電機與拖動：第六章 三相異步電動機運行原理

1、作業(yè)：6-2, 6-3, 6-9，6.10， 6.12第六章 三相異步電動機運行原理1第一節(jié) 三相異步電動機的空載運行 三相異步電動機的定、轉(zhuǎn)子電路之間沒有直接的電聯(lián)系，它們之間的聯(lián)系是通過電磁感應(yīng)關(guān)系而實現(xiàn)的，這一點和變壓器完全相似。定子相當于變壓器的一次繞組，轉(zhuǎn)子相當于二次繞組，可仿照分析變壓器的方式進行分析。一、空載電流和空載磁動勢 當三相異步電動機的定子繞組接到對稱三相電源時，定子繞組中就通過對稱三相交流電流，三相交流電流將在氣隙內(nèi)形成按正弦規(guī)律分布，并以同步轉(zhuǎn)速 旋轉(zhuǎn)的磁動勢由旋轉(zhuǎn)磁動勢建立氣隙主磁場，即旋轉(zhuǎn)磁場。 2第一節(jié) 三相異步電動機的空載運行 三相異步電動機的定、轉(zhuǎn)子電路之間

2、沒有直接的電聯(lián)系，它們之間的聯(lián)系是通過電磁感應(yīng)關(guān)系而實現(xiàn)的，這一點和變壓器完全相似。定子相當于變壓器的一次繞組，轉(zhuǎn)子相當于二次繞組，可仿照分析變壓器的方式進行分析。一、空載電流和空載磁動勢 當三相異步電動機的定子繞組接到對稱三相電源時，定子繞組中就通過對稱三相交流電流，三相交流電流將在氣隙內(nèi)形成按正弦規(guī)律分布，并以同步轉(zhuǎn)速 旋轉(zhuǎn)的磁動勢由旋轉(zhuǎn)磁動勢建立氣隙主磁場，即旋轉(zhuǎn)磁場。 3 空載時，軸上沒有任何機械負載，異步電動機所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩僅克服了摩擦、風阻的阻轉(zhuǎn)矩，所以是很小的。 二、空載時的定子電壓平衡關(guān)系電動機空載時每相的定子電壓平衡方程式： 4第二節(jié) 三相異步電動機的負載運行一負載運行時的

3、物理情況 定子三相對稱繞組接通三相對稱電源，流過三相對稱電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，以同步轉(zhuǎn)速 分別產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 切割定，轉(zhuǎn)子繞組，和 ,轉(zhuǎn)子繞組是閉合的， 因而產(chǎn)生 轉(zhuǎn)子電流。異步電機負載時，除了定子磁動勢外，轉(zhuǎn)子電流還 產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)子磁動勢，因此總的氣隙磁動勢則是和的合成。 轉(zhuǎn)子合成磁動勢相對轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度為 若定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向為順時針方向，感應(yīng)而形成的轉(zhuǎn)子電動勢或電流的相序也必然按順時針方向排列。由于合成磁動勢的轉(zhuǎn)向決定于繞組中電流的相序，所以轉(zhuǎn)子合成磁動 勢的轉(zhuǎn)向與定子磁動勢于是轉(zhuǎn)子磁動勢在空間的旋轉(zhuǎn)速度為：的轉(zhuǎn)向相同，也為順時針方向。5即等于定子磁動勢在空間的旋轉(zhuǎn)速度。也就是說，無論異步電

4、動機的轉(zhuǎn)速如何變化，定、轉(zhuǎn)子磁動勢總是相對靜止的。二、基本方程式(一） 磁動勢平衡方程式負載時，轉(zhuǎn)子磁通勢F2與定子磁通勢F1在空間相對靜止，其合成磁通勢保持定值，此時氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場由此合成磁通勢產(chǎn)生，即6轉(zhuǎn)子磁動勢F2與定子磁動勢F1相對靜止，得到合成磁動勢F1+F2負載時空載時電動機從空載到負載，定子繞組的感應(yīng)電動勢的變化很小，差不多和電源電壓相平衡。所以，可以近似認為于是7于是8（二）電磁關(guān)系有效值異步電動機的負載運行時的電磁關(guān)系相量表達式定、轉(zhuǎn)子的漏磁通在各自繞組中感應(yīng)產(chǎn)生漏電動勢9（三）電動勢平衡方程式 Zm為表征鐵心磁化特性和鐵耗的一個綜合參數(shù)，稱為勵磁阻抗；Xm稱為勵磁電抗；R

5、m為反映鐵耗的勵磁電阻。定子漏電抗轉(zhuǎn)子漏電抗因此10三、等效電路三相異步電機負載運行時，不但原、副繞組的電動勢不相等，而且頻率也不一樣（），為此，得出等效電路，不但要像變壓器那樣進行繞組折算，還應(yīng)進行頻率折算。（一）頻率歸算轉(zhuǎn)子相電流為: 等式右側(cè)的分子分母同除 以:與的大小相等，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的相位角: 等效轉(zhuǎn)子繞組的相位角: 用靜止的等效轉(zhuǎn)子繞組代替轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子繞組11等效轉(zhuǎn)子繞的轉(zhuǎn)子繞組電阻由: 改變?yōu)?即 用靜止的等效轉(zhuǎn)子繞組代替轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子繞組再進行繞組歸算 12（二）繞組折算 對異步電機進行了頻率歸算以后，其定、轉(zhuǎn)子電路的頻率已經(jīng)相等，情況已與變壓器一樣了。如果在進行像變壓器那樣的繞組歸算，就能

6、得到異步電機的完整等效電路。1. 電流歸算 像變壓器歸算一樣，設(shè)歸算后的轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組有同樣的繞組匝數(shù)和繞組系數(shù)；歸算以后的轉(zhuǎn)子電勢與歸算前相同；歸算后的轉(zhuǎn)子電流為 為電流變比 13 2. 電勢歸算 設(shè)歸算后轉(zhuǎn)子電勢為 歸算前后定、轉(zhuǎn)子磁勢不變，故主磁通不變?yōu)殡妱葑儽?3. 阻抗歸算 由于歸算前后，轉(zhuǎn)子銅耗應(yīng)保持不變，可見轉(zhuǎn)子每相電阻折算值 應(yīng)滿足下列式子：14另外歸算前后，轉(zhuǎn)子漏電感儲能應(yīng)保持不變，那么轉(zhuǎn)子每相電感折算值 滿足下式 頻率歸算后的定、轉(zhuǎn)子電路15繞組歸算后的定、轉(zhuǎn)子電路（三）異步電動機 的等效電路16第三節(jié) 三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩一、功率轉(zhuǎn)換過程二、功率方程式式中，U1

7、定子相電壓；I1 定子相電流； 定子功率因數(shù)角； 轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角；17總機械功率三、轉(zhuǎn)矩方程式式中 電動機輸出的機械轉(zhuǎn)矩； 機械損耗轉(zhuǎn)矩； 附加損耗轉(zhuǎn)矩； 空載轉(zhuǎn)矩； 電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)差功率18四、電磁轉(zhuǎn)矩公式轉(zhuǎn)矩常數(shù)19例6-1一臺2對極的三相異步電動機，有關(guān)數(shù)據(jù)如下：還知道電動機的機械損耗 ，額定負載時的附加損耗 ，試計算各種功率和轉(zhuǎn)矩。解定子和轉(zhuǎn)子的銅耗、及定子鐵耗20同步角速度轉(zhuǎn)子機械角速度總機械功率電磁功率負載制動功率空載制動功率電磁轉(zhuǎn)矩或者21第四節(jié) 三相異步電動機的工作特性一、工作特性的分析1、轉(zhuǎn)速特性2、定子電流特性3、功率因數(shù)特性4、電磁轉(zhuǎn)矩特性5、效率特性22二、工作特性的求取

8、工作特性的求取 可以用直接負載法，通過做實驗求??；也可以利用等效電路進行計算。23第五節(jié) 三相異步電動機參數(shù)的測定異步電機中有兩種參數(shù)：（1）空載勵磁參數(shù)：勵磁電阻、勵磁電抗、勵磁阻抗（2）堵轉(zhuǎn)參數(shù)：定子電阻、定子漏抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子電抗241、空載試驗試驗條件：（1）軸上不帶任何負載；（2）異步電動機在額定頻率下運行；（3）電壓從1.11.3倍額定值逐漸降低，直到轉(zhuǎn)速發(fā)生明顯的變化（轉(zhuǎn)差率明顯增大）獲得數(shù)據(jù)：端電壓、空載電流、空載功率、轉(zhuǎn)速一、空載試驗及空載時參數(shù)的確定空載特性曲線252、勵磁參數(shù)與鐵耗及機械損耗的確定異步電機空載時，輸入功率補償定子銅耗、鐵耗、機械損耗：鐵耗正比于電壓平方，做出鐵耗與機械損耗之和與電壓平方的曲線；延長該曲線與縱軸的相交，該交點所對應(yīng)的只就為