電機與拖動第3章異步電機的基本理論3-6

1、第第 3 章章 異步電機的基本理論異步電機的基本理論 3.1 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理 3.2 三相異步電動機的基本結構三相異步電動機的基本結構 3.5 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析 3.6 三相異步電動機的功率和轉矩三相異步電動機的功率和轉矩 3.7 三相異步電動機的運行特性三相異步電動機的運行特性 3.8 單相異步電動機單相異步電動機*3.9 三相直線異步電動機三相直線異步電動機*3.10 三相異步發(fā)電機三相異步發(fā)電機第第 3 章章 異步電機的基本理論異步電機的基本理論 3.1 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理 3.2 三相異步電

2、動機的基本結構三相異步電動機的基本結構 3.3 三相異步電動機的電動勢平衡方程式三相異步電動機的電動勢平衡方程式 3.4 三相異步電動機的磁通勢平衡方程式三相異步電動機的磁通勢平衡方程式 3.5 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析 3.6 三相異步電動機的功率和轉矩三相異步電動機的功率和轉矩 3.7 三相異步電動機的運行特性三相異步電動機的運行特性 3.8 單相異步電動機單相異步電動機*3.9 三相直線異步電動機三相直線異步電動機*3.10 三相異步發(fā)電機三相異步發(fā)電機電機與拖動電機與拖動l 定子繞組相當于變壓器的原繞組，定子繞組相當于變壓器的原繞組，l轉子繞組（一般短接）相當于

3、副繞組。轉子繞組（一般短接）相當于副繞組。i1u1e1e 1e2e 2i2+-+f1f2 ：漏磁通：漏磁通產生的感應電動產生的感應電動勢。勢。 ：主磁通產：主磁通產生的感應電動勢。生的感應電動勢。e1e2、e 1e 2、3.3 三相異步電動機的電動勢平衡方程式三相異步電動機的電動勢平衡方程式一、定子電路的電動勢平衡方程式一、定子電路的電動勢平衡方程式電動勢平衡方程式電動勢平衡方程式U1 =E1 + (R1 + jX1 ) I1E1 =4.44 kw1 N1f 1m =E1 + Z1 I1定子繞組的電動勢定子繞組的電動勢1. kw1定子繞組的定子繞組的繞組因數(shù)繞組因數(shù), , kw10，s 1，H

4、zsff5 . 45 . 012 f2=f1 ,頻率最大頻率最大即即E2s= s E2 X2= 2 f1L2即即X2s= sX2E2 = 4.44 kw2N2f1m E2s = 4.44 kw2N2f2m = 4.44 kw2N2sf1m X2s = 2 f2L2= 2 sf1L2222222sssXREI22222)(sXRsE)(0002nnIs 22222max21XREIs22222222222)( cossXRRXRRs22SXRs很小時1cos222XRss較大時s1cos2 結論：結論：轉子轉動時，轉轉子轉動時，轉 子電路中的各量均與轉差率子電路中的各量均與轉差率 s有關，有關，

5、即與轉速即與轉速n有關。有關。 【例例3.3.1】 某某繞線型繞線型三相異步電動機，三相異步電動機， nN = 2 880 r/min，fN = 50 Hz，轉子繞組開路時的額定線電壓轉子繞組開路時的額定線電壓 U2N =254 V。求該電動機在額定狀態(tài)下運行時。求該電動機在額定狀態(tài)下運行時轉子每相繞組轉子每相繞組的電的電動勢動勢E2s 和轉子頻率和轉子頻率 f2 。 解：解：由由 nN = 2 880 r/min ，可知，可知n0 = 3 000 r/min，則，則sN = n0nN n0= 3 0002 880 3 000= 0.04 由于由于轉子繞組為星形聯(lián)結，故轉子繞組開路時轉子繞組為

6、星形聯(lián)結，故轉子繞組開路時的相電壓為的相電壓為 U2 = E2 = U2N32541.732= V = 146.82 V 3.3 三相異步電動機的電動勢平衡方程式三相異步電動機的電動勢平衡方程式額定狀態(tài)下運行時額定狀態(tài)下運行時 E2s = sNE2 = 0.04146.82 V = 5.87 V f2 = sNf1 = 0.0450 Hz = 2 Hz3.3 三相異步電動機的電動勢平衡方程式三相異步電動機的電動勢平衡方程式三、三、繞組因數(shù)繞組因數(shù)kw = kp ks1. 節(jié)距因數(shù)節(jié)距因數(shù)kp整距線圈的電動勢整距線圈的電動勢SN y = EcEcEcEcEcEc = EcEc 短距線圈的電動勢短

7、距線圈的電動勢SNEcEc yEcEcEc y 180oEc = EcEc Ec = 2Ec sin 90 y Ec = 2Ec 3.3 三相異步電動機的電動勢平衡方程式三相異步電動機的電動勢平衡方程式 kp = sin 90 y =短距線圈的電動勢短距線圈的電動勢整距線圈的電動勢整距線圈的電動勢兩者之比，即節(jié)距因數(shù)兩者之比，即節(jié)距因數(shù)在整距繞組中在整距繞組中 kp =1 在短距繞組中在短距繞組中 kp 1 3.3 三相異步電動機的電動勢平衡方程式三相異步電動機的電動勢平衡方程式2. 分布因數(shù)分布因數(shù)ks 集中繞組集中繞組 E = q 個線圈電動勢的個線圈電動勢的代數(shù)和代數(shù)和= qEc 分布繞

8、組分布繞組 E = q 個線圈電動勢的個線圈電動勢的相量和相量和 qEc3.3 三相異步電動機的電動勢平衡方程式三相異步電動機的電動勢平衡方程式已知：相鄰兩個線圈電動已知：相鄰兩個線圈電動 勢的相位差為勢的相位差為 。設設：q = 3，則則 Ec1Ec2Ec3 q 2Ec3Ec1Ec2 REq元件組向量圖 Ec = 2R sin 2Eq = 2R sin q 2q 2 Eq = Ec sin 2sin= q Ec ks= q Ec sinq sin 2q 23.3 三相異步電動機的電動勢平衡方程式三相異步電動機的電動勢平衡方程式q 2Ec3Ec1Ec2 REq2sin2sin2sin2qR22

9、sin2sinqqks分布系數(shù)分布系數(shù)小小 結結E1 =4.44 kw1 N1f 1m U1 =E1 + Z1 I1E2s = 4.44 kw2N2f2m E2s = Z2sI2s kp = sin 90 y 2sin2sinqqks12sff 22sEEs22sXXs222222)(sXRsEI222222)(cossXRR3.4 三相異步電動機的磁通勢平三相異步電動機的磁通勢平衡方程式衡方程式第第3章章 異步電機的基本理論異步電機的基本理論重點討論的問題重點討論的問題: 單相繞組磁動勢單相繞組磁動勢脈振磁動勢脈振磁動勢 三相繞組合成磁動勢三相繞組合成磁動勢旋轉磁動勢旋轉磁動勢單相電流通過單

10、相繞組產生脈振磁通勢和脈振磁場單相電流通過單相繞組產生脈振磁通勢和脈振磁場 脈振磁場：脈振磁場： 軸線不變，大小和方向隨時間交變軸線不變，大小和方向隨時間交變 脈振磁通勢：空間位置固定，幅值隨時間按正弦規(guī)脈振磁通勢：空間位置固定，幅值隨時間按正弦規(guī)律變化，其脈振頻率就是通入線圈中電流的頻率。律變化，其脈振頻率就是通入線圈中電流的頻率。 3.4 三相異步電動機的磁通勢平衡方程式三相異步電動機的磁通勢平衡方程式OftU1U2SNNS二、脈振磁通勢二、脈振磁通勢U1U2NS12FU1U2U1f磁勢正方向：磁勢正方向： 由定子指向轉子為正值。由定子指向轉子為正值。電流的正方向：電流的正方向： 流出為正

11、流出為正2223氣隙磁動勢：氣隙磁動勢：2322)(222)(NifNif 通入電流的線圈，它所產生的氣隙磁動勢沿圓周分布是通入電流的線圈，它所產生的氣隙磁動勢沿圓周分布是一個矩形波，在通電流的線圈處，氣隙磁動勢發(fā)生突跳。一個矩形波，在通電流的線圈處，氣隙磁動勢發(fā)生突跳。整距集中繞組的磁動勢整距集中繞組的磁動勢232cos22),(22cos22),(cos2wtNItfwtNItfwtIi(2) 對氣隙中某一點對氣隙中某一點， 磁場在時間上，大小隨時間作正弦磁場在時間上，大小隨時間作正弦(或余或余弦弦)變化變化(或脈動或脈動)。脈振磁場脈振磁場(或磁密或磁密)的物理意義：的物理意義：既是既是

12、空間空間的函數(shù)，又是的函數(shù)，又是時間時間的函數(shù)的函數(shù)(1) 對某瞬時來說對某瞬時來說， 磁場的空間分布，是矩形波；磁場的空間分布，是矩形波；U1U3U4U2S NN SU1U2 與與 U3U4串聯(lián)串聯(lián): 14FU3U1U2U4U1繞組磁動勢動勢對磁極的磁場：氣隙磁對p21p.02232AAX轉子定子Afa12kiN02232fa12kiN4 12kiN3次諧波5次諧波44 14 1( )cos( )cos(3 )cos(5 )35kkkf afafafa 1) 單個線圈當通入交流電流時所產生的磁動勢波是一個在空單個線圈當通入交流電流時所產生的磁動勢波是一個在空間按矩形波分布、波的間按矩形波分布

13、、波的位置在空間不動、但波幅的大小和方向位置在空間不動、但波幅的大小和方向 隨時間在變化的磁動勢波隨時間在變化的磁動勢波，稱該種磁動勢為脈振磁勢。，稱該種磁動勢為脈振磁勢。 結論結論1：2) 線圈磁勢除包含基波磁勢外，還包含有線圈磁勢除包含基波磁勢外，還包含有 3、5、7 等諧波磁等諧波磁勢分量勢分量。l 基波磁動勢的幅值是矩形波磁動勢的基波磁動勢的幅值是矩形波磁動勢的4/倍；倍；l 諧波磁動勢幅值為基波幅值的諧波磁動勢幅值為基波幅值的1/倍；倍；l 基波磁動勢磁極對數(shù)與原矩形波相同；基波磁動勢磁極對數(shù)與原矩形波相同；l 諧波的極對數(shù)為基波的諧波的極對數(shù)為基波的倍。倍。(2) 對氣隙中某一點，

14、對氣隙中某一點， 磁場在時間上，大小隨時間作磁場在時間上，大小隨時間作正弦正弦(或余弦或余弦)變化變化(或脈動或脈動)。單相單相基波基波脈振磁動勢脈振磁動勢既是既是空間空間的函數(shù)，又是的函數(shù)，又是時間時間的函數(shù)的函數(shù)(1) 對某瞬時來說對某瞬時來說， 磁場的空間分布，是沿定子內磁場的空間分布，是沿定子內圓周長方向作余弦圓周長方向作余弦(或正弦或正弦)分布；分布；結論結論2：脈振磁場 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 氣隙氣隙矩形波矩形波磁通勢的幅值磁通勢的幅值2 kw N I2p=3.4 三相異步電動機的磁通勢平衡方程式

15、三相異步電動機的磁通勢平衡方程式氣隙氣隙基波基波磁通勢的幅值磁通勢的幅值2 kw N I2p=4 Fpm = 0.9 kw N I p短距分布繞組短距分布繞組三、旋轉磁通勢三、旋轉磁通勢三相電流通過三相繞組時，三相繞組的三相電流通過三相繞組時，三相繞組的三個基波脈振磁通勢為三個基波脈振磁通勢為FpU = Fpm sin tFpV = Fpm sin( t 120o )FpW = Fpm sin( t120o )3.4 三相異步電動機的磁通勢平衡方程式三相異步電動機的磁通勢平衡方程式三個在時間、空間上都相差三個在時間、空間上都相差1201200 0電角度電角度的單相繞組的脈振磁動勢的合成的單相繞

16、組的脈振磁動勢的合成U1U2V1V2W2W1NS將它們用空間矢量表示，其參考方向如圖將它們用空間矢量表示，其參考方向如圖FpU FpV FpW 3.4 三相異步電動機的磁通勢平衡方程式三相異步電動機的磁通勢平衡方程式FpVFpWFm30 30FpW = Fpm sin120o =FpU = Fpm sin 0o = 032Fpm FpV = Fpm sin(120o ) = 32Fpm 當當 t = 0o 時時 Fm= 32Fpm3.4 三相異步電動機的磁通勢平衡方程式三相異步電動機的磁通勢平衡方程式FpU FpV FpW pmpmpvmFFFF232323230cos20FpU = Fpm

17、sin90o = Fpm FpV = Fpm sin(30o ) = Fpm / 2FpW = Fpm sin 210o = Fpm / 2 FpWFpV60FpVFpWFpU60Fm=23Fpm Fm當當 t = 90o 時時3.4 三相異步電動機的磁通勢平衡方程式三相異步電動機的磁通勢平衡方程式FpU FpV FpW pmpmpmpWpUmFFFFFF232121260cos20 合成磁動勢在空間是旋轉的，且任何瞬間合成合成磁動勢在空間是旋轉的，且任何瞬間合成磁通勢的幅值磁通勢的幅值不變。不變。Fm = Fpm =320.9 3 kw N I2p用空間矢量表示的旋轉磁動勢 結論：結論：繼續(xù)

18、選擇不同的時刻，可見：繼續(xù)選擇不同的時刻，可見： 合成磁動勢在空間畫出一個圓：圓形旋轉磁動勢合成磁動勢在空間畫出一個圓：圓形旋轉磁動勢。 某相電流達到最大值時，合成磁動勢幅值就與該某相電流達到最大值時，合成磁動勢幅值就與該相繞組軸線重合相繞組軸線重合。在三相對稱分布的繞組中，通入三相對稱的交流電流時，在三相對稱分布的繞組中，通入三相對稱的交流電流時，所產生的合成基波磁動勢是所產生的合成基波磁動勢是，磁場的極數(shù)與繞組的，磁場的極數(shù)與繞組的極數(shù)相同。極數(shù)相同。（1）轉向）轉向 磁動勢（磁場）的轉向決定于磁動勢（磁場）的轉向決定于，總是，總是從電流的超前相轉到滯后相。從電流的超前相轉到滯后相。旋轉磁

19、動勢波形圖（2）轉速）轉速同步轉速同步轉速n0=60f1/p（3）瞬時位置）瞬時位置 哪一相電流達到最大值，合成基波磁場的正波幅一定哪一相電流達到最大值，合成基波磁場的正波幅一定位于該相繞組的軸線處。位于該相繞組的軸線處。旋轉磁場幅值在電流最大相的線圈軸線旋轉磁場幅值在電流最大相的線圈軸線三相基波合成磁通勢的特性：三相基波合成磁通勢的特性：v基波幅值基波幅值Fm不變，為各相脈振磁動勢幅值的不變，為各相脈振磁動勢幅值的3/2倍。倍。推論：推論： m相對稱繞組通以相對稱繞組通以m相對稱電流時，所形成的相對稱電流時，所形成的m相合成相合成磁通勢，也是圓形旋轉磁通勢，其幅值為各相脈振磁通勢磁通勢，也是

20、圓形旋轉磁通勢，其幅值為各相脈振磁通勢幅值的幅值的m/2，其，其轉速仍為同步轉速。轉速仍為同步轉速。（4）幅值）幅值Fm = Fpm =m20.9m kw N I2p 【例例3.4.1】 有一三相雙層繞組，有一三相雙層繞組， z = 36 ， p = 2，y = 8 /9， N = 96。(1) 分析該繞組的類型；分析該繞組的類型； (2) 若旋轉磁場若旋轉磁場磁通最大值磁通最大值 m = 0.011 Wb，轉速，轉速 n0 = 1 500 r/min，則每相，則每相繞組中產生的電動勢的有效值是多少？繞組中產生的電動勢的有效值是多少？ (3) 若通過每相繞組若通過每相繞組的電流有效值為的電流有

21、效值為 I = 2.04 A，該三相繞組產生的旋轉磁通勢，該三相繞組產生的旋轉磁通勢的幅值是多少？的幅值是多少？ 解：解：(1) 由于由于 y = 8 /9 ，故為短距繞組。，故為短距繞組。由于由于q =z2pm=36223= 31(2) 電動勢電動勢 分布繞組分布繞組 kp = sin 90 y = sin ( 90) 89= 0.9853.4 三相異步電動機的磁通勢平衡方程式三相異步電動機的磁通勢平衡方程式 = p 360 zks =2q sin2 q sin= 2360 36= 20=20 2sin(3 ) 3sin20 2= 0.96f =p n060= 50 Hz = Hz 21 5

22、00 60E = 4.44 f kw Nm = 4.44500.9850.96960.011 V = 220 V3.4 三相異步電動機的磁通勢平衡方程式三相異步電動機的磁通勢平衡方程式(3) 磁通勢磁通勢F = 0.9 m kw N I 2p0.930.9850.96962.0422=A = 125 A3.4 三相異步電動機的磁通勢平衡方程式三相異步電動機的磁通勢平衡方程式四、高次諧波磁通勢和電動勢四、高次諧波磁通勢和電動勢 磁極的磁場磁極的磁場 = 基波磁場基波磁場 + 奇次諧波磁場奇次諧波磁場v 次諧波的磁極對數(shù)：次諧波的磁極對數(shù)：v 次諧波電動勢頻率：次諧波電動勢頻率：v 次諧波電動勢大

23、小：次諧波電動勢大?。簐 次諧波的繞組因數(shù)：次諧波的繞組因數(shù)： v 次諧波的節(jié)距因數(shù)：次諧波的節(jié)距因數(shù)：v 次諧波的分布因數(shù)：次諧波的分布因數(shù)：pv = v p1f v = v f 1E v = 4.44 f v kwv Nmkwv = kpv ksv基波極對數(shù)基波極對數(shù) p kpv = sin v y 90ksv=q 2 2sin vq sin v3.4 三相異步電動機的磁通勢平衡方程式三相異步電動機的磁通勢平衡方程式(1) 在同步電機中，諧波磁通勢所產生的磁場在轉子表面在同步電機中，諧波磁通勢所產生的磁場在轉子表面 產生渦流損耗，使電機發(fā)熱，產生渦流損耗，使電機發(fā)熱， 。(2) 在感應電機

24、中，諧波磁場產生寄生轉矩，影響其起動性在感應電機中，諧波磁場產生寄生轉矩，影響其起動性 能；損耗能；損耗 ，cos ，溫升，溫升 ， 。 諧波電動勢的影響諧波電動勢的影響 使發(fā)電機電動勢波形變壞，供電質量使發(fā)電機電動勢波形變壞，供電質量 ，雜散損耗，雜散損耗 ， ，溫升，溫升 ；干擾鄰近通信線路。；干擾鄰近通信線路。 措施措施 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； 籠型異步電動機轉子采用斜槽形式?；\型異步電動機轉子采用斜槽形式。 諧波磁通勢的影響諧波磁通勢的影響 3.4 三相異步電動機的磁通勢平衡方程式三相異步電動機的磁通勢平衡方程式一、磁通勢平

25、衡方程式一、磁通勢平衡方程式1. 定子旋轉磁通勢定子旋轉磁通勢F1m =0.9 m1kw1N1 I12p 轉向轉向 與定子電流相序一致。與定子電流相序一致。 轉速轉速 n1 = n0 = p60 f1 幅值幅值 第第3章章 異步電機的基本理論異步電機的基本理論2. 轉子旋轉磁通勢轉子旋轉磁通勢 F2m =0.9 m2kw2N2 I2s2p 轉向轉向 幅值幅值 與轉子電流的相序一致，即與定子電流與轉子電流的相序一致，即與定子電流 相序一致。相序一致。 轉速轉速 (1) 轉子旋轉磁通勢相對于轉子的轉速轉子旋轉磁通勢相對于轉子的轉速 n2 = p60 f2= s n0(2) 轉子旋轉磁通勢相對于定子

26、的轉速轉子旋轉磁通勢相對于定子的轉速 n2 + n= s n0 + (1s) n0 = n0 3.4 三相異步電動機的磁通勢平衡方程式三相異步電動機的磁通勢平衡方程式 結論結論(1) 轉子旋轉磁通勢與定子旋轉磁通勢在空間轉子旋轉磁通勢與定子旋轉磁通勢在空間 是沿同一方向以同一速度旋轉的。是沿同一方向以同一速度旋轉的。同步旋轉：極數(shù)相同；轉速相同；轉向相同同步旋轉：極數(shù)相同；轉速相同；轉向相同(2) 二者組成了統(tǒng)一的合成旋轉磁通勢，二者組成了統(tǒng)一的合成旋轉磁通勢， 共同產生旋轉磁場。共同產生旋轉磁場。3.4 三相異步電動機的磁通勢平衡方程式三相異步電動機的磁通勢平衡方程式F1 m+ F2m =

27、F0m 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旋轉磁通勢的幅值為旋轉磁通勢的幅值為F0m =0.9 m1kw1N1 I02p(2)負載時負載時 m1kw1N1 I1+m2kw2N2 I2s=m1kw1N1 I03.4 三相異步電動機的磁通勢平衡方程式三相異步電動機的磁通勢平衡方程式定子磁動勢包定子磁動勢包含兩個分量含兩個分量3.5 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析一、等效電路一、等效電路U1I1R1 jX1E1 E2sjX2s R2I2sf1f2m1、 kw1N1 m2、 kw2N2第第3章章 異步電機的基本理論異步電機

28、的基本理論E1 =E2 頻率相等：頻率相等：頻率折算頻率折算大小相等：大小相等：繞組折算繞組折算1. 頻率折算頻率折算I2s =sE2R2 + jsX2=E2+ jX2R2 s= I2第第3章章 異步電機的基本理論異步電機的基本理論方法方法： 用一等效的用一等效的靜止靜止轉子代替實際轉動的轉子轉子代替實際轉動的轉子原則原則： F2對對F1的影響不變的影響不變 保持轉子磁勢保持轉子磁勢F2的大小不變（即的大小不變（即2s大小不變）；大小不變）； F2與與F1之間在空間相差的空間電角度不變（之間在空間相差的空間電角度不變（2s的相位不變）的相位不變）22222222arctanarctanarct

29、ansRXRSXRXss 頻率歸算的物理含義頻率歸算的物理含義 用一個用一個靜止靜止的、電阻為的、電阻為 R2 /s 的等效轉子去代的等效轉子去代替電阻為替電阻為 R2 的實際旋轉的轉子。的實際旋轉的轉子。 3.5 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析R2s= R2 + 1s sR2 U1I1R1 jX1E1 E2jX2 R2I2f1f1m1、 kw1N1 m2、 kw2N21s R2 s轉子所產生的機械功轉子所產生的機械功率相對應的等效電阻率相對應的等效電阻頻率頻率折算后異步機的等值電路折算后異步機的等值電路2. 繞組折算繞組折算 用一個用一個相數(shù)相數(shù)和和有效匝數(shù)有效匝數(shù)與定子繞

30、組相同的轉與定子繞組相同的轉子繞組去等效代替實際的轉子繞組。子繞組去等效代替實際的轉子繞組。 等效的原則：保證電磁效應和功率關系不變。等效的原則：保證電磁效應和功率關系不變。3.5 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析U1I1R1 jX1E1 E2jx2 R2I2f1f1m1、 kw1N1 m1、 kw1N11s R2 s繞組繞組折算后異步機的等值電路折算后異步機的等值電路 折算前：折算前： 折算后：折算后： 定、轉子的電動勢之比：定、轉子的電動勢之比： E2 = E1 = ke E2E2 = 4.44 f1 kw2N2m E2 = E1 = 4.44 f1 kw1N1m =kw1

31、N1kw2N2E2E2ke =E1E2=3.5 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析折算原則：折算前后主磁通不變折算原則：折算前后主磁通不變(1) 電動勢的折算電動勢的折算(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電流比：電流比：=m1kw1N1m2kw2N2I2I2ki =0.9 m2kw2N2 I22p=0.9 m1kw1N1 I22pI2kiI2 =3.5 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析折算原則：折算前后轉子磁動勢不變折算原則：折算前后轉子磁動勢不變(3) 阻抗

32、的折算阻抗的折算折算前：折算前：Z2=+ jX2R2s= E2 I2折算后：折算后：Z2 =+ jX2R2 s= E2 I2阻抗比：阻抗比：|Z2|Z2 |kZ =E2 I2 E2 I2= ke ki Z2 = kZ Z2 R2 = kZ R2X2 = kZ X2 3.5 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析折算原則：折算前后轉子有功功率（折算原則：折算前后轉子有功功率（銅耗銅耗）、無功功率不變）、無功功率不變3. 等效電路及其簡化等效電路及其簡化 E1 = E2U1I1R1 jX1jX2 R2I21s R2 sR0jX0I0 E1 = E2U1I1R1 jX1 jX2 R2I21

33、s R2 sR0jX0I03.5 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析從等效電路分析可知從等效電路分析可知:;, 0,1, 0,)2220電機相當于開路總機械功率近似為零理想空載時IRsssnn;, 01, 1, 0,) 12短路狀態(tài)電機處于總機械功率為零電機不轉時Rsssn3)三相異步電動機的功率因數(shù)永遠滯后；三相異步電動機的功率因數(shù)永遠滯后；4)附加電阻不能用電感或電容來代替。附加電阻不能用電感或電容來代替。5)在等效電路中負載的變化是用轉差率在等效電路中負載的變化是用轉差率s來體現(xiàn)的來體現(xiàn)的U1 =E1 + (R1 + jX1 ) I1二、基本方程式二、基本方程式（繞組折算、

34、頻率折算后）（繞組折算、頻率折算后）E1 =E2 I1 + I2 = I03.5 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析+ jX2 ) I20 = E2 (R2 sE1 = Z0 I0I2R2 sI2 三、相量圖三、相量圖E1 = E2 2jX2I2 I2 I0 I1 E1 R1I1 jX1I1 U1 設設 E1 = E2 = E1 0o 3.5 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析B異步電動機向量圖異步電動機向量圖小結：基本方程式、等效電路和時空矢量圖小結：基本方程式、等效電路和時空矢量圖 021222221000111111)()(IIIXjsRIEEEjXRIEjR

35、RIEU 【例例3.5.1】 一臺三相一臺三相 4 極籠型異步電動機，極籠型異步電動機，UN = 380 V，三角形聯(lián)結，三角形聯(lián)結，fN = 50 Hz，nN = 1 452 r/min，R1 = 1.33 ，X1 = 2.43 ， R2 = 1.12 ，X2 = 4.4 ，R0 = 7 ，X0 = 90 。試用試用 T 形和簡化等效電路計算形和簡化等效電路計算額定狀態(tài)下運行額定狀態(tài)下運行時的定子時的定子相電流相電流 、轉子轉子相電流相電流 和勵磁電流和勵磁電流 。I2I1I0解：解： (1) 應用應用 T 形等效電路形等效電路sN = n0nN n0= 1 5001 452 1 500=

36、0.032 Z1 = R1jX1 = (1.33j 2.43) Z2 = R2 /s jX2 = (1.12/0.032j 4.4) = 2.77 61.3o = 35.28 7.17o 3.5 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析3.5 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析 Z0 = R0jX0 = (7j90) = 90.27 85.55o 設設 U1 = 380 0o V = 11.47 29.43O A = 10.02 170.11O A I0 = I1I2 = 3.91 88.27O A I1 = U1Z1Z0 Z2Z0Z2I2 = Z0Z0Z2I1或或 I0

37、 = Z2Z0Z2I1 = 3.91 88.27O A (2) 應用簡化等效電路應用簡化等效電路I2 =U1 Z1Z2 = 10.28 169.35O A I0 = U1Z0= 4.21 85.55O A = A 380 0O 90.27 85.55o I1 = I0I2 = 12.08 30.32o A = 4.21 85.55O 10.28 169.35O A 3.5 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析一、三相異步電動機的功率一、三相異步電動機的功率 1. 輸入功率輸入功率 P1 P1 = 3 U1I1cos 13.6 三相異步電動機的功率和轉矩三相異步電動機的功率和轉矩=

38、3 U1LI1Lcos 12. 定子銅損耗定子銅損耗 PCu1 PCu1 = m1R1I12 = 3R1I123. 鐵損耗鐵損耗 PFe（轉子鐵損耗忽略不計）（轉子鐵損耗忽略不計） PFe = m1R0I02 = 3R0I02第第3章章 異步電機的基本理論異步電機的基本理論R2 s= m1 I22 4. 電磁功率電磁功率 PePe = P1PCu1PFePe = m2 E2 I2cos 2 = m1 E2 I2 cos 23.6 三相異步電動機的功率和轉矩三相異步電動機的功率和轉矩= m1 R2I2 2 + m1 R2I2 2 1s s轉子銅損耗轉子銅損耗 PCu2機械功率機械功率 Pm5.

39、轉子銅損耗轉子銅損耗 PCu2 PCu2 = m2 R2 I22 = m1 R2 I2 2 = s Pe3.6 三相異步電動機的功率和轉矩三相異步電動機的功率和轉矩6. 機械功率機械功率 PmPm = PePCu21ss Pm = m1 R2I22 = (1s ) Pe)1 ( :1:2ssPpPmCue8. 輸出功率輸出功率 P2 P2 = PmP0 = PePCu2P0 = P1PCu1PFePCu2Pme Pad7. 空載損耗空載損耗 P0 P0 = PmePad機械損耗機械損耗附加損耗附加損耗1R1X2R2X21Rss1U1I0I2I0R0X1cupFep2cupmP1PeP在等效在等

40、效電路上電路上表示功表示功率和損率和損耗：耗：3.6 三相異步電動機的功率和轉矩三相異步電動機的功率和轉矩 總損耗總損耗 Pal Pal = PFePCuP0 = PFe(PCu1PCu2) PmePad 功率平衡方程式功率平衡方程式 P2 = P1Pal 效率效率 = 100% P2 P1 P1PCu1+PFePePCu2P0P2Pm功率流功率流程圖：程圖： 【例例3.6.1】 某三相異步電動機，某三相異步電動機，UN = 380 V， 形聯(lián)結形聯(lián)結, f1=50Hz, R1=1.5, R2=1.2。在拖動某負載運行時，相。在拖動某負載運行時，相電流電流 I1 = 11.5A， I2 = 10A, =0.86, =82% , n = 1446 r/min。求：該電機的求：該電機的 P1、Pe、Pm 和和P2 。解：解： 同步轉速同步轉速3.6 三相異步電動機的功率