異步電機知識

1、異步電機 內(nèi)容提要· 交流電機主要包括異步電機和同步電機兩大類；兩類電機在結(jié)構(gòu)上既具有共同之處，又各有其自身特點。 · 共同之處在于定子鐵心和繞組，不同之處在于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和繞組。 · 交流電機的共同問題包括：(1)三相交流繞組的結(jié)構(gòu)；(2)三相交流繞組產(chǎn)生的磁勢分析；(3)三相交流繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電勢分析； · 本篇的教學(xué)內(nèi)容包括共同問題和異步電機兩大塊。 · 本篇的教學(xué)順序是：第10章 異步電機結(jié)構(gòu)和交流繞組第11章 交流繞組的感應(yīng)電勢和磁勢第12章 異步電機的分析方法第13章 異步電機的起動和調(diào)速第14章 單相異步電動機 第10章 異步電機的結(jié)

2、構(gòu)及交流繞組10.1 異步電機的結(jié)構(gòu)和額定值一、異步電機的用途和類型 用途：異步電機主要用作電動機，應(yīng)用最廣泛的一種電動機，廠礦企業(yè)，交通工具，娛樂，科研，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，日常生活都離不開異步電動機。（看錄像）類型：異步電機主要分為：鼠籠式異步電動機，繞線式異步電動機和各種控制用電動機三大類。（看錄像）。二、異步電機的結(jié)構(gòu)（看錄像）定子· 定子鐵心（1，2，3） 疊片結(jié)構(gòu)，定子沖片（圓形沖片，扇形沖片），徑向通風(fēng)溝（風(fēng)道），槽，槽型。· 定子繞組： 成型線圈（2），散嵌線圈，單層，雙層，繞組聯(lián)結(jié)方法。· 其他部件：機座，端蓋，風(fēng)罩，銘牌等。 · 問題

3、：定子鐵心為什么必須用硅鋼片疊壓而成？ 轉(zhuǎn)子· 轉(zhuǎn)子鐵心（1，2）：轉(zhuǎn)子沖片。 · 轉(zhuǎn)子繞組： 1. 鼠籠式繞組 2. 繞線式繞組 · 其他部件：軸，軸承，風(fēng)扇等 氣隙：定轉(zhuǎn)子之間的間隙，很小，0.2-1mm.對電機的性能影響很大。按結(jié)構(gòu)分類： o 鼠籠式異步電動機：結(jié)構(gòu)簡單，堅固，成本低，運行性能不如繞線式。 o 繞線式異步電動機：通過外串電阻改善電機的起動，調(diào)速等性能。 沖片制造錄像；線圈繞制過程錄像三、異步電機的銘牌及額定值 銘牌：型號，額定值，繞組聯(lián)結(jié)方式，生產(chǎn)廠家等。· 型號舉例：Y132S-4,Y-異步電動機；132-機座中心高度132mmS

4、-短鐵心；4-極數(shù)。 · 額定值:正常運行時的主要數(shù)據(jù)指標(biāo)。 · 繞組聯(lián)結(jié)方式：接法或者Y接法。 額定值· 額定電壓：(V)，額定運行時，規(guī)定加在定子繞組上的線電壓；· 額定電流：(A),額定運行時，規(guī)定加在定子繞組上的線電流； · 額定功率：(kW),額定運行時，電動機的輸出功率； · 額定轉(zhuǎn)速：(r/min),額定運行時，電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速； · 額定頻率：(Hz)，規(guī)定的電源頻率(50Hz)； · 額定效率：，額定功率因數(shù)：cos等。 額定電壓，額定電流，額定功率的關(guān)系· 接法：相電壓=；相電流=/

5、· Y接法：相電壓=/；相電流=，所以： =3cos=cos (W)10.2 交流繞組內(nèi)容提要§ 有關(guān)交流繞組的幾個概念§ 交流繞組排列及連線的原則§ 單層繞組§ 雙層繞組一、認(rèn)識交流繞組（與繞組有關(guān)的幾個概念） 線圈（繞組元件）：是構(gòu)成繞組的基本單元。繞組就是線圈按一定規(guī)律的排列和聯(lián)結(jié)。線圈可以區(qū)分為多匝線圈和單匝線圈。與線圈相關(guān)的概念包括：有效邊；端部；線圈節(jié)距等（看圖）極距：沿定子鐵心內(nèi)圓每個磁極所占的范圍 o 用長度表示： （看圖） o 用槽數(shù)表示： （36槽4極電機的極距為多少槽？） 電角度：· 轉(zhuǎn)子鐵心的橫截面是

6、一個圓，其幾何角度為360度。 · 從電磁角度看，一對N,S極構(gòu)成一個磁場周期，即1對極為360電角度 · 電機的機對數(shù)為p時，氣隙圓周的角度數(shù)為p*360電角度。（看圖） 節(jié)距· 一個線圈兩個有效邊之間所跨過的槽數(shù)稱為線圈的節(jié)距。用y表示。（看圖） · y<時，線圈稱為短距線圈；y=時，線圈稱為整距線圈；y>時，線圈稱為長距線圈。 單層繞組和雙層繞組· 單層繞組一個槽中只放一個元件邊（看圖） · 雙層繞組一個槽中放兩個元件邊。（看圖） 槽距角，相數(shù)，每極每相槽數(shù)· 一個槽所占的電角度數(shù)稱為槽距角，用表示；（看圖

7、）· 相數(shù)用m表示， · 每個極域內(nèi)每相所占的槽數(shù)稱為每極每相槽數(shù)，用q表示。（看圖） 二、交流繞組的構(gòu)成原則· 均勻原則：每個極域內(nèi)的槽數(shù)（線圈數(shù)）要相等，各相繞組在每個極域內(nèi)所占的槽數(shù)應(yīng)相等 o 每極槽數(shù)用極距表示 o 每極每相槽數(shù)（舉例） · 對稱原則：三相繞組的結(jié)構(gòu)完全一樣，但在電機的圓周空間互相錯開120電角度。 o 如槽距角為，則相鄰兩相錯開的槽數(shù)為120/。（舉例） · 電勢相加原則：線圈兩個圈邊的感應(yīng)電勢應(yīng)該相加；線圈與線圈之間的連接也應(yīng)符合這一原則。 o 如線圈的一個邊在N極下，另一個應(yīng)在S極下。（舉例）三、三相單層繞組構(gòu)造方

8、法和步驟· 分極分相: （看圖1000-1） o 將總槽數(shù)按給定的極數(shù)均勻分開（N,S極相鄰分布）并標(biāo)記假設(shè)的感應(yīng)電勢方向。； o 將每個極域的槽數(shù)按三相均勻分開。三相在空間錯開120電角度。 · 連線圈和線圈組：（看圖1000-2） o 將一對極域內(nèi)屬于同一相的某兩個圈邊連成一個線圈（共有q個線圈，為什么？） o 將一對極域內(nèi)屬于同一相的q個線圈連成一個線圈組（共有多少個線圈組？） o 以上連接應(yīng)符合電勢相加原則 · 連相繞組：（看圖1000-3） o 將屬于同一相的p個線圈組連成一相繞組，并標(biāo)記首尾端。 o 串聯(lián)與并聯(lián)，電勢相加原則。 · 按照同樣的

9、方法構(gòu)造其他兩相。 · 連三相繞組 （看圖1000-4） o 將三個構(gòu)造好的單相繞組連成完整的三相繞組 o 接法或者Y接法。 單層繞組分類 · 等元件式整距疊繞組（看圖1000-3） · 同心式繞組（看圖1000-6）· 鏈?zhǔn)嚼@組（看圖1000-7） · 交叉鏈?zhǔn)嚼@組（看圖1000-8） · 單層繞組主要用于小型異步電動機。 四、三相雙層繞組構(gòu)造方法和步驟（舉例：Z1=24,2p=4,整距,m=3)· 分極分相:（看圖1001-1） o 將總槽數(shù)按給定的極數(shù)均勻分開（N,S極相鄰分布）并標(biāo)記假設(shè)的感應(yīng)電勢方向； o 將每個極

10、域的槽數(shù)按三相均勻分開。三相在空間錯開120電角度。 · 連線圈和線圈組：（看圖1001-2） o 根據(jù)給定的線圈節(jié)距連線圈（上層邊與下層邊合一個線圈） o 以上層邊所在槽號標(biāo)記線圈編號。 o 將同一極域內(nèi)屬于同一相的某兩個圈邊連成一個線圈（共有q個線圈，為什么？） o 將同一極域內(nèi)屬于同一相的q個線圈連成一個線圈組（共有多少個線圈組？） o 以上連接應(yīng)符合電勢相加原則 · 連相繞組： （看圖1001-3） o 將屬于同一相的2p個線圈組連成一相繞組，并標(biāo)記首尾端。 o 串聯(lián)與并聯(lián)，電勢相加原則。 · 按照同樣的方法構(gòu)造其他兩相。 · 連三相繞組 o 將

11、三個構(gòu)造好的單相繞組連成完整的三相繞組 o 接法或者Y接法 10kW以上的電機主要采用雙層繞組11.1 交流電機定子繞組的感應(yīng)電勢一、交流同步電機的模型結(jié)構(gòu)· 同步電機的模型結(jié)構(gòu)如圖所示：轉(zhuǎn)子上有成對磁極，定子上有三相對稱交流繞組。 · 原動機帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，形成旋轉(zhuǎn)磁場，該磁場在氣隙空間可以取基波（正弦）進(jìn)行研究。 o 四極同步電機的原理演示 o 基波磁場示意圖 · 定子繞組的有效邊被旋轉(zhuǎn)磁場切割，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)點勢。 o 四極同步電機的原理演示 二、交流繞組的感應(yīng)電勢· 交流繞組的構(gòu)成：導(dǎo)體-線圈-線圈組-一相繞組-三相繞組 o 交流繞組示意圖 1、

12、 導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢（看圖1100-3）· 感應(yīng)電勢的波形 oo 感應(yīng)電勢隨時間變化的波形和磁感應(yīng)強度在空間的分布波形相一致。 o 只考慮磁場基波時，感應(yīng)電勢為正弦波。 · 感應(yīng)電勢的頻率 o 磁場轉(zhuǎn)過一對極，導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢變化一個周期； o 磁場旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)過p（電機的極對數(shù)）對磁極； o 轉(zhuǎn)速為n（r/min)的電機，每秒鐘轉(zhuǎn)過(pn/60)對極； o 導(dǎo)體中感應(yīng)電勢的頻率f=(pn/60)Hz. o 問題：四極電機，要使得導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢為50Hz,轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少？ · 感應(yīng)電勢的大小 o 看圖1100-4 o 感應(yīng)電勢的最大值： o 導(dǎo)體與磁場的相對速度：

13、o 磁感應(yīng)強度峰值和平均值之間的關(guān)系： o 感應(yīng)電勢最大值： o 感應(yīng)電勢的有效值： · 小結(jié)：繞組中均勻分布著許多導(dǎo)體，這些導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢有效值，頻率，波形均相同；但是他們的相位不相同。 2、線圈中的感應(yīng)電勢· 整距線圈中的感應(yīng)電勢 o 看圖1100-5 o 線圈的兩個有效邊處于磁場中相反的位置，其感應(yīng)電勢相差180電角度。 o 整距線圈的感應(yīng)電勢： o 考慮到線圈的匝數(shù)后： · 短距線圈中的感應(yīng)電勢 o 看圖1100-6 o 線圈的兩個有效邊在磁場中相距為y,其感應(yīng)電勢相位差不是180-電角度。 o 短距角： o 短距線圈的感應(yīng)電勢： o 短距系數(shù)：

14、83; 小結(jié)：短距系數(shù)小于1，故短距線圈感應(yīng)電勢有所損失；但短距可以削弱高次諧波（后面要講）。 3、線圈組的感應(yīng)電勢· 看圖1100-7 · 每對極下屬于同一相的q個線圈，構(gòu)成一個線圈組。圖中q=3 · 每個線圈的感應(yīng)電勢由兩個圈邊的感應(yīng)電勢矢量相加而成。 · 整個線圈組的感應(yīng)電勢由所有屬于該組的導(dǎo)體電勢矢量相加。 · 在該例中，該組的感應(yīng)電勢為三個線圈的感應(yīng)電勢矢量相加。 · 矢量式對應(yīng)于圖1100-8 · 分布系數(shù)： · 線圈組的電勢： · 可以證明，分布系數(shù)小于1。 4、一相繞組的電勢·

15、單層繞組的相電勢： o 單層繞組每對極每相q個線圈，組成一個線圈組，共p個線圈組。 o 若p個線圈組全部并聯(lián)則相電勢=線圈組的電勢 o 若p個線圈組全部串聯(lián)則相電勢=p 倍 線圈組電勢 o 實際線圈組可并可串，總串聯(lián)匝數(shù) o 相電勢： · 雙層繞組的電勢 o 雙層繞組每對極每相有2q個線圈，構(gòu)成兩個線圈組，共2p個線圈組 o 這2p個線圈組可并可串，總串聯(lián)匝數(shù) o 雙層繞組要考慮到短距系數(shù) o 繞組系數(shù)： 5、三相繞組的電勢· 三相繞組由在空間錯開120電角度對稱分布的三個單相繞組構(gòu)成，三相相電勢在時間上相差120度。 · 三相線電勢與相電勢的關(guān)系：三角形接法，線

16、電勢=相電勢；星形接法， 6、本節(jié)小結(jié)：· 正弦分布的以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場，在三相對成交流繞組中會感應(yīng)出三相對稱交流電勢。 · 感應(yīng)電勢的波形同磁場波形，為正弦波 · 感應(yīng)電勢的頻率為f=(pn/60)Hz · 相電勢的大小為 · 繞組系數(shù)， 第11章 交流繞組繞組的感應(yīng)電勢和磁勢內(nèi)容提要· 旋轉(zhuǎn)磁場是交流電機工作的基礎(chǔ)。在交流電機理論中有兩種旋轉(zhuǎn)磁場 (1)機械旋轉(zhuǎn)磁場（看圖1,看圖2,看圖3）(2)電氣旋轉(zhuǎn)磁場（動畫1，動畫2，動畫3）· 通過原動機拖動磁極旋轉(zhuǎn)可以產(chǎn)生機械旋轉(zhuǎn)磁場.（看圖1,看圖2,看圖3） 

17、3; 三相對稱的交流繞組通入三相對稱的交流電流時會在電機的氣隙空間產(chǎn)生電氣旋轉(zhuǎn)磁場 · 兩種旋轉(zhuǎn)磁場盡管產(chǎn)生的機理不相同，但在交流繞組中形成的電磁感應(yīng)效果是一樣的。 · 交流繞組處于旋轉(zhuǎn)磁場中，并切割旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生感應(yīng)電勢。 · 以下連續(xù)兩節(jié)課研究交流繞組的磁勢問題 o 單相繞組通過交流電流時產(chǎn)生的磁勢分析 o 三相繞組通過三相對稱交流電流時產(chǎn)生的磁勢分析 11.2 交流電機定子單相繞組的磁勢一、整距集中繞組的磁勢· 一個整距線圈在異步電機中產(chǎn)生的磁勢示意圖 · 磁力線穿過轉(zhuǎn)子鐵心，定子鐵心和兩個氣隙 · 相對于氣隙而言，由

18、于鐵心磁導(dǎo)率極大，其上消耗的磁勢降可以忽略不計 · 線圈在一個氣隙上施加的磁勢為： · 如果通過線圈的電流為正弦波： 則矩形波的高度也將按整弦變化。 · 整距集中繞組產(chǎn)生的磁勢是一個位置固定，幅值隨時間按整弦變化的矩形脈振磁勢。 · 脈振磁勢可以表示為： · 脈振磁勢的幅值： 二、矩形波脈振磁勢的分解 · 按照富立葉級數(shù)分解的方法可以把矩形波分解為基波和一系列諧波； · 根據(jù)高等數(shù)學(xué)的理論，基波幅值為： · 高次諧波的幅值為： · 本書以后的分析只考慮基波 · 基波在空間按正弦分布；在時間上，任

19、何一個位置的次勢都按正弦變化。所以基波是一個整弦分布的正弦脈振磁勢。其表達(dá)式為： 三、整距分布繞組的磁勢 · 由q個線圈構(gòu)成的線圈組，由于線圈與線圈之間錯開一個槽距角，稱為分布繞組。(看圖1100-11） · 單個線圈產(chǎn)生矩形脈振磁勢，取其基波為正弦脈振磁勢； · q個正弦脈振磁勢在空間依次錯開一個槽距角。 · 線圈組的磁勢等于q個線圈磁勢在空間的疊加，其疊加方法類似于感應(yīng)電勢的疊加。(看圖1100-111） · 結(jié)論：線圈組的磁勢為： · 繞組的分布系數(shù)： 三、雙層短距繞組的磁勢· 在分析磁場分布式時，雙層整距繞組可以等效

20、為兩個整距單層繞組。（看圖1100-12） · 兩個等效單層繞組在空間分布上錯開一定的角度，這個角度等于短距角。（看圖1100-13） · 雙層短距繞組的磁勢等于錯開一個短距角的兩個單層繞組的磁勢在空間疊加。（看圖1100-14） · 雙層短距繞組的磁勢為： · 繞組的短距系數(shù)： 四、單相繞組磁勢的統(tǒng)一表達(dá)式· 為了統(tǒng)一表示相繞組的磁勢，引入每相電流I,每相串聯(lián)匝數(shù)N1等概念。 · ， · 統(tǒng)一公式： · 單相繞組產(chǎn)生的基波磁勢仍然是正弦脈振磁勢，磁勢幅值位置與繞組軸線重合，時間上按正弦規(guī)律脈振。 · 單

21、相繞組基波磁勢表達(dá)式：11.3 三相基波旋轉(zhuǎn)磁勢一、單相正弦脈振磁勢的分解· 設(shè)A相繞組通過電流： · 其基波磁勢為： · 根據(jù)三角公式： · 最高點的運行軌跡為： ，即最高點的位置隨時間以角速度運動。 · 曲線上其他點的軌跡具有類似的結(jié)論。（看圖1100-15）(看正弦行波動畫） · 可見，該波是一個旋轉(zhuǎn)波，在氣隙空間以角度速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為 · 結(jié)論，單相正弦脈動磁勢可以分解為兩個轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁勢。(看動畫） 二、三相基波磁勢合成旋轉(zhuǎn)磁勢 · 三相對稱電流： · 三相對稱電流通過三相對稱繞組時各自產(chǎn)生的

22、磁勢： ·· 三相合成磁勢為： · 結(jié)論：三相對稱交流繞組通過三相對稱電流時將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢。 三、關(guān)于旋轉(zhuǎn)磁勢的進(jìn)一步討論· 單相繞組產(chǎn)生的基波脈振磁勢可以分解為兩個向相反方向旋轉(zhuǎn)的圓形旋轉(zhuǎn)磁勢。（看動畫） · 三相對稱交流繞組通過三相對稱交流電流時，三個反向旋轉(zhuǎn)磁勢在空間錯開120電角度相互抵消，三個正向旋轉(zhuǎn)磁勢在空間同相位，合成一個圓形旋轉(zhuǎn)磁勢。（看動畫） · 圓形旋轉(zhuǎn)磁勢的幅值為： · 圓形旋轉(zhuǎn)磁勢的轉(zhuǎn)速為： · 旋轉(zhuǎn)磁勢的轉(zhuǎn)向:由帶有超前電流的相轉(zhuǎn)向帶有滯后電流的相。（看圖分析） · 當(dāng)某相電流達(dá)

23、到最大值時，旋轉(zhuǎn)磁勢的波幅剛好轉(zhuǎn)到該線繞組的軸線上。 · 改變旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向的方法：調(diào)換任意兩相電源線（改變相序） · 同步轉(zhuǎn)速的概念：電源頻率f=50Hz,旋轉(zhuǎn)磁勢的轉(zhuǎn)速為某些固定值，如二極電機為3000r/min;這些固定的轉(zhuǎn)速叫同步轉(zhuǎn)速。 · 三相交流繞組繞組同步三相對稱交流電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢動畫演示（二極動畫，四極動畫）。 11.4 異步電機中的主磁通，漏磁通，和漏電抗摘 要旋轉(zhuǎn)磁勢在電機內(nèi)部會產(chǎn)生磁通，根據(jù)磁通的流通路徑和性質(zhì)將其分為主磁通和漏磁通。一、主磁通· 基波旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的經(jīng)過氣隙，同時匝鏈定子和轉(zhuǎn)子繞組的磁通叫主磁通。 · 轉(zhuǎn)子

24、繞組切割主磁通并在產(chǎn)生感應(yīng)電流； · 感應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流在磁場中受到電磁力的作用而形成驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，使電機旋轉(zhuǎn)。（看圖1100-17） 二、漏磁通 · 定子繞組的漏磁通 o 槽漏磁通：由槽的一壁橫越至槽的另一壁的漏磁通。（看圖1100-18） o 端部漏磁通：匝聯(lián)繞組端部的漏磁通。（看圖1100-19）o 諧波漏磁通：諧波磁勢會產(chǎn)生諧波磁通。電機正常運轉(zhuǎn)時，諧波磁通不會產(chǎn)生有用的轉(zhuǎn)矩。盡管諧波磁通也能同時匝鏈定子和轉(zhuǎn)子繞組，也將其歸入漏磁通。 o 漏電抗：漏磁通在定子繞組中會感應(yīng)漏磁電勢，該電勢用漏抗壓降表示：其中稱為漏電抗。 · 轉(zhuǎn)子繞組通過電流時，也會有漏磁通。對應(yīng)的

25、漏抗電勢： 三、影響漏電抗電小的因素· 漏電抗對電機的性能有很大的影響。 · 電抗公式： · 電流頻率，繞阻匝數(shù)，漏磁路的磁阻是決定漏磁通大小的主要因素。 · 比如，槽口寬在槽口漏磁通?。欢瞬块L，則端部漏磁通大。第 12 章 異步電機的分析方法內(nèi)容提要前面兩章主要介紹了一下內(nèi)容： · 異步電機的結(jié)構(gòu)； · 三相對稱交流繞組的結(jié)構(gòu)， · 三相交流繞組中的感應(yīng)電勢， · 三相對稱交流繞組通過三相對稱交流電流時產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。 本章在掌握以上內(nèi)容的基礎(chǔ)上具體分析有關(guān)異步電動機的如下內(nèi)容：· 工作原理 

26、3; 等效電路 · 功率平衡 · 轉(zhuǎn)矩平衡 · 機械特性 · 工作特性   12.1 異步電動機的工作原理作為電動機運行是異步電機最主要的運行方式。一、異步電動機是如何轉(zhuǎn)動起來的· 異步電動機定子上有三相對稱的交流繞組；（示意圖，模型圖） · 三相對稱交流繞組通入三相對稱交流電流時，將在電機氣隙空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；（動畫1，動畫2） · 轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)體處于旋轉(zhuǎn)磁場中；（照片，鼠籠轉(zhuǎn)子照片，示意圖） · 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線，并產(chǎn)生感應(yīng)電勢，判斷感應(yīng)電勢方向。 · 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體通過端環(huán)自成閉路，并通過感應(yīng)

27、電流。（鼠籠轉(zhuǎn)子照片） · 感應(yīng)電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁力，判斷電磁力的方向。 · 電磁力作用在轉(zhuǎn)子上將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，并驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。（動畫） · 根據(jù)以上電磁感應(yīng)原理，異步電動機也叫感應(yīng)電動機。 二、轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差率（為什么叫異步電動機？）· 切割磁力線是產(chǎn)生轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流和電磁轉(zhuǎn)矩的必要條件。 · 轉(zhuǎn)子必須與旋轉(zhuǎn)磁場保持一定的速度差，才可能切割磁力線。 · 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速用n1表示，稱為同步轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)速用n表示，轉(zhuǎn)差n=n1-n。 · 轉(zhuǎn)差率： · 轉(zhuǎn)差率是異步電動機的一個基本變量，在分析異步電動機運行

28、時有著重要的地位。 o 起動瞬間，n = 0,s=1 o 理想空載運行時：n=n1,s=0 o 作為電動機運行時，s的范圍在0-1之間。 o 轉(zhuǎn)差率一般很小，如s = 0.03。 o 制動運行時，電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反，即n1與n反向，s>1 o 發(fā)電運行時，n高于同步轉(zhuǎn)速n1,s<0. · 根據(jù)轉(zhuǎn)差率可以區(qū)分異步電動機運行狀態(tài)：（看圖1200-1） 三、電勢平衡方程式1、定子繞組電勢平衡方程式· 定子繞組接到交流電源上，與電源電壓相平衡的電勢（壓降）包括： · 主電勢（感應(yīng)電勢）： o 定子繞組通入三相對稱交流電流時，將會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的主磁通，同時被

29、定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組切割，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電勢。 o 定子繞組感應(yīng)電勢的有效值： · 漏磁電勢（漏抗壓降） o 定子漏磁通：僅與定子繞組相匝鏈。 o 漏抗壓將： · 電阻壓降： · 定子電勢平衡方程式： 2、轉(zhuǎn)子繞組的電勢及電流· 轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電勢 o 轉(zhuǎn)子繞組切割主磁通的轉(zhuǎn)速 § 主磁通以同步速度旋轉(zhuǎn) § 轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn) § 轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)體切割主磁通的相對轉(zhuǎn)速為(n1-n)=sn1 o 轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電勢的頻率： § 公式： § 結(jié)論：由于s很小，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢頻率很低。0.5-3Hz o 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢的

30、有效值 § 公式： § 感應(yīng)電勢與轉(zhuǎn)差率正比。 § 對繞線式異步電機，轉(zhuǎn)子繞組每相串聯(lián)匝數(shù)，相數(shù)計算方法同定子繞組的計算。 § 對籠型轉(zhuǎn)子來說，由于每個導(dǎo)條中電流相位均不一樣，所以，每個導(dǎo)條即為一相，可見相數(shù)等于導(dǎo)條數(shù)即轉(zhuǎn)子槽數(shù)；每相串聯(lián)匝數(shù)為半匝即1/2。 § 注意轉(zhuǎn)子不動時（s=1)時的感應(yīng)電勢與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)是感應(yīng)電勢的關(guān)系。 · 轉(zhuǎn)子繞組的阻抗 o 由于轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，所以有轉(zhuǎn)子電流流過。同樣會產(chǎn)生漏磁電抗壓降。 o 漏抗公式：。漏抗也與轉(zhuǎn)差率正比。轉(zhuǎn)速越高，漏抗越小。 o 考慮到轉(zhuǎn)子繞組的相電阻后： · 轉(zhuǎn)子繞組中的電

31、流 o 轉(zhuǎn)子繞組短路，轉(zhuǎn)子電壓為0，感應(yīng)電勢全部加在轉(zhuǎn)子阻抗上 o 轉(zhuǎn)子回路方程： o 轉(zhuǎn)子電流：， o 討論：轉(zhuǎn)子電流隨s的變化。(看圖1200-2) 四、異步電動機的磁勢平衡1、定子繞組的磁勢· 大小（有效值） · 轉(zhuǎn)速： 2、轉(zhuǎn)子繞組磁勢· 大?。?· 轉(zhuǎn)速： o 轉(zhuǎn)子電流的頻率 o 轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁勢的轉(zhuǎn)速： o 轉(zhuǎn)子磁勢的絕對轉(zhuǎn)速（相對于不動的定子） · 結(jié)論：轉(zhuǎn)子繞組的磁勢與定子繞組的磁勢轉(zhuǎn)速相同，在空間相對靜止。 3、磁勢平衡方程式· 激磁電流和激磁磁勢 o 產(chǎn)生主磁通所需要的電流稱為激磁電流； o 對應(yīng)的磁勢稱為激

32、磁磁勢： · 激磁磁勢近似不變 o 由電勢方程式：；電源電壓不變，阻抗壓降很小，電勢近似不變； o 由公式：，近似不變； o 可見，激磁磁勢和激磁電流幾乎不變。 · 空載運行時，激磁磁勢全部由定子磁勢提供，即：= · 負(fù)載運行時，轉(zhuǎn)子繞組中有電流流過，產(chǎn)生一個同步旋轉(zhuǎn)磁勢，為了保持不變，定子磁勢除了提供激磁磁勢外，還必須抵消轉(zhuǎn)子磁勢的影響，即： · 異步電動機的磁勢平衡方程： oooo 結(jié)論：空載運行時，轉(zhuǎn)子電流為0，定子電流等于激磁電流；負(fù)載時，定子電流隨負(fù)載增大而增大。12.2 異步電動機的等效電路等效電路法是分析異步電動機的重要手段。在異步電動機中

33、，作等效電路遇到的兩大障礙是：(1)定轉(zhuǎn)子電路的頻率不相同；(2)定轉(zhuǎn)子邊的相數(shù)，匝數(shù)，繞組系數(shù)等不相等。所以,首先研究異步電動機的頻率折算和繞組折算的問題。一、頻率折算（用靜止的轉(zhuǎn)子代替旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子）· 轉(zhuǎn)差率為s的異步電動機轉(zhuǎn)子電路頻率： · 轉(zhuǎn)子靜止時s=1；則轉(zhuǎn)子頻率等于定子頻率。 · 頻率折算后，希望磁勢平衡不變，即轉(zhuǎn)子電流不變: · 將上式略作變化：，此是可以理解為：轉(zhuǎn)子不動，轉(zhuǎn)子電阻為的異步電動機的轉(zhuǎn)子電流，此電流和轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)差率s旋轉(zhuǎn)的，轉(zhuǎn)子電阻為的異步電動機轉(zhuǎn)子電流相等。 · 由以上原理可以得出頻率折算的方法：給轉(zhuǎn)子繞組電阻中，計

34、入一個附加電阻，即可以把原來旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子看成靜止的轉(zhuǎn)子。（看圖1200-3） · 進(jìn)一步討論： o 不論靜止或者旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)子磁勢總以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)子磁勢的轉(zhuǎn)速不變，大小相位又沒有變，故電機的磁勢平衡依然維持。 o 靜止的轉(zhuǎn)子不再輸出機械功率，即電機的功率平衡中少了一大塊機械功率。 o 靜止的轉(zhuǎn)子中多了一個附加電阻，而電流有沒有變，所以多了一個電阻功率。 o 分析證明：附加電阻上消耗的電功率等于電機輸出的機械功率。 二、繞組折算· 用繞組（）等效替代繞組（）代替的原則是： o 磁勢平衡不變 o 功率平衡不變 · 電流折算：根據(jù)磁勢不變：，得到： ·

35、 電勢折算：磁通應(yīng)不變：，得到： · 阻抗折算：功率不變：，得到：，對漏電抗有同樣的結(jié)論。 · 折算后轉(zhuǎn)子電路方程式： 三、等效電路· 激磁回路： · 折算后的磁勢方程式： · 經(jīng)過頻率折算和繞組折算后異步電動機的方程式： o· 等效電路：（T形等效電路，看圖1200-4）在異步電動機分析中具有重要地位。 · 簡化等效電路：（看圖1200-5） 四、相量圖· 異步電動機的相量圖類似于變壓器相量圖。 · 從轉(zhuǎn)子電路方程出發(fā)可以一步一步作出異步電機相量圖。（看動畫）12.3 異步電動機的功率平衡和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系

36、功率變換和傳遞是電動機的主要功用。一、功率平衡方程式，電機效率· 結(jié)合等效電路分析異步電動機功率流向。（等效電路：1200-4） · 異步電動機從電源獲取電功率，即輸入功率： · 此一功率首先通過定子繞組，產(chǎn)生定子銅耗： · 由此功率產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場掠過定轉(zhuǎn)子鐵心，產(chǎn)生鐵耗： o 定子鐵心與旋轉(zhuǎn)磁場相對轉(zhuǎn)速為n1較大，故鐵耗主要為定子鐵耗： o 轉(zhuǎn)子鐵心與旋轉(zhuǎn)磁場相對轉(zhuǎn)速為sn1較小，故轉(zhuǎn)子鐵耗可以忽略不計。 · 剩余功率將通過氣隙磁場感應(yīng)到轉(zhuǎn)子繞組，此一功率稱為電磁功率： · 電磁功率首先提供轉(zhuǎn)子銅耗： · 剩余的電磁功率全

37、部轉(zhuǎn)化為機械功率： · 機械功率一部分克服機械損耗和附加損耗： · 其余功率為輸出的機械功率： · 異步電動機的功率平衡方程式： · 功率流程圖：看圖1200-5 · 幾個重要的關(guān)系：； · 電機效率： 二、轉(zhuǎn)矩平衡方程· 轉(zhuǎn)矩由機械功率產(chǎn)生： · 轉(zhuǎn)矩平衡方程為： 12.4 異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩和機械特性電磁轉(zhuǎn)矩是異步電動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，本節(jié)專題研究之。一、電磁轉(zhuǎn)矩· 基本公式： · 與直流電機類似的公式： ·· 根據(jù)簡化等效電路算出轉(zhuǎn)子電流： · 電磁轉(zhuǎn)矩的實用公式： 二、機械特性· 電動機的機械特性是指電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系曲線。 · 異步電動機的機械特性就是T-s曲線。 &