電氣設(shè)備的原理與功能

1、電氣設(shè)備的原理與功能合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程系程 源 辦公室：逸夫樓1104二章教學(xué)目的 簡(jiǎn)要了解同步發(fā)電機(jī)、電力變壓器、電動(dòng)機(jī)的工作原理。 重點(diǎn)掌握高壓斷路器的工作原理與技術(shù)數(shù)據(jù)。 了解使用電流互感器和電壓互感器的目的，掌握電流和電壓互感器的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性、技術(shù)參數(shù)，以及它們使用時(shí)的注意事項(xiàng)。 同步電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)同步電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 同步電機(jī)的工作原理同步電機(jī)的工作原理 同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式 同步電機(jī)的冷卻方式同步電機(jī)的冷卻方式 同步電機(jī)的額定值同步電機(jī)的額定值 同步電機(jī)的勵(lì)磁方式同步電機(jī)的勵(lì)磁方式同步電機(jī)的工作原理同步電機(jī)的工作

2、原理同步電機(jī)與異步電機(jī)的根本區(qū)別是旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子通入直流電流勵(lì)磁轉(zhuǎn)子通直流電流 If勵(lì)磁磁場(chǎng)Bf電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)tEemacos)120cos(tEemb)120cos(tEemcf260pnf 隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度SNnea三相對(duì)稱負(fù)載運(yùn)行時(shí)旋轉(zhuǎn)基波磁動(dòng)勢(shì)aF三相對(duì)稱電樞電流 iabcpfn6011nn (同步電機(jī))ebecIf同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式 同步電機(jī)一般采用旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)，根據(jù)磁極形狀可分為隱極和凸極兩種型式。 凸極同步電機(jī)氣隙不均勻，適合于中速或低速旋轉(zhuǎn)場(chǎng)合 隱極同步電機(jī)在不考慮齒槽效應(yīng)時(shí)，氣隙均勻，適合于 高速旋轉(zhuǎn)隱極同步電機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)物圖隱極同步電機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)物圖大型汽輪發(fā)電機(jī)定

3、子鐵心槽汽輪發(fā)電機(jī)完工后的定子汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子加工凸極同步電機(jī)凸極同步電機(jī) 凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子由磁極、勵(lì)磁線圈、磁軛和阻尼繞組等部分構(gòu)成。 凸極同步電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)與隱極同步電機(jī)或異步電機(jī)的基本相同，所不同的只是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。凸極同步電機(jī)凸極同步電機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)物圖結(jié)構(gòu)實(shí)物圖帶阻尼繞組的凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子水輪發(fā)電機(jī)定子分段鐵心三、三、 同步電機(jī)的勵(lì)磁方式同步電機(jī)的勵(lì)磁方式 同步電機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須在勵(lì)磁繞組中通入直流電流，建立勵(lì)磁磁場(chǎng)。將供給勵(lì)磁電流的整個(gè)裝置稱為勵(lì)磁系統(tǒng)。 直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng) 靜止式交流整流勵(lì)磁系統(tǒng) 旋轉(zhuǎn)式交流整流勵(lì)磁系統(tǒng)四、四、 同步電機(jī)的冷卻方式同步電機(jī)的冷卻方式 隨著單機(jī)容量的不斷提高，大型

4、同步電機(jī)的發(fā)熱和冷卻問題日趨嚴(yán)重，冷卻方式也不斷改進(jìn)。同步電機(jī)的冷卻方式主要有以下幾種。 空氣冷卻 氫氣冷卻 水冷卻 超導(dǎo)發(fā)電機(jī)五、同步電機(jī)的額定值額定電壓UN：電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)定子的線電壓（V或kV）額定電流IN：電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)定子的線電流（A）額定功率因數(shù) ：電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)額定效率N：電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的效率額定頻率f (Hz) 額定勵(lì)磁電流IfN(A) 額定勵(lì)磁電壓UfN(V)額定功率PN：電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的輸出功率（kW或MW） 對(duì)發(fā)電機(jī)為額定輸出有功電功率 對(duì)電動(dòng)機(jī)是軸上輸出的額定機(jī)械功率NNNNIUPcos3NNNNNIUPcos3Ncos額定轉(zhuǎn)速nN：電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速變壓器

5、結(jié)構(gòu)、空載及負(fù)載運(yùn)行1 概述一、變壓器的分類 變壓器可以按用途、繞組數(shù)目、相數(shù)、冷卻方式分別變壓器可以按用途、繞組數(shù)目、相數(shù)、冷卻方式分別進(jìn)行分類。進(jìn)行分類。 按用途分類按用途分類：電力變壓器、互感器、特殊用途變壓器：電力變壓器、互感器、特殊用途變壓器按繞組數(shù)目分類按繞組數(shù)目分類：雙繞組變壓器、三繞組變壓器、自：雙繞組變壓器、三繞組變壓器、自耦變壓器；耦變壓器；按相數(shù)分類按相數(shù)分類：?jiǎn)蜗嘧儔浩鳌⑷嘧儔浩鳎唬簡(jiǎn)蜗嘧儔浩?、三相變壓器；按冷卻方式分類按冷卻方式分類：以空氣為冷卻介質(zhì)的干式變壓器、：以空氣為冷卻介質(zhì)的干式變壓器、以油為冷卻介質(zhì)的油浸變壓器。以油為冷卻介質(zhì)的油浸變壓器。二、變壓器的基本

6、結(jié)構(gòu) 變壓器的基本結(jié)構(gòu)可分為：鐵心、繞組、油箱、變壓器的基本結(jié)構(gòu)可分為：鐵心、繞組、油箱、套管套管。 1、鐵心 鐵心是變壓器的磁路，為了減少交變磁通在鐵鐵心是變壓器的磁路，為了減少交變磁通在鐵心中產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗，變壓器鐵心由厚心中產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗，變壓器鐵心由厚度為度為0.27mm、0.3mm、0.35mm的冷軋高硅鋼的冷軋高硅鋼片疊裝片疊裝而而成。成。 心柱截面是內(nèi)接于圓的多級(jí)矩形，鐵軛心柱截面是內(nèi)接于圓的多級(jí)矩形，鐵軛與心柱截面相等。與心柱截面相等。2、繞組 繞組是變壓器的電路繞組是變壓器的電路部分，由包有絕緣材料部分，由包有絕緣材料的銅的銅( (或鋁或鋁) )導(dǎo)線繞制而導(dǎo)線

7、繞制而成。裝配時(shí)低壓繞組靠成。裝配時(shí)低壓繞組靠著鐵心，高壓繞組套在著鐵心，高壓繞組套在低壓繞組外面，高低壓低壓繞組外面，高低壓繞組間設(shè)置有油道繞組間設(shè)置有油道( (或氣或氣道道) )，以加強(qiáng)絕緣和散熱。，以加強(qiáng)絕緣和散熱。將繞組裝配到鐵心上成將繞組裝配到鐵心上成為器身為器身。3、油箱除了干式變壓器以外，電力變壓器的器身都除了干式變壓器以外，電力變壓器的器身都放在油箱中，箱內(nèi)充滿變壓器油，其目的是放在油箱中，箱內(nèi)充滿變壓器油，其目的是提高絕緣強(qiáng)度提高絕緣強(qiáng)度( (因變壓器油絕緣性能比空氣因變壓器油絕緣性能比空氣好好) )、加強(qiáng)散熱。、加強(qiáng)散熱。4、套管 變壓器的引線從油箱內(nèi)穿過油箱蓋時(shí)，必須變壓

8、器的引線從油箱內(nèi)穿過油箱蓋時(shí)，必須經(jīng)過絕緣套管，以使高壓引線和接地的油箱絕經(jīng)過絕緣套管，以使高壓引線和接地的油箱絕緣。絕緣套管一般是瓷質(zhì)的，為了增加爬電距緣。絕緣套管一般是瓷質(zhì)的，為了增加爬電距離，套管外形做成多級(jí)傘形，離，套管外形做成多級(jí)傘形，10kV35kV套管套管采用充油結(jié)構(gòu)，如圖所示。采用充油結(jié)構(gòu)，如圖所示。三、變壓器的額定值 額定值是選用變壓器的依據(jù)，主要有：額定值是選用變壓器的依據(jù)，主要有： (1)額定容量額定容量SN：是變壓器的視在功率。由于變：是變壓器的視在功率。由于變壓器效率高，設(shè)計(jì)規(guī)定一次側(cè)、二次側(cè)額定容量相壓器效率高，設(shè)計(jì)規(guī)定一次側(cè)、二次側(cè)額定容量相等。等。 (2)一次側(cè)

9、、二次側(cè)額定電壓一次側(cè)、二次側(cè)額定電壓U1N、U2N。二次側(cè)。二次側(cè)額定電壓額定電壓U2N是當(dāng)變壓器一次側(cè)外加額定電壓是當(dāng)變壓器一次側(cè)外加額定電壓U1N時(shí)時(shí)二次側(cè)的空載電壓。對(duì)于三相變壓器，額定電壓指二次側(cè)的空載電壓。對(duì)于三相變壓器，額定電壓指線電壓。線電壓。 (3)一次側(cè)、二次側(cè)額定額定電流一次側(cè)、二次側(cè)額定額定電流I1N、I2N。對(duì)于。對(duì)于三相變壓器，額定電流指線電流。三相變壓器，額定電流指線電流。2 變壓器的空載運(yùn)行一、空載運(yùn)行時(shí)的磁通、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 變壓器的一次側(cè)繞組變壓器的一次側(cè)繞組AX接在電源上、二次側(cè)繞組接在電源上、二次側(cè)繞組ax開路，此運(yùn)行狀態(tài)稱為空載運(yùn)行。開路，此運(yùn)行狀態(tài)稱為空

10、載運(yùn)行。 主磁通主磁通：其磁力線沿鐵心閉合，同時(shí)與一：其磁力線沿鐵心閉合，同時(shí)與一次側(cè)繞組、二次側(cè)繞組相交鏈的磁通。次側(cè)繞組、二次側(cè)繞組相交鏈的磁通。 一次側(cè)繞組的漏磁通一次側(cè)繞組的漏磁通1：其磁力線主要沿非鐵磁：其磁力線主要沿非鐵磁材料材料(油、空氣油、空氣)閉合，僅為一次側(cè)繞組相交鏈的磁閉合，僅為一次側(cè)繞組相交鏈的磁通。通。主磁通和漏磁通的區(qū)別：所經(jīng)磁路的磁阻不同：主磁通沿鐵心閉合，磁阻為非所經(jīng)磁路的磁阻不同：主磁通沿鐵心閉合，磁阻為非常數(shù)，存在飽和現(xiàn)象，常數(shù)，存在飽和現(xiàn)象，與與i0呈非線性關(guān)系；漏磁通主呈非線性關(guān)系；漏磁通主要沿非鐵磁材料要沿非鐵磁材料(油、空氣油、空氣)閉合，磁阻為常數(shù)

11、，閉合，磁阻為常數(shù)，1與與i0呈線性關(guān)系。呈線性關(guān)系。所起的作用不同：主磁通同時(shí)與一次側(cè)繞組、二次側(cè)所起的作用不同：主磁通同時(shí)與一次側(cè)繞組、二次側(cè)繞組相交鏈，起能量傳遞媒介的作用；漏磁通繞組相交鏈，起能量傳遞媒介的作用；漏磁通1僅與僅與一次側(cè)繞組相交鏈，不能傳遞能量，僅起電壓降的作一次側(cè)繞組相交鏈，不能傳遞能量，僅起電壓降的作用。用。大小不同：主磁通占總磁通的絕大部分；漏磁通只占大小不同：主磁通占總磁通的絕大部分；漏磁通只占很小的一部分。很小的一部分。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)假定正向：假定正向：與與i呈右手螺旋關(guān)系；呈右手螺旋關(guān)系； e與與i同方向同方向。 主磁通在一次繞組（匝數(shù)主磁通在一次繞組（匝數(shù)N1）

12、,二次繞組二次繞組（匝數(shù)（匝數(shù)N2）中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為：）中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為：e1= -N1ddte2= -N2ddt感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值 設(shè)空載電流設(shè)空載電流i0的頻率為的頻率為f，=msint，m表示主磁通的最大值，則正弦穩(wěn)態(tài)下感應(yīng)電動(dòng)表示主磁通的最大值，則正弦穩(wěn)態(tài)下感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值復(fù)量為：勢(shì)有效值復(fù)量為： 正弦穩(wěn)態(tài)下感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為：正弦穩(wěn)態(tài)下感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為：E1=4.44fN1mE2=4.44fN2m11122224.4424.44mmmmEjN fjN fEjN fjN f 一次繞組漏磁通漏磁通1在一次側(cè)繞組中感應(yīng)漏電動(dòng)勢(shì)為在正弦穩(wěn)態(tài)下：111XI jLI jE10111d

13、dieNLdtdt 一次側(cè)繞組的漏電感 L1= N121 其中，其中，1為漏磁通為漏磁通1所經(jīng)路徑的磁導(dǎo)所經(jīng)路徑的磁導(dǎo)二、電壓方程式和變比 在假定正向下，根據(jù)基爾霍夫第二定律可在假定正向下，根據(jù)基爾霍夫第二定律可得一、二次側(cè)電壓平衡方程式得一、二次側(cè)電壓平衡方程式 u1= -e1-e1+i0R1 u2= e2 在正弦穩(wěn)態(tài)下，寫成復(fù)數(shù)形式在正弦穩(wěn)態(tài)下，寫成復(fù)數(shù)形式 式中，式中，Z1=R1+jX1 為一次繞組漏阻抗。為一次繞組漏阻抗。1110 1110 110122UEEI REjIXI REI ZUE變比：一次繞組的電動(dòng)勢(shì)一次繞組的電動(dòng)勢(shì)E1與二次繞組的電動(dòng)與二次繞組的電動(dòng)勢(shì)勢(shì)E2之比，用之比，

14、用k表示：表示： k = E1E2注意：1) 變比變比 k = E1E2 U1U20 ，U20為二次繞為二次繞組的空載電壓。組的空載電壓。2) 在三相變壓器中，在三相變壓器中，k指相電動(dòng)勢(shì)之比；指相電動(dòng)勢(shì)之比；3) 變比變比k常用下式計(jì)算：常用下式計(jì)算：?jiǎn)蜗嘧儔浩鳎簡(jiǎn)蜗嘧儔浩鳎簁 = U1NU2N三相變壓器：三相變壓器：k = U1NU2N3 變壓器的負(fù)載運(yùn)行一、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁過程 e、i 同方向同方向, i的方向與的方向與 的方向符合右手的方向符合右手螺旋定則。二次側(cè)采用如圖假定方向。螺旋定則。二次側(cè)采用如圖假定方向。二、磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式 其一次繞組漏阻抗壓降其一次繞組漏阻抗壓降I1Z1很

15、小，負(fù)載時(shí)仍很小，負(fù)載時(shí)仍有有U1E1=4.44fN1m，故鐵心中與，故鐵心中與E1相對(duì)應(yīng)的相對(duì)應(yīng)的主磁通主磁通m近似等于空載時(shí)的主磁通，從而產(chǎn)近似等于空載時(shí)的主磁通，從而產(chǎn)生生m的合成磁動(dòng)勢(shì)的合成磁動(dòng)勢(shì)Fm與空載磁動(dòng)勢(shì)與空載磁動(dòng)勢(shì)F0近似相近似相等，負(fù)載時(shí)的勵(lì)磁電流與空載電流等，負(fù)載時(shí)的勵(lì)磁電流與空載電流I0也近似相也近似相等。等。120FFF1 1221 0N IN IN I 將上一頁(yè)的第二個(gè)式子同除以將上一頁(yè)的第二個(gè)式子同除以N1 ,得得2120121001()()LNIIINIIIIIk 變壓器一次側(cè)電流 有兩個(gè)分量： ， 。 是勵(lì)磁電流用于建立變壓器鐵心中的主磁通 ， 是負(fù)載分量用于

16、建立磁動(dòng)勢(shì) 去抵消二次側(cè)磁動(dòng)勢(shì) ，即1I0I1LI0Im1LI1 1LN I22N I1 1220LN IN I三、電壓平衡方程式 類似于類似于 ， 也可以看成一個(gè)漏抗壓降，即也可以看成一個(gè)漏抗壓降，即1E22222EjI XjI X 則二次側(cè)繞組的漏阻抗Z2=R2+jX2 。聯(lián)合列出一次側(cè)二次側(cè)電壓電流方程式。11112222122101022mLUEI ZUEI ZEkEIIIkEI ZUI Z 2E異步電機(jī) 異步電機(jī)的基本工作原理 異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 異步電動(dòng)機(jī)的額定值概述一、異步電機(jī)的基本工作原理 異步電機(jī)定子三相對(duì)稱繞組接在三相對(duì)稱交流電網(wǎng)上，轉(zhuǎn)子繞組對(duì)稱短路。 定子繞組中流過三相對(duì)

17、稱電流，在氣隙中產(chǎn)生基波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在短路的轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生電流，該電流與氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)的運(yùn)行。一、異步電機(jī)的基本工作原理 異步電機(jī)主要作電動(dòng)機(jī)使用。 主要優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、制造容易、價(jià)格低廉、堅(jiān)固耐用，有較高的效率和相當(dāng)好的工作特性。 缺點(diǎn)：目前尚不能經(jīng)濟(jì)地在較大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，以及它必須從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率。 分類：二、異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)異步電機(jī)外形圖 異步電機(jī)結(jié)構(gòu)圖二、異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1. 定子 定子鐵心：電機(jī)主磁路的組成部分，并嵌放定子繞組。由厚度為0.5mm的硅鋼片疊裝而成。為了嵌放定子繞組，在定子沖片內(nèi)圓周上均

18、勻地沖制若干個(gè)形狀相同的槽。二、異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 定子鐵心的槽形主要有三種：半閉口槽適用于小型異步電機(jī)，其繞組是用圓導(dǎo)線繞成的。半開口槽適用于低壓中型異步電機(jī)，其繞組是成型線圈。開口槽適用于高壓大中型異步電機(jī)，其繞組是用絕緣帶包扎并浸漆處理過的成型線圈。 二、異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2. 定子 定子繞組：構(gòu)成電路部分。其作用是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、流過電流、實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。 機(jī)座：固定和支撐定子鐵心。因此要求有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。二、異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2. 轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子鐵心：電機(jī)主磁路的組成部分，并放置轉(zhuǎn)子繞組。由厚度為0.5mm的硅鋼片疊裝而成，在轉(zhuǎn)子外圓周上沖制均勻分布的形狀相同的槽。 轉(zhuǎn)子繞組：構(gòu)成電路部

19、分。有兩種結(jié)構(gòu)型式：籠型繞組和繞線型繞組。 轉(zhuǎn)軸：支撐轉(zhuǎn)子鐵心和輸出、輸入機(jī)械轉(zhuǎn)矩。 二、異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2. 轉(zhuǎn)子 籠型繞組：在轉(zhuǎn)子鐵心均勻分布的每個(gè)槽內(nèi)各放置一根導(dǎo)體，在鐵心兩端放置兩個(gè)端環(huán)，分別把所有的導(dǎo)體伸出槽外部分與端環(huán)聯(lián)接起來。這種籠型繞組一般為鋁澆鑄的，對(duì)中大型電機(jī)為減小損耗、提高效率，往往采用銅條焊接而成。二、異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2. 轉(zhuǎn)子 繞線型繞組：與定子繞組相似、極數(shù)相同的三相對(duì)稱繞組。一般接成星形。將三相繞組的三個(gè)引出線分別接到轉(zhuǎn)軸上三個(gè)滑環(huán)上，再通過電刷與外電路接通。繞線型轉(zhuǎn)子的特點(diǎn)是可以通過滑環(huán)電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入附加電阻，以改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能、調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。 二、

20、異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 3. 氣隙 定、轉(zhuǎn)子之間的間隙，也是電機(jī)主磁路的組成部分。 氣隙大小對(duì)異步電機(jī)的性能影響很大。 為了減小電機(jī)主磁路的磁阻，降低電機(jī)的勵(lì)磁電流，提高電機(jī)的功率因數(shù)，氣隙應(yīng)盡可能小。異步電機(jī)氣隙長(zhǎng)度應(yīng)為定、轉(zhuǎn)子在運(yùn)行中不發(fā)生機(jī)械摩擦所允許的最小值。 中、小型異步電機(jī)中，氣隙長(zhǎng)度一般為0.21.5mm。三、異步電動(dòng)機(jī)的額定值u 額定功率PN：是轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率，單位為W或kW。 u 額定電壓UN：施加在定子繞組上的線電壓，單位為V。 u 額定電流IN：電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率下，軸端輸出額定功率時(shí)，定子繞組的線電流，單位為A。 u 額定頻率fN：我國(guó)電網(wǎng)頻率fN=50Hz。

21、 u 額定轉(zhuǎn)速nN：電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率、軸端輸出額定功率時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。u 額定效率N。u 額定功率因數(shù)cosN。 三相異步電動(dòng)機(jī)額定值之間的關(guān)系NNNNNcos3IUP 異步電動(dòng)機(jī)功率、轉(zhuǎn)矩平衡方程式一、功率平衡方程式一、功率平衡方程式 異步電機(jī)的功率和損耗在異步電機(jī)的功率和損耗在T型等效電路中的反映如圖所示型等效電路中的反映如圖所示。名稱名稱符號(hào)符號(hào) 計(jì)算公式計(jì)算公式輸入電功輸入電功率率 P1 P1=m1U1I1cos1定子繞組定子繞組銅耗銅耗 pCu1 pCu1 =m1 I12 R1鐵耗鐵耗 pFepFe=m1 I02 Rm，在正常運(yùn)行時(shí)，異步電在正常運(yùn)行時(shí)，異

22、步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子電流動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子電流頻率很低頻率很低(0.52)Hz，轉(zhuǎn)子鐵耗可以，轉(zhuǎn)子鐵耗可以忽略，因此異步電動(dòng)機(jī)的鐵耗可近似忽略，因此異步電動(dòng)機(jī)的鐵耗可近似認(rèn)為等于定子鐵耗。認(rèn)為等于定子鐵耗。電磁功率電磁功率 Pem Pem= P1-pCu1-pFe =pCu2+Pmec=m2 I22 R2s借助于氣隙中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由定子傳借助于氣隙中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由定子傳遞給轉(zhuǎn)子的功率遞給轉(zhuǎn)子的功率轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組銅耗銅耗pCu1pCu2=m2 I22 R2名稱名稱 符號(hào)符號(hào)計(jì)算公式計(jì)算公式總機(jī)總機(jī)械損械損耗耗 PmecPmec=m2 I22 R2(1-s)s機(jī)械機(jī)械損耗損耗 pm

23、ec包括軸承摩擦損耗和通風(fēng)損耗，主要與包括軸承摩擦損耗和通風(fēng)損耗，主要與轉(zhuǎn)速有關(guān)轉(zhuǎn)速有關(guān)附加附加損耗損耗 pad難以準(zhǔn)確計(jì)算，通常估算約為電機(jī)額定難以準(zhǔn)確計(jì)算，通常估算約為電機(jī)額定功率的功率的0.5%1%。輸出輸出機(jī)械機(jī)械功率功率P2轉(zhuǎn)子軸上輸出的機(jī)械功率轉(zhuǎn)子軸上輸出的機(jī)械功率 功率平衡方程為： P1= Pem+pcu1 + pFe Pem=pcu2+Pmec 機(jī)械功率平衡方程式：Pmec=P2+pmec+pad 電磁功率、轉(zhuǎn)子繞組回路銅耗、總機(jī)械功率三者之間的關(guān)系為： Pem： pcu2 ：Pmec=1：s：(1-s) 二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式 異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械功率平衡關(guān)系式異步電

24、動(dòng)機(jī)機(jī)械功率平衡關(guān)系式 Pmec=P2+pmec+pad的兩邊同除以轉(zhuǎn)子機(jī)的兩邊同除以轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度械角速度=2n/60，即得對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩平，即得對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩平衡方程式。衡方程式。 Tem=T2+T0 Tem= Pmec 為電磁轉(zhuǎn)矩；為電磁轉(zhuǎn)矩；T2= P2為負(fù)載制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；為負(fù)載制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；T0=(pmec+pad +p0) 為空載制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。為空載制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 Tem= Pmec/ =Pmec/(1-s) 1 =Pem/1 式中，式中，1=2n1/60為同步角速度。為同步角速度。上式說明，電磁轉(zhuǎn)矩等于電磁功率除上式說明，電磁轉(zhuǎn)矩等于電磁功率除以同步機(jī)械角速度，也等于總機(jī)械功以同步機(jī)械角速度，也等于總機(jī)械功率除以轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度。率除以轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度。 三、效率三、效率 =(P2P1)100 異步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩一、物理表達(dá)式一、物理表達(dá)式 異步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式描述了電磁轉(zhuǎn)矩與主磁通、轉(zhuǎn)子有功電流的關(guān)系。 Tem=CTmI2a CT為與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)；I2a=I2cos2為轉(zhuǎn)子電流的有功分量。二、參數(shù)表達(dá)式二、參數(shù)表達(dá)式221221122111emem2XXsRRfsRpUmPT1. T