步電動機(jī)的基本方程為歸算后的異步電動機(jī)的基本方程為: )()(0)(12121222211111mmmmjxrIEEEIIIx jsrIEjxrIEU）（從上圖可以看出從上圖可以看出:異步電機(jī)的等效電路與變壓器帶異步電機(jī)的等效電路與變壓器帶純電阻純電阻負(fù)載的等效電路相似負(fù)載的等效電路相似;轉(zhuǎn)子不動的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子不動的異步電機(jī)等效電路與變壓器短路的等效電路相似等效電路與變壓器短路的等效電路相似;理想空載理想空載的異步電機(jī)等效電路與變壓器空載的等效電路相似。的異步電機(jī)等效電路與變壓器空載的等效電路相似。4、相量圖、相量圖v 注意注意:異步電機(jī)的定子電流總

21、是滯后于定子電壓異步電機(jī)的定子電流總是滯后于定子電壓,異異步電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)必須從電源輸入感性無功功率。步電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)必須從電源輸入感性無功功率。第四節(jié)第四節(jié) 異步電機(jī)的參數(shù)異步電機(jī)的參數(shù)一、異步電機(jī)等效電路參數(shù)的測定一、異步電機(jī)等效電路參數(shù)的測定1、r1:用電橋測量后換算到標(biāo)準(zhǔn)溫度時(shí)的值。用電橋測量后換算到標(biāo)準(zhǔn)溫度時(shí)的值。2、rm、xm:通過空載實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)計(jì)算。通過空載實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)計(jì)算。v 實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法:f = fN、n n1時(shí)時(shí),電壓從電壓從U = (1.1 1.2) UN開始開始下調(diào)到下調(diào)到 0.3UN 左右左右,測量空載測量空載特性曲線特性曲線 I0 = f(U1) 和和P0

22、 = f(U1)。v空載輸入總功率空載輸入總功率12000rmIPppPmecFe v 由于鐵耗近似與電壓平方成由于鐵耗近似與電壓平方成正比，而機(jī)械損耗與電壓無正比，而機(jī)械損耗與電壓無關(guān)，可通過關(guān)，可通過 ，將，將pFe和和pmec分離，如圖所示。分離，如圖所示。)(210UfP mecFepprmIP 1200 鐵耗和機(jī)械損耗之和為鐵耗和機(jī)械損耗之和為v 空載實(shí)驗(yàn)時(shí)空載實(shí)驗(yàn)時(shí),s 0,轉(zhuǎn)子可認(rèn)為是轉(zhuǎn)子可認(rèn)為是開路開路的的,根據(jù)根據(jù)U1 = UN 時(shí)的數(shù)據(jù)時(shí)的數(shù)據(jù) ,可求出勵(lì)磁阻抗可求出勵(lì)磁阻抗: 勵(lì)磁電阻勵(lì)磁電阻201ImprFem v 空載總阻抗為空載總阻抗為012020110IUrIUx

23、xxm 10 xxxm v 勵(lì)磁電抗為勵(lì)磁電抗為 :通過短路（堵轉(zhuǎn)）實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)計(jì)通過短路（堵轉(zhuǎn)）實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)計(jì)算。算。v 實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法:在轉(zhuǎn)子不動的情況下在轉(zhuǎn)子不動的情況下,調(diào)節(jié)外加電壓調(diào)節(jié)外加電壓,使短使短路電流由路電流由1.2IN逐漸減小到逐漸減小到0.3IN,畫出短路特性曲線畫出短路特性曲線Ik = f(Uk) 和和Pk = f(Uk)。2213xrx 、v 根據(jù)短路實(shí)驗(yàn)查出根據(jù)短路實(shí)驗(yàn)查出 Ik = IN 時(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù) ,則短路阻抗為則短路阻抗為:2221kkkkkkkkkrZxImprIUZ 、v 異步電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)的等效電路如圖所示異步電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)的等效電路如圖所示,由于短

24、路實(shí)由于短路實(shí)驗(yàn)所加電壓較低驗(yàn)所加電壓較低,鐵耗可以忽略不計(jì)鐵耗可以忽略不計(jì),即即rm = 0。由于。由于存在氣隙存在氣隙,異步機(jī)的勵(lì)磁電流較大異步機(jī)的勵(lì)磁電流較大,勵(lì)磁電抗雖然比轉(zhuǎn)勵(lì)磁電抗雖然比轉(zhuǎn)子漏抗大得多子漏抗大得多,但勵(lì)磁回路也不宜開路。但勵(lì)磁回路也不宜開路。v 根據(jù)等效電路根據(jù)等效電路,短路阻抗短路阻抗:kkmmkjxrxxjrx jrjxjxrZ )()(222211222221)(xxrxrrrmmk 222222221)(xxrxxxrxxxmmmk v 整理得短路電阻和短路電抗分別為整理得短路電阻和短路電抗分別為:21xx 對于一般的異步電機(jī)對于一般的異步電機(jī),有有 ,則則:

25、210 xxxxxmm 代入短路阻抗表達(dá)式得代入短路阻抗表達(dá)式得:202221021)(xrxxrrrk 20221022101)(xrxxrxxxxk 則則:kkxxxrrr 0012)()(202200021xrxxxxxxk 1221rrrrrrkk 對于大型異步電機(jī)對于大型異步電機(jī),激磁電抗遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)子阻抗激磁電抗遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)子阻抗,可以可以把勵(lì)磁回路看成是開路的把勵(lì)磁回路看成是開路的,則則:kkxxxxxx212121 等效電路中所有定子側(cè)的參數(shù)均為實(shí)際值等效電路中所有定子側(cè)的參數(shù)均為實(shí)際值,由此算出由此算出的定子側(cè)的量也是實(shí)際值的定子側(cè)的量也是實(shí)際值;轉(zhuǎn)子側(cè)的參數(shù)均為歸算值轉(zhuǎn)子側(cè)的參數(shù)均

26、為歸算值,由此算出的轉(zhuǎn)子側(cè)電動勢、電流也是歸算值由此算出的轉(zhuǎn)子側(cè)電動勢、電流也是歸算值,而不是而不是實(shí)際值實(shí)際值,但由于歸算是在功率不變的條件下進(jìn)行的但由于歸算是在功率不變的條件下進(jìn)行的,所以算出的轉(zhuǎn)子有功功率、損耗和轉(zhuǎn)矩均與實(shí)際值所以算出的轉(zhuǎn)子有功功率、損耗和轉(zhuǎn)矩均與實(shí)際值相同。相同。異步電機(jī)等效電路的簡化異步電機(jī)等效電路的簡化根據(jù)根據(jù) T 形等效電路形等效電路,各條支路的電流為各條支路的電流為:211212112121111)1(1ZCZZZUZZZZZZUZZZZZUImmmmm 211121112)1(ZCZUZZZZUIm 21121221ZCZZZUZZZIImmm 以上各式中的復(fù)

27、系數(shù)以上各式中的復(fù)系數(shù)mmmjxrjxrZZC 111111由于等效電路中各電阻遠(yuǎn)小于各電抗由于等效電路中各電阻遠(yuǎn)小于各電抗,如略去電阻如略去電阻,則則該復(fù)系數(shù)可簡化為實(shí)系數(shù)該復(fù)系數(shù)可簡化為實(shí)系數(shù)mxxc111 轉(zhuǎn)子電流可簡化為轉(zhuǎn)子電流可簡化為:)(22121112xcxjsrcrUI 則則求轉(zhuǎn)子電流求轉(zhuǎn)子電流的近似等效電路為的近似等效電路為:根據(jù)根據(jù) T 形等效電路和轉(zhuǎn)子電流近似計(jì)算公式形等效電路和轉(zhuǎn)子電流近似計(jì)算公式,定子電定子電流可表示為流可表示為:211111121)(ZcZUZZIUIIImm 整理得整理得:)(12221111111cIIZcZcUZZUImm 則則求定子電流求定子

28、電流的近似等效電路為的近似等效電路為:容量較大的異步電機(jī)容量較大的異步電機(jī),由于由于x1 TZ ,電動機(jī)才能起動電動機(jī)才能起動。一般異步電。一般異步電動機(jī)的動機(jī)的 Kst = 1.0 2.0。思考思考1:如何獲得最大的起動轉(zhuǎn)矩如何獲得最大的起動轉(zhuǎn)矩?可在轉(zhuǎn)子回路中串入合適的電阻可在轉(zhuǎn)子回路中串入合適的電阻,使得使得 Tst = Tm ,此此時(shí)時(shí):xxRr 12 221rxxR 也就是也就是求得求得:思考思考2:所串電阻是否越大越好所串電阻是否越大越好?此時(shí)再增大所串的電阻此時(shí)再增大所串的電阻,起動轉(zhuǎn)矩反而減小。起動轉(zhuǎn)矩反而減小。1212 xxRrsk 22122122121122xxsrrsxxrrrTTm 22122122111xxsrrsrUpmT 2212112111)(21xxrrUpmTm 3、電磁轉(zhuǎn)矩的簡化計(jì)算公式、電磁轉(zhuǎn)矩的簡化計(jì)算公式如取如取 c1 = 1,則電磁轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩可簡化為則電磁轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩可簡化為ssrsrsssrrsrsrrsrssrrrTTkkkkkkm 21212222122221221222展開得展開得: 22122221