異步電機的工作原理

1、第四章第四章 異步電機的基本理論異步電機的基本理論一一 4.1 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理 4.2 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu) 4.3 三相繞組的電動勢和磁通勢三相繞組的電動勢和磁通勢 4.4 三相異步電動機的電動勢和磁通勢平衡方程三相異步電動機的電動勢和磁通勢平衡方程4.1 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理一、旋轉(zhuǎn)磁場一、旋轉(zhuǎn)磁場1. 旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生三相三相 (多相多相) 電流電流 三相三相 (多相多相) 繞組繞組 旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場。三相繞組：三相繞組： W2 W1V2 V1U1 U2 U1 V1 W1U2 V2 W

2、2橫截面橫截面U1U2V1V2W2W1流出流出流入流入U V WU1U2V1V2W2W1i1 = Imsinti2 = Imsin(t120O)i3 = Imsin(t +120O)tOImi1 i2 i3t = 0O 時時i1 = 0，i2 0， i3 0NSU1U2V1V2W2W1t = 0時時i1 = 0，i2 0， i30NSU1U2V1V2W2W1NSt = 120o 時時i10，i2 = 0，i3 0U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W2W1NSNSt = 240o 時時i1 0，i20，i3 = 0t = 360o 時時i1= 0，i2 0，i30i 變化一周變化一周旋轉(zhuǎn)磁

3、場轉(zhuǎn)一圈旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)一圈i 每秒鐘變化每秒鐘變化 50 周周旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn) 50 圈圈旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn) 3000 圈圈i 每分鐘變化每分鐘變化 (5060) 周周n0 = 3000 = 60 f1 (r / min)2. 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 n0 同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速U1U2V1V2W2W1U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3每相繞組由一個線圈組成每相繞組由一個線圈組成每相繞組由兩個線圈串聯(lián)組成每相繞組由兩個線圈串聯(lián)組成U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3t = 0o 時時i1 = 0，i2 0， i3 0NSNS 磁極對數(shù)磁極對數(shù) p p = 2 電流變

4、化一周電流變化一周 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)半半圈圈 n0 = 1500 當(dāng)磁極對數(shù)當(dāng)磁極對數(shù) p = 3 時時 n0 = 100060 f12=60 f13=60 f1pn0 = f = 50 Hz 時：時： 1 2 3 4 5 6 3000 1500 1000 750 600 500pn0/(r/min) 3. 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向 ( n0 的轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向) U (i1) V(i2) W(i3) 怎樣改變怎樣改變 n0 的方向的方向 ? V(i1) U(i2) W(i3) 機械角度和電角度機械角度和電角度U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3NSNSU1U2V1V2W2W1N

5、S電角度電角度= 機械角度機械角度極對數(shù)極對數(shù)二、二、 工作原理工作原理對稱三相繞組對稱三相繞組通入對稱三相電流通入對稱三相電流旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場( (磁場能量磁場能量) )磁場線切割磁場線切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組中轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生產(chǎn)生 e e 和和 i i轉(zhuǎn)子繞組在磁場中轉(zhuǎn)子繞組在磁場中受到電磁力的作用受到電磁力的作用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來機械負(fù)載機械負(fù)載旋轉(zhuǎn)起來旋轉(zhuǎn)起來三相交流電能三相交流電能感應(yīng)感應(yīng)電磁電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩輸出機械能量輸出機械能量NSn0定子：定子：n1. 電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生U1I1Fm1E2I2Fm2Tn轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子：M33M332. 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向與旋

6、轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同。與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同。正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)怎樣改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向怎樣改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向?nn起動時：起動時：n = 0, n = n0轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率 : 起動時起動時: 額定運行時額定運行時: 3. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)最強轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)最強nn轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)消失轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)消失轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)減弱轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)減弱nn = n0電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 T = 0n n0 nn = 0，s = 1sN = 0.01 0.09s =n0nn0100% 理想空載時理想空載時: n = n0，s = 0 正常運行時正常運行時: 0nn0， 1s0異步！異步！ 起動時：起動時： n = 0，n =

7、n0 ， f2 = f1 。 起動過程中起動過程中: n n f2 穩(wěn)定運行時：穩(wěn)定運行時：n = n0n很小。很小。4. 轉(zhuǎn)子電路電量的變化轉(zhuǎn)子電路電量的變化 f2 = s f15. 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 T 的大小的大小T ，I2cos 26. 三相異步電機的四象限運行三相異步電機的四象限運行T = CTm I2cos 2電動機狀態(tài)：電動機狀態(tài)：n 與與T 同方向同方向 0nn0 1s0nTO發(fā)電機狀態(tài)：發(fā)電機狀態(tài)：n 與與T 反方向反方向 nn0 s0制動狀態(tài)：制動狀態(tài)： n 與與T 反方向反方向 n0 s1反向電動機狀態(tài)反向電動機狀態(tài)4.2 三相異步電機的基本結(jié)構(gòu)三相異步電機的基本結(jié)構(gòu)一、

8、主要部件一、主要部件1. 定子定子(1) 定子鐵心定子鐵心(2) 定子繞組定子繞組(3) 機座和端蓋機座和端蓋2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子(1) 轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心(2) 轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組(3) 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸(4) 風(fēng)扇風(fēng)扇異步電動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖異步電動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 定子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心：定子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心： 由硅鋼片疊成。由硅鋼片疊成。定子鐵心定子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心 定子繞組定子繞組對稱三相繞組。對稱三相繞組。U1 V1 W1W2 U2 V 2 定子接線盒定子接線盒星形星形(Y)聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)三角形三角形()聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)U1 V1 W1W2 U2 V2U1 V1 W1W2 U2 V2U1 V1 W1U2 V2 W2繞線式：

9、繞線式：對稱三相繞組。對稱三相繞組。鼠籠式：鼠籠式：對稱多相繞組。對稱多相繞組。 轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組 鼠籠式異步電動機的轉(zhuǎn)子鼠籠式異步電動機的轉(zhuǎn)子 繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子 1. 名詞和符號名詞和符號(1) 機械角度和電角度機械角度和電角度NSU1U2U1U3U2U4 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈，U 相繞組中相繞組中的感應(yīng)電動勢變化一周。的感應(yīng)電動勢變化一周。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈，U 相繞組中相繞組中的感應(yīng)電動勢變化兩周。的感應(yīng)電動勢變化兩周。NNSS二、三相繞組二、三相繞組電角度電角度= 機械角度機械角度極對數(shù)極對數(shù) 三相電機三相電機: m = 3(3) 極對數(shù)極對數(shù) p(

10、4) 槽數(shù)槽數(shù) z(5) 槽距角槽距角：(6) 極距極距：=p 360 z相鄰兩個槽中心線之間的距離。相鄰兩個槽中心線之間的距離。相鄰兩磁極中心線間的距離。相鄰兩磁極中心線間的距離。=D2 p用尺寸表示：用尺寸表示：槽數(shù)槽數(shù)表示：表示： z2 p=用電角度表示：用電角度表示： =(2) 相數(shù)相數(shù) mNSU1U2V1V2W2W1 線圈兩線圈邊的距離。線圈兩線圈邊的距離。 其表示方法與極距的表示其表示方法與極距的表示方法一樣也有三種。方法一樣也有三種。(8) 每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù) qq =z2 p m(7) 線圈節(jié)距線圈節(jié)距 y2. 交流繞組的種類交流繞組的種類(1) 按相數(shù)分類按相數(shù)分類:

11、單相繞組、三相繞組、兩相繞組。單相繞組、三相繞組、兩相繞組。NSU1U2V1V2W2W1整距繞組整距繞組: y = 短距繞組短距繞組: y 長距繞組長距繞組: y NSU1U2V1V2W2W1NSU1U2(3) 按每極每相槽數(shù)分類按每極每相槽數(shù)分類集中繞組：集中繞組：q = 1分布繞組：分布繞組： q1(2) 按線圈節(jié)距分類按線圈節(jié)距分類NSU1U2U3U4U5U6(4) 按每個槽內(nèi)線圈的層數(shù)分類按每個槽內(nèi)線圈的層數(shù)分類單層繞組單層繞組雙層繞組雙層繞組NS雙層繞組雙層繞組: : 雙層集中繞組雙層集中繞組外層外層(上層上層): U1、U3內(nèi)層內(nèi)層(下層下層): U2、U4U1U2U4U3NSU2

12、U1U4U3 雙層分布繞組雙層分布繞組外層外層(上層上層): U1、U3內(nèi)層內(nèi)層(下層下層): U2、U4 (5) 按線圈之間的聯(lián)結(jié)方式分類按線圈之間的聯(lián)結(jié)方式分類: : 疊繞組、波繞組、同心繞組等。疊繞組、波繞組、同心繞組等。例：例：求作疊繞組。求作疊繞組。z = 24，p = 2，m = 3，y =。解：解： 繞組接線步驟如下。繞組接線步驟如下。(1) 求出求出 q、y 每極每相槽數(shù)：每極每相槽數(shù)： q =z2 p m=24223= 23. 三相單層繞組三相單層繞組槽距角：槽距角：=p360z= 2 36024= 30線圈節(jié)距：線圈節(jié)距： zy =2 p =2422= 6(2) 畫出各槽線

13、圈邊電動勢的相量圖（星形圖）。畫出各槽線圈邊電動勢的相量圖（星形圖）。(3) 在相量圖上表出槽號。在相量圖上表出槽號。123456789101112(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)SN(4) 在相量圖上按在相量圖上按 q、m 分相：分相： m = 3 2p = 4 q = 2 = 30 y = 6UUVVWW(5) 畫出槽線并標(biāo)出槽號。畫出槽線并標(biāo)出槽號。1234567891011(6) 按按和槽號劃分和槽號劃分 N 極和極和 S 極的區(qū)域。極的區(qū)域。NSNSN(7) 畫出各線圈邊電動勢的參考方向畫出各線圈邊電動勢的參考方向: 設(shè)

14、設(shè) N 極下電動勢的參考方向向上，極下電動勢的參考方向向上，則則 S 極下電動勢的參考方向向下。極下電動勢的參考方向向下。12131415161718192021222324123456789101112131415161718192021222324NSNSN(8) 畫出畫出 U 相疊繞組。相疊繞組。 U1U2U1(1-7)(2-8)123456789101112(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)UUVVWW 線圈串聯(lián)：線圈串聯(lián)：(13-19) (14-20) U2 線圈并聯(lián)：線圈并聯(lián)：U1U2123456789101112131

15、415161718192021222324NSNSN123456789101112131415161718192021222324NSNSNU1U212456789101112131415161718192021222324NSNSN3 每相支路數(shù)每相支路數(shù): 串聯(lián)串聯(lián): a = 1 , 并聯(lián)并聯(lián): a = 2 = p 設(shè)每個線圈的匝數(shù)為設(shè)每個線圈的匝數(shù)為: Nc 每相繞組的總匝數(shù)每相繞組的總匝數(shù) N 為為: N =p q Nc aU1U2W1W2V1V2(9) 畫出三相疊繞組。畫出三相疊繞組。 4. 同心繞組同心繞組 1234567891011121314151617181920212223

16、24SNS例：例：z = 24，p = 1，q = 4, = 15。U1U2優(yōu)點：下線方便、端部重疊層數(shù)少、散熱好。優(yōu)點：下線方便、端部重疊層數(shù)少、散熱好。兩極小型感應(yīng)電機。兩極小型感應(yīng)電機。例：例：z = 24，p = 2，m = 3，y = 5/6。 解：解：繞組接線步驟如下。繞組接線步驟如下。(1) 求出求出 q、y 每極每相槽數(shù)：每極每相槽數(shù)：q =z2 p m=24223= 25. 三相雙層疊繞組三相雙層疊繞組槽距角：槽距角：=p 360z= 2360 24= 30線圈節(jié)距：線圈節(jié)距：=524 622= 5y =56 z2 p=56(2) 畫出各槽線圈邊電動勢的相量圖（星形圖）畫出各

17、槽線圈邊電動勢的相量圖（星形圖）(3) 在相量圖上表出槽號在相量圖上表出槽號(4) 在相量圖上按在相量圖上按 q、m 分相：分相：123456789101112(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)UUVVWW 因為是雙層繞因為是雙層繞組，所以圖中標(biāo)注組，所以圖中標(biāo)注的是每相繞組的上的是每相繞組的上層邊。層邊。(5) 畫出槽線并標(biāo)出槽號畫出槽線并標(biāo)出槽號:12(6) 按按和槽號劃分和槽號劃分 N 極和極和 S 極的區(qū)域極的區(qū)域:NSNSN(7) 畫出各線圈邊電動勢的參考方向畫出各線圈邊電動勢的參考方向 設(shè)設(shè) N 極下電動勢的參考方向向上

18、極下電動勢的參考方向向上,則則 S 極下電動勢的參考方向向下。極下電動勢的參考方向向下。用實線表示外層邊，虛線表示內(nèi)層邊。用實線表示外層邊，虛線表示內(nèi)層邊。123457910131415161718192021222324681112NSNSN1234579101314151617181920212223246811(8) 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) U 相繞組：相繞組：123456789101112(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)12NSNSN1234579101314151617181920212223246811(8) 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) U 相繞組：

19、相繞組：線圈串聯(lián)：線圈串聯(lián)：(7- 12)(8-13)( 1-6)( 2- 7 )(13-18)(14-19)(19-24)(20-1)U1 U2 U1U212NSNSN1234579101314151617181920212223246811(8) 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) U 相繞組：相繞組：線圈并聯(lián)：線圈并聯(lián)： a = 2(7- 12)(8-13)( 1-6)( 2- 7 )(13-18)(14-19)(19-24)(30-1)U1U2U1 U2 總匝數(shù)：總匝數(shù)：N =2 p q Nc aNSNSN1 2 3 4 57910131415161718192021222324681112(9) 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) V

20、 相繞組：相繞組：123456789101112(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)NSNSN1 2 3 4 57910131415161718192021222324681112(10) 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) W 相繞組：相繞組： 123456789101112(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)NSNSN1 2 3 4 57910131415161718192021222324681112(11) 三相繞組總聯(lián)結(jié)圖：三相繞組總聯(lián)結(jié)圖：U1 W1 V1 U2 W2 V2NSNSN123

21、457910131415161718192021222324681112例：例： z = 24， p = 2，q = 2，= 30，y = 56. 三相雙層波繞組三相雙層波繞組U11 U12NSNSN1234571314181920246812 z = 24， p = 2，q = 2，= 30，y = 5U21U22z = 24， p = 2，q = 2，= 30，y = 5串聯(lián)串聯(lián):U11 U12U21 U22U1U2并聯(lián)并聯(lián):U11 U12U22 U21U1U2NSNSN1234571314181920246812U11 U21 U12 U221. 極數(shù)極數(shù): 轉(zhuǎn)子極數(shù)轉(zhuǎn)子極數(shù) = 定子極

22、數(shù)定子極數(shù) 因為：轉(zhuǎn)子中的電動勢和電流是感應(yīng)出來的。因為：轉(zhuǎn)子中的電動勢和電流是感應(yīng)出來的。 三、籠型繞組三、籠型繞組NSn0nNSSNNSSN NSp1 = p2 = p 如果兩者不相等，如果兩者不相等， 則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)不起來。則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)不起來。2. 相數(shù)相數(shù) 籠型轉(zhuǎn)子是對稱多相繞組。籠型轉(zhuǎn)子是對稱多相繞組。(1) 轉(zhuǎn)子槽數(shù)能被極對數(shù)整除時：轉(zhuǎn)子槽數(shù)能被極對數(shù)整除時：m2 =z2p 每對極下的每一根導(dǎo)條就每對極下的每一根導(dǎo)條就構(gòu)成一相；構(gòu)成一相； 各對極下占相同位置的導(dǎo)各對極下占相同位置的導(dǎo)條可看作是屬于一相的并聯(lián)導(dǎo)條可看作是屬于一相的并聯(lián)導(dǎo)條，即每相有條，即每相有 p 根導(dǎo)條并聯(lián)。根導(dǎo)條并聯(lián)。 m

23、2 = 6(2) 轉(zhuǎn)子槽數(shù)不能被極對數(shù)整除時：轉(zhuǎn)子槽數(shù)不能被極對數(shù)整除時： m2 = z2 即每一根導(dǎo)條就構(gòu)成一相。即每一根導(dǎo)條就構(gòu)成一相。SSNN3. 匝數(shù)匝數(shù):四、額定值四、額定值N2=12（一根導(dǎo)條相當(dāng)于半匝）（一根導(dǎo)條相當(dāng)于半匝） 三相異步電動機三相異步電動機型型 號號 Y132S6功功 率率 3 kW 頻頻 率率 50Hz電電 壓壓 380 V 電電 流流 7.2 A 聯(lián)聯(lián) 結(jié)結(jié) Y轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速速 960r/min 功率因數(shù)功率因數(shù) 0.76 絕緣等級絕緣等級 B2p = 6軸上輸出額軸上輸出額定機械功率定機械功率P1N = 3 UNIN cos NPN =NP1N = 3 UNIN c

24、os NN1. 單相繞組的脈振磁通勢單相繞組的脈振磁通勢 脈振磁場：軸線不變，大小和方向隨時間交變脈振磁場：軸線不變，大小和方向隨時間交變 的磁場。的磁場。 脈振磁通勢：產(chǎn)生脈振磁場的磁通勢。脈振磁通勢：產(chǎn)生脈振磁場的磁通勢。U1U2NS12Fx = 00fU1U2U1x二、三相繞組的磁通勢二、三相繞組的磁通勢U1U3U4U214FSNNSU1U2 與與 U3U4串聯(lián)串聯(lián):U3U1U2U4U1 脈振磁通勢的幅值脈振磁通勢的幅值: 繞組磁通勢的幅值繞組磁通勢的幅值 = kw N Im=2 kw N I氣隙矩形波磁通勢的幅值氣隙矩形波磁通勢的幅值2 kw N I=2p氣隙基波磁通勢的幅值氣隙基波磁

25、通勢的幅值2 kw N I=2p4F =0.9 kw N Ip 分布繞組的磁通勢分布繞組的磁通勢知識點：單相合成磁勢知識點：單相合成磁勢txFfAcoscos11U V W2. 三相繞組的旋轉(zhuǎn)磁通勢三相繞組的旋轉(zhuǎn)磁通勢 (幅值幅值)i1 = Imsinti2 = Imsin(t120o )i3 = Imsin(t + 120o )U1 V1 W1U2 V2 W2)cos(23),(11xtFtxf知識點：三相合成磁勢知識點：三相合成磁勢SNSNSNSNSN旋轉(zhuǎn)磁通勢波旋轉(zhuǎn)磁通勢波SNSNSNSNSNSN三、基波與高次諧波磁通勢和電動勢三、基波與高次諧波磁通勢和電動勢 磁極的磁場磁極的磁場 =

26、基波磁場基波磁場 + 奇次諧波磁場奇次諧波磁場v 次諧波的極對數(shù)：次諧波的極對數(shù)：pv = v p1v 次諧波電動勢頻率：次諧波電動勢頻率：f v = v f 1v 次諧波電動勢大?。捍沃C波電動勢大?。篍 v = 4.44 f v kwv Nm v 次諧波的繞組系數(shù)：次諧波的繞組系數(shù)：kwv = kpv ksv 基波極對數(shù)基波極對數(shù) pv 次諧波的短距因數(shù)：次諧波的短距因數(shù)：v 次諧波的分布因數(shù)：次諧波的分布因數(shù)：kpv = sin v y90(取正值取正值)ksv=q22sin vq sin v (1) 在同步電機中，諧波磁通勢所產(chǎn)生的磁場在同步電機中，諧波磁通勢所產(chǎn)生的磁場在轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生渦

27、流損耗，使電機發(fā)熱，在轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生渦流損耗，使電機發(fā)熱， 。 (2) 在感應(yīng)電機中，諧波磁場產(chǎn)生寄生轉(zhuǎn)矩，在感應(yīng)電機中，諧波磁場產(chǎn)生寄生轉(zhuǎn)矩，影響其起動性能；損耗影響其起動性能；損耗，cos ，溫升，溫升， 。 y = ( 0.8 0.83 ) 諧波電動勢的影響：諧波電動勢的影響： 使發(fā)動機電動勢波形變壞，供電質(zhì)量使發(fā)動機電動勢波形變壞，供電質(zhì)量，雜散，雜散損耗損耗， ，溫升，溫升；輸電線中的高次諧波電流所；輸電線中的高次諧波電流所產(chǎn)生的電磁場干擾鄰近通訊線路。產(chǎn)生的電磁場干擾鄰近通訊線路。 改善氣隙磁場分布；采用短距繞組和分布繞組。改善氣隙磁場分布；采用短距繞組和分布繞組。 諧波磁通勢的影響

28、：諧波磁通勢的影響：4.4 三相異步電動機的電動勢和三相異步電動機的電動勢和磁通勢平衡方程磁通勢平衡方程一、定子電路的電動勢平衡方程一、定子電路的電動勢平衡方程 (每相每相)U1 =E1 + (R1 + jX1 ) I1E1 =j4.44 f 1kw1 N1m =E1 + Z1 I1 定子繞組感應(yīng)電動勢的頻率：定子繞組感應(yīng)電動勢的頻率： f1 =pn060 與交流電源同頻率。與交流電源同頻率。NSU1U2U1U3U2U4NNSSf2=p(n0n)60= = s f1 轉(zhuǎn)子電路的頻率：轉(zhuǎn)子電路的頻率：E2s = 4.44 s f1 kw2N2m 二、轉(zhuǎn)子電路的電動勢平衡方程二、轉(zhuǎn)子電路的電動勢平

29、衡方程 (每相每相)=p n060n0nn0= sE2 變壓器：變壓器：U2 = E2Z2I2 異步機：異步機：0 = E2sZ2sI2sE2s = j4.44 f2 kw2N2m 式中：式中：E2 = 4.44 f1 kw2N2m 轉(zhuǎn)子靜止時的電動勢。轉(zhuǎn)子靜止時的電動勢。X2s = 2f2 L2式中：式中： X2 = 2f1 L2 轉(zhuǎn)子靜止時的漏電抗。轉(zhuǎn)子靜止時的漏電抗。 轉(zhuǎn)子每相電流：轉(zhuǎn)子每相電流：I2s=E2sR2 + jX2s=sE2R2 + jsX2 = 2s f1 L2 X2s = s X2 三、磁通勢平衡方程三、磁通勢平衡方程1. 定子旋轉(zhuǎn)磁通勢定子旋轉(zhuǎn)磁通勢 幅值：幅值：F1

30、=0.9 m1kw1N1 I12p轉(zhuǎn)向：轉(zhuǎn)向：與三相電流相序一致。與三相電流相序一致。轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速： n0 = p60 f12. 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢 幅值：幅值：F2 =0.9 m2kw2N2 I2s2p轉(zhuǎn)向：與轉(zhuǎn)子電流的相序一致，即與轉(zhuǎn)向：與轉(zhuǎn)子電流的相序一致，即與 定子旋轉(zhuǎn)磁通勢的旋轉(zhuǎn)方向一致。定子旋轉(zhuǎn)磁通勢的旋轉(zhuǎn)方向一致。轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速： (1) 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速： n2 = p60 f2= s n0(2) 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢相對于定子的轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢相對于定子的轉(zhuǎn)速： n2 + n = s n0 + (1s) n0= n0 結(jié)論：結(jié)論

31、：(1) 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢與定子旋轉(zhuǎn)磁通勢在空間轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢與定子旋轉(zhuǎn)磁通勢在空間 是沿同一方向以同一速度旋轉(zhuǎn)的；是沿同一方向以同一速度旋轉(zhuǎn)的；(2) 二者組成了統(tǒng)一的合成旋轉(zhuǎn)磁通勢，二者組成了統(tǒng)一的合成旋轉(zhuǎn)磁通勢， 共同產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。共同產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。3. 磁通勢平衡方程磁通勢平衡方程(1) 理想空載時：理想空載時： I2s = 0， I1 = I0旋轉(zhuǎn)磁通勢的幅值為：旋轉(zhuǎn)磁通勢的幅值為：F0 =0.9 m1kw1N1 I02p(2) 負(fù)載時：負(fù)載時：F1 + F2 = F0 m1= m2 ?繞線型異步電動機一定相同。繞線型異步電動機一定相同。第五章第五章 異步電機的基本理論異步電機的基本理

32、論二二 5.1 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析(等效電路及相量圖）等效電路及相量圖） 5.2 三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩 5.3 三相異步電動機的運行特性（工作特性、參數(shù)三相異步電動機的運行特性（工作特性、參數(shù)測定、轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系等）測定、轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系等） 5.4 單相異步電動機單相異步電動機5.1 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析(等效等效電路及相量圖電路及相量圖)一、等效電路一、等效電路E1I1R1 jX1jX2s R2E2sI2sf1f2+U1m1、 kw1N1 m2、 kw2N21. 頻率折算頻率折算I2s=sE2R

33、2 + jsX2=E2+ jX2R2 s= I2 實際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子實際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子 等效靜止的轉(zhuǎn)子等效靜止的轉(zhuǎn)子 F F2的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速 F F2的大小的大小F F2的空間位置的空間位置 頻率歸算的物理含義：頻率歸算的物理含義： 用一個靜止的、電阻為用一個靜止的、電阻為 R2 /s 的等效轉(zhuǎn)子去代的等效轉(zhuǎn)子去代替電阻為替電阻為 R2 的實際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，等效轉(zhuǎn)子與實的實際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，等效轉(zhuǎn)子與實際轉(zhuǎn)子具有同樣的轉(zhuǎn)子磁通勢際轉(zhuǎn)子具有同樣的轉(zhuǎn)子磁通勢 F F2 。 0.9 m2kw2N2 I2s2p0.9 m2kw2N2 I22p n0 n0 取決于電流的相位。取決于電流的相位。 i2s 與與 i2 的相

34、位相同。的相位相同。 頻率歸算后，定子的所有物理量不變，頻率歸算后，定子的所有物理量不變， 定子傳送到轉(zhuǎn)子的功率也不變。定子傳送到轉(zhuǎn)子的功率也不變。R2s= R2 +1ssR2轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的機械功率相對應(yīng)的等效電阻轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的機械功率相對應(yīng)的等效電阻1ssm2R2 I22總機械功率：總機械功率：+U1E1I1R1 jX1f1E21ssR2I2jX2 R2f1m1、 kw1N1 m2、 kw2N22. 繞組折算繞組折算 用一個相數(shù)和有效匝數(shù)與定子繞組相同的轉(zhuǎn)用一個相數(shù)和有效匝數(shù)與定子繞組相同的轉(zhuǎn)子繞組去等效代替實際的轉(zhuǎn)子繞組。子繞組去等效代替實際的轉(zhuǎn)子繞組。 等效代替：保證電磁效應(yīng)和所有物理量保持

35、等效代替：保證電磁效應(yīng)和所有物理量保持不變。不變。(1) 電動勢的折算：電動勢的折算： 折算前：折算前：E2 = 4.44 f1 kw2N2m 折算后：折算后：E2 = E1 = 4.44 f1 kw1N1m 定、轉(zhuǎn)子的電動勢之比：定、轉(zhuǎn)子的電動勢之比：=kw1N1kw2N2E2E2ke =E1E2=(2) 電流的折算：電流的折算：折算前：折算前：折算后：折算后：F2 =0.9 m2kw2N2 I22pF2 =0.9 m1kw1N1 I22p= F2E2 = E1 = ke E2 電流比：電流比：=m1kw1N1m2kw2N2I2I2ki =0.9 m2kw2N2 I22p=0.9 m1kw1

36、N1 I22pI2kiI2 =(3) 阻抗的折算：阻抗的折算：折算前：折算前：Z2=+ jX2R2s= E2I2折算后：折算后：Z2 =+ jX2R2 s= E2I2阻抗比：阻抗比：|Z2|Z2 |kZ =E2 I2E2 I2= ke ki Z2 = kZ Z2 R2 = kZ R2X2 = kZ X2 3. 等效電路及其簡化等效電路及其簡化E1 = E2I1R1 jX11ssR2I2jX2 R2I0RmXm+U1E1 = E2I11ssR2I2I0RmXm+U1R1 jX1 R2 jX2一、功率平衡方程式一、功率平衡方程式 1. 輸入功率輸入功率P1 P1 = 3 U1I1cos 15.2

37、三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩=3 U1LI1Lcos 12. 定子銅損耗定子銅損耗 PCu1 PCu1 = m1R1I12 = 3R1I123. 鐵損耗鐵損耗 PFe（轉(zhuǎn)子鐵損耗忽略不計）（轉(zhuǎn)子鐵損耗忽略不計） PFe = m1RmI02 = 3RmI024. 電磁功率電磁功率PePe = P1PCu1PFePe = m2 E2 I2cos 2 = m1 E2 I2 cos 2R2 s= m1 I221ss= m1 R2I2 2 + m1 R2I2 2 5. 轉(zhuǎn)子銅損耗轉(zhuǎn)子銅損耗 PCu2 PCu2 = m2 R2 I22 = m1 R2 I2 2 = s Pe8. 輸

38、出功率輸出功率 P2 P2 = PmP0 = PePCu2P0 = P1PCu1PFePCu2P06. 總機械功率總機械功率 PmPm = PePCu21ss Pm = m1 R2I22 = (1s ) Pe7. 空載損耗空載損耗 P0 P0 = Pme + PadP1PCu1+PFePePCu2P0P2Pm機械損耗機械損耗附加損耗附加損耗二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式Pm = P2+ P0T = T2 + T01. 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 TT = PmPe0 = T = 9.55 PmnPen0 = 9.55 2. 空載轉(zhuǎn)矩空載轉(zhuǎn)矩 T0T0 = P0P0n = 9.55 3. 輸出轉(zhuǎn)矩輸

39、出轉(zhuǎn)矩 T2T2 = P2P2n = 9.55 例例1： 一臺三相籠型異步電動機，其技術(shù)數(shù)據(jù)一臺三相籠型異步電動機，其技術(shù)數(shù)據(jù)為：為： PN = 3 kW，U1N = 380 V， nN = 957 r/min，定，定子子 Y 聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)，R1 = 2.08 ，X1 = 3.12 ，R2 = 1.525 ，X2 = 4.25 ，Rm = 4.12 ，Xm = 62 ， P0 = 60 W。求。求 nN 時：時：(1) I1、I2、cos 1；(2) P1、P2、; (3) Pe、T 。 解：解：nN = 957 r/min n0 = 1000 r/minsN =n0nNn0 = 0.043= 35.46+ j4.25Z2 = + jX2 R2sN= 4.12 + j62Zm= Rm + jXm= 35.7 6.83= 62.14 68.2(1) 定子電流：定子電流