電機(jī)學(xué) 第5章 異步電機(jī)部分

1、第 5 章異步電機(jī)5.1 三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)1.異步電動機(jī)的用途和分類三相異步電機(jī)主要用作電動機(jī)，拖動各種生產(chǎn)機(jī)械，例如：風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)、機(jī)床、輕工及礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的脫粒機(jī)和粉碎機(jī)、農(nóng)副產(chǎn)品中的加工機(jī)械等等。在民用生活中，電扇、洗衣機(jī)、電冰箱和空調(diào)器等一般由單相異步電動機(jī)來拖動。三相異步電機(jī)在一些特許場合也可用作發(fā)電機(jī)。5.1 三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)1.異步電動機(jī)的用途和分類三相異步電動機(jī)高壓三相異步電動機(jī)隔爆型三相異步電動機(jī)單相異步電機(jī)5.1 三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)1.異步電動機(jī)的用途和分類異步電動機(jī)的種類很多，從不同的角度看，有不同的分類法，常見的有：(1)按

2、定子相數(shù)分 單相異步電動機(jī) 兩相異步電動機(jī) 三相異步電動機(jī)5.1 三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)1.異步電動機(jī)的用途和分類(2)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分 鼠籠型異步電動機(jī) 繞線型異步電動機(jī)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行效率較高并具有適用的工作特性。缺點(diǎn)：功率因數(shù)較差，電機(jī)在運(yùn)行過程中必須從電網(wǎng)吸收感性無功功率，因此它的功率因數(shù)總小于1。5.1 三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)1.異步電動機(jī)的用途和分類5.1 三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)2.三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相鼠籠型異步電動機(jī)的拆裝圖5.1 三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)2.三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)5.1 三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和

3、運(yùn)行狀態(tài)2.三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子部分結(jié)構(gòu)類型主要有兩種：鼠籠型和繞線型。鼠籠型轉(zhuǎn)子繞組由插入每個轉(zhuǎn)子槽中的導(dǎo)條和兩側(cè)的短路端環(huán)構(gòu)成，如果去掉轉(zhuǎn)子鐵心，剩余的轉(zhuǎn)子繞組就像一個松鼠籠子。鼠籠型轉(zhuǎn)子鐵心和繞組結(jié)構(gòu)示意圖5.1 三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)2.三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)5.1 三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)2.三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：可以在轉(zhuǎn)子每相繞組中串入附加電阻等，來改善電機(jī)的起動性能或作轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)用。下圖是三相繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。三相繞組的三個首端接到固定在轉(zhuǎn)軸上的三銅環(huán)上，通過電刷引出。三相轉(zhuǎn)子繞組可星接也可角接。5.1 三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)3.三相

4、異步電動機(jī)的額定值5）額定功率因數(shù) 指電動機(jī)額定負(fù)載時(shí)定子側(cè)的功率因數(shù)；1）額定功率 （kW）指額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)軸上的輸出機(jī)械功率；2）額定電壓 （V）指加在繞組上的線電壓；3）額定電流 （A）指定子繞組中的線電流；4）額定頻率 （Hz）我國工業(yè)用頻率為50Hz；6）額定轉(zhuǎn)速 （r/min）指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速；（Nm）7）電動機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩計(jì)算式為.5.1 三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)3.三相異步電動機(jī)的額定值對中、小容量的低壓異步電動機(jī)，通常定子三相繞組的六個出線頭都引出，這樣可根據(jù)需要靈活地接成“Y”形或“D”形；對于高壓異步電動機(jī)，三相定子繞組通常已連接成星接引出。U1 V1 W1

5、U1 V1 W1W2 U 2 V2W2 U2 V2D聯(lián)結(jié)Y聯(lián)結(jié)5.1 三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)3.三相異步電動機(jī)的額定值2)如銘牌上標(biāo)有“380V、D聯(lián)結(jié)”時(shí)，表示電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)只能采用“D”聯(lián)結(jié)，但是在電動機(jī)起動過程中可接380V電源，繞組采用“Y”聯(lián)結(jié)，起動完畢，恢復(fù)“D”聯(lián)結(jié)。1)如銘牌上標(biāo)有“380/220V、Y/D聯(lián)結(jié)”時(shí)，表示電源電壓為380V時(shí)，電機(jī)繞組采用“Y”聯(lián)結(jié)；電源電壓為220V時(shí)，采用“D”聯(lián)結(jié)。對于中低壓電動機(jī)：5.1 三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)4.三相異步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)兩極異步電動機(jī)示意圖 定子繞組接三相電源,流過三相對稱電流，氣隙中產(chǎn)生基波旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)速為同

6、步速:電動機(jī)運(yùn)行時(shí)的基本電磁過程：同步速的氣隙磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢并在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生相應(yīng)的電流；轉(zhuǎn)子繞組中電流有功分量在磁場中受到電磁力矩作用，這個力矩驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的工作過程。異步發(fā)電機(jī)運(yùn)行 5.1 三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)4.三相異步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)異步電動機(jī)運(yùn)行反轉(zhuǎn)制動運(yùn)行 思考： 能否等于 ？何謂異步？ 電機(jī)的轉(zhuǎn)向決定于什么？由于異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 總不等于同步速 ，因此在描述異步電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)通常采用轉(zhuǎn)差率的概念。轉(zhuǎn)差率的概念定義如下：把同步速 和電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 之差與同步速 的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用 表示：轉(zhuǎn)差率的概念5.1 三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)4.三相異步電機(jī)

7、的運(yùn)行狀態(tài)5.1 三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)4.三相異步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)狀 態(tài)電動機(jī)發(fā)電機(jī)電磁制動n與s關(guān)系nn10sn1,s0n與n1反向，n1E1的性質(zhì)反電動勢電源電動勢反電動勢T的性質(zhì)電磁驅(qū)動力矩電磁阻力矩電磁阻力矩能量轉(zhuǎn)換電能機(jī)械能原動機(jī)機(jī)械能電能電能+機(jī)械能內(nèi)部損耗（短路）5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場1.說明1)正方向的規(guī)定：異步電動機(jī)定子電磁量正方向規(guī)定和變壓器一次側(cè)電磁量正方向規(guī)定一致；異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電磁量正方向規(guī)定和變壓器二次側(cè)電磁量正方向規(guī)定一致；2)異步電動機(jī)運(yùn)行時(shí)，由于定子（轉(zhuǎn)子）的各相都是對稱的，因此在分析定（轉(zhuǎn)）子各相電氣量之間關(guān)系時(shí)，都以A相（a相）為例；3)

8、由于異步電動機(jī)在運(yùn)行原理上和變壓器的運(yùn)行原理非常類同，因此在學(xué)習(xí)異步電動機(jī)電磁機(jī)理時(shí)多聯(lián)系變壓器已學(xué)知識，注意和變壓器電磁機(jī)理的異同；4)異步電動機(jī)定子三相繞組以及繞組感應(yīng)電動勢和產(chǎn)生磁場機(jī)理上和同步電機(jī)定子繞組是共通的，因此在異步電機(jī)三相定子流入三相電流產(chǎn)生磁動勢和磁場，以及感應(yīng)電動勢等方面注意和同步發(fā)電機(jī)已學(xué)知識的結(jié)合。5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場2.空載運(yùn)行時(shí)的磁動勢和磁場1)空載運(yùn)行時(shí)的基本電磁關(guān)系三相異步電動機(jī)空載時(shí)，三相定子繞組在三相對稱的電壓作用下，繞組流入三相對稱的交流電流，產(chǎn)生正向同步速旋轉(zhuǎn)的定子空載磁動勢 ，在磁動勢的作用下產(chǎn)生氣隙空載主磁場 ，由于異步電機(jī)空載運(yùn)行，

9、轉(zhuǎn)子在非常接近同步速的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)的電動勢和電流幾乎是零。 5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場2.空載運(yùn)行時(shí)的磁動勢和磁場2)空載磁動勢和空載氣隙磁場異步電動機(jī)空載運(yùn)行時(shí)定子流入三相對稱的交流電流，產(chǎn)生正方向同步速旋轉(zhuǎn)的定子空載磁動勢不考慮定轉(zhuǎn)子表面齒槽影響，異步電動機(jī)氣隙處處均勻，其空載氣隙磁場考慮氣隙磁場在定子鐵心中的磁滯和渦流效應(yīng)，磁場空間位置滯后磁動勢空間位置一個很小的鐵耗角。5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場2.空載運(yùn)行時(shí)的磁動勢和磁場3)主磁通、定子感應(yīng)電動勢及激磁阻抗三相定子繞組產(chǎn)生的同步速旋轉(zhuǎn)的空載氣隙磁場，在各相定子繞組中耦合的主磁通是隨時(shí)間正弦變化的，可用時(shí)間相

10、量表示 （A相）；該磁通在A相繞組中感應(yīng)的電動勢也是隨時(shí)間正弦變化仿照變壓器空載電流產(chǎn)生主磁通，主磁通在一次繞組中感應(yīng)電動勢的分析方法可得說明：異步電動機(jī)空載電流約為額定電流的15%40%，比變壓器的空載電流大得多。5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場2.空載運(yùn)行時(shí)的磁動勢和磁場4)定子漏磁通和定子漏阻抗異步電動機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，其空載電流除了產(chǎn)生空載主磁場外，還將產(chǎn)生僅與定子繞組交鏈而不進(jìn)入轉(zhuǎn)子的定子漏磁通 。定子漏磁通包括槽漏磁通、端部漏磁通和諧波磁通，諧波磁通雖然進(jìn)入轉(zhuǎn)子，但是它不會產(chǎn)生有效地電磁轉(zhuǎn)矩和機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，不過諧波磁通卻會在定子繞組在感應(yīng)基波頻率的電動勢，其效果和其它漏磁通類似，因此

11、諧波磁通也作為漏磁通來處理，并把它稱為諧波漏磁通（差漏磁通）。定子漏磁通 也會在定子繞組中感應(yīng)定子漏電動勢 ，仿造變壓器或者同步電機(jī)定子漏磁通的處理方法，把漏電電動勢作為負(fù)電抗壓降來處理5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場2.空載運(yùn)行時(shí)的磁動勢和磁場5)空載時(shí)定子的電壓方程綜前所述，這樣異步電動機(jī)一相定子電壓方程為：一相激磁電阻（等效鐵耗電阻）；：一相激磁電抗；：一相激磁阻抗；：一相定子電阻；：一相定子漏電抗；：一相定子漏阻抗；5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場2.空載運(yùn)行時(shí)的磁動勢和磁場5)空載時(shí)定子側(cè)時(shí)空相矢量圖5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場3.負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁動勢和磁場1)負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基

12、本電磁關(guān)系說明：異步電動機(jī)定子繞組為 相，轉(zhuǎn)子繞組為 相； 異步電動勢負(fù)載運(yùn)行時(shí)定子回路頻率為 ，轉(zhuǎn)子回路頻 率為 ；5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場3.負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁動勢和磁場2)轉(zhuǎn)子回路的頻率及轉(zhuǎn)子磁動勢異步電動機(jī)額定負(fù)載時(shí) 通常在0.02-0.05 范圍內(nèi)，由此可知：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢和電流的頻率很低，當(dāng) Hz時(shí)， Hz。轉(zhuǎn)子電流的頻率 ：其頻率取決于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組的相對轉(zhuǎn)速： ， 相對于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為：相對于定子的轉(zhuǎn)速就為： 相對于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 加上轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，即： 結(jié)論：不論轉(zhuǎn)子靜止還是旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)得快或慢， 與 在空間上總是相對靜止，都以同步速 旋轉(zhuǎn)，所以可得穩(wěn)定的磁動勢平衡關(guān)

13、系：3.負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁動勢和磁場2)轉(zhuǎn)子回路的頻率及轉(zhuǎn)子磁動勢5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場的大小為：定、轉(zhuǎn)子磁動勢保持相對靜止是所有旋轉(zhuǎn)電機(jī)產(chǎn)生恒定電磁轉(zhuǎn)矩的必要條件。3.負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁動勢和磁場2)轉(zhuǎn)子回路的頻率及轉(zhuǎn)子磁動勢在空間的位置：具體分析見下頁轉(zhuǎn)子時(shí)空相矢量圖由于異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為 ，氣隙合成旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組的相對轉(zhuǎn)速所以轉(zhuǎn)子回路會感應(yīng)頻率為 的轉(zhuǎn)子電動勢 ，考慮到轉(zhuǎn)子繞組存在電阻和電抗，因此轉(zhuǎn)子電流 會落后轉(zhuǎn)子電動勢一個阻抗角 5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場3.負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁動勢和磁場2)轉(zhuǎn)子回路的頻率及轉(zhuǎn)子磁動勢在空間的位置：5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場氣

14、隙合成磁場 與轉(zhuǎn)子磁動勢之間夾角為5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場3.負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁動勢和磁場3)磁動勢平衡及定、轉(zhuǎn)子電流關(guān)系方程兩邊同時(shí)除以定子有效匝數(shù)及相數(shù)得注：轉(zhuǎn)子頻率尚未歸算5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場3.負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁動勢和磁場3)磁動勢平衡及定、轉(zhuǎn)子電流關(guān)系異步電動機(jī)負(fù)載后，定子電流 中可認(rèn)為包含兩個分量，一是勵磁電流分量 ，用來建立電機(jī)內(nèi)主磁場 ，二是負(fù)載電流分量 ，通過電機(jī)主磁場的耦合，負(fù)載電流分量是電機(jī)負(fù)載后轉(zhuǎn)子電流 在定子側(cè)的反應(yīng)，負(fù)載電流分量的出現(xiàn)說明異步電動機(jī)從電源吸收了一定的電功率。根據(jù)前面轉(zhuǎn)子空間相矢量圖的分析，轉(zhuǎn)子磁動勢 和氣隙合成磁場 相互作用，產(chǎn)生驅(qū)動

15、性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩，以帶動機(jī)械負(fù)載，異步電動機(jī)輸出機(jī)械功率。5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場3.負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁動勢和磁場4)轉(zhuǎn)子漏磁通和轉(zhuǎn)子漏抗轉(zhuǎn)子電流除了產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁動勢 ，影響氣隙合成磁場 ，還產(chǎn)生了僅與轉(zhuǎn)子繞組交鏈的漏磁場 ，轉(zhuǎn)子漏磁場在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)轉(zhuǎn)子漏電動勢 ，分析方法可仿照定子漏磁場在定子繞組中感應(yīng)漏電動勢的分析方法，只是轉(zhuǎn)子回路頻率為由于電抗是和頻率真正比5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場4.三相異步電動機(jī)的電壓方程和等效電路1)電壓方程 為轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)( )，但電機(jī)內(nèi)主磁場 大小認(rèn)為不變時(shí)，轉(zhuǎn)子一相感應(yīng)電動勢。4.三相異步電動機(jī)的電壓方程和等效電路2)等效電路5.2 三相異步電機(jī)的

16、磁動勢和磁場由于異步電動機(jī)定、轉(zhuǎn)子的頻率不等，因此要獲得統(tǒng)一的等效電路，必須把異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子的頻率 歸算到和定子頻率 一致。但是在轉(zhuǎn)子頻率歸算前后，轉(zhuǎn)子對定子的影響不能改變，由于異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子是通過轉(zhuǎn)子磁動勢 來對定子產(chǎn)生影響的，所以也可以說，頻率歸算前后轉(zhuǎn)子磁動勢 的大小和空間相位要保持不變。如果轉(zhuǎn)子的頻率歸算后等于定子頻率，那么相當(dāng)于尋求一個等效靜止的轉(zhuǎn)子來等效實(shí)際的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，這里的等效指的是：靜止轉(zhuǎn)子和實(shí)際旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁動勢 是完全一樣的（幅值、空間轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和空間相位）。異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子的頻率歸算4.三相異步電動機(jī)的電壓方程和等效電路2)等效電路5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場從

17、轉(zhuǎn)子時(shí)空相矢量圖看出，轉(zhuǎn)子磁動勢和轉(zhuǎn)子電流 是同相位的，而轉(zhuǎn)子磁動勢 是由轉(zhuǎn)子電流 產(chǎn)生的，那么要保持頻率歸算前后轉(zhuǎn)子磁動勢 不變，必然有歸算前后轉(zhuǎn)子電流有效值和相位不變（只是頻率改變了）4.三相異步電動機(jī)的電壓方程和等效電路2)等效電路5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場4.三相異步電動機(jī)的電壓方程和等效電路2)等效電路5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場電阻的物理意義轉(zhuǎn)子頻率歸算后，轉(zhuǎn)子電阻變成 ，其中 為轉(zhuǎn)子繞組本身的電阻，而 是使轉(zhuǎn)子頻率歸算后轉(zhuǎn)子電流的有效值和相位保持不變，轉(zhuǎn)子回路中加入的附加電阻，那么這個電阻上消耗的功率，恰恰就是實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和等效靜止轉(zhuǎn)子相比應(yīng)該等效的那部分機(jī)械功率

18、。因此消耗在此電阻上的 就代表的實(shí)際旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的總機(jī)械功率。4.三相異步電動機(jī)的電壓方程和等效電路2)等效電路5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置角的歸算頻率歸算后，異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子為就等效靜止轉(zhuǎn)子，此轉(zhuǎn)子和異步電動機(jī)的定子之間就相對靜止了。那么等效靜止轉(zhuǎn)子靜止的空間位置不同，或者說和定子之間存在不同的空間位置關(guān)系，是不是會影響異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁動勢 呢？會不會轉(zhuǎn)子對定子的影響發(fā)生改變呢？下面我們假設(shè)等效靜止轉(zhuǎn)子的位置（以轉(zhuǎn)子a相繞組軸線+a軸表示）靜止在定子的位置（以定子A相繞組軸線+A軸表示）前方任意一個 電角度（ ）處。4.三相異步電動機(jī)的電壓方程和等效電路2)等效電

19、路5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場4.三相異步電動機(jī)的電壓方程和等效電路2)等效電路5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場分析發(fā)現(xiàn)，等效靜止轉(zhuǎn)子（+a軸）靜止在定子（+A軸）前方任意一個 角度，并不影響轉(zhuǎn)子磁動勢 對定子的影響（轉(zhuǎn)子磁動勢 相對于氣隙合成磁場的空間角度為 ，和轉(zhuǎn)子相對于定子位置的夾角 無關(guān)）。這樣，為分析異步電動機(jī)的方便，把任意位置的等效靜止轉(zhuǎn)子，歸算到轉(zhuǎn)子的位置和定子的位置重合（ ）來分析異步電動機(jī)，這就是轉(zhuǎn)子位置角的歸算。4.三相異步電動機(jī)的電壓方程和等效電路2)等效電路5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組（轉(zhuǎn)子相數(shù)和有效匝數(shù)）的歸算轉(zhuǎn)子繞組歸算前后，同樣要保

20、持轉(zhuǎn)子磁動勢不變（幅值和相位），即轉(zhuǎn)子對定子的影響不變。為了獲得統(tǒng)一的等效電路，要把等效靜止轉(zhuǎn)子繞組的相數(shù)、有效匝數(shù)歸算到和定子繞組的相數(shù)和有效匝數(shù)一樣，這就是繞組歸算。步驟1：轉(zhuǎn)子電流歸算，由于歸算前后磁動勢 不變，可得到轉(zhuǎn)子電流的歸算值4.三相異步電動機(jī)的電壓方程和等效電路2)等效電路5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場步驟2：轉(zhuǎn)子電動勢歸算，由于歸算前后磁動勢不變，因此電機(jī)內(nèi)主磁通也不會變，這樣可得到轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢的歸算值步驟3：轉(zhuǎn)子阻抗歸算，由于歸算前后還要保證轉(zhuǎn)子繞組功率關(guān)系不變，這樣可得到轉(zhuǎn)子繞組阻抗的歸算值同理，得4.三相異步電動機(jī)的電壓方程和等效電路2)等效電路5.2 三相異步電

21、機(jī)的磁動勢和磁場總結(jié)：繞組歸算時(shí)，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢和電壓乘以 ，轉(zhuǎn)子電流除以 ，轉(zhuǎn)子阻抗乘以 。稱為電壓比； 稱為電流比。4.三相異步電動機(jī)的電壓方程和等效電路2)等效電路5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場T形等效電路異步電動機(jī)經(jīng)過轉(zhuǎn)子頻率、轉(zhuǎn)子位置、轉(zhuǎn)子相數(shù)、轉(zhuǎn)子有效匝數(shù)歸算后，可得到T形等效電路。4.三相異步電動機(jī)的電壓方程和等效電路2)等效電路5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場基本方程和相量圖4.三相異步電動機(jī)的電壓方程和等效電路2)等效電路5.2 三相異步電機(jī)的磁動勢和磁場近似等效電路為近似等效的修正系數(shù)1.功率方程、電磁功率和轉(zhuǎn)換功率5.3 三相異步電機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程從異步電動機(jī)

22、T形等效電路可知，輸入功率 中其中一小部分為定子銅耗 ，還有一小部分為定子鐵耗 ，余下的大部分功率為通過氣隙磁場的耦合作用從定子轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)子的電磁功率 ，電磁功率中一小部分為轉(zhuǎn)子銅耗 ，余下部分就為轉(zhuǎn)子軸上獲得的總機(jī)械功率 。1.功率方程、電磁功率和轉(zhuǎn)換功率5.3 三相異步電機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程2.轉(zhuǎn)矩方程和電磁轉(zhuǎn)矩5.3 三相異步電機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程5.4 籠型轉(zhuǎn)子的極數(shù)、相數(shù)和有效匝數(shù)本章前面的分析都是針對繞線型電機(jī)為例來分析的，這種電機(jī)轉(zhuǎn)子在設(shè)計(jì)制造時(shí)就確定了轉(zhuǎn)子的磁極對數(shù)、相數(shù)和有效匝數(shù)等數(shù)據(jù)。對于鼠籠型轉(zhuǎn)子繞組，由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條在轉(zhuǎn)子鐵心表面均勻布置，那么對鼠籠型轉(zhuǎn)子的磁極對數(shù)、相數(shù)

23、和有效匝數(shù)可按照如下方式確定： 1）轉(zhuǎn)子磁極對數(shù)自動恒等于定子的磁極對數(shù)； 2）轉(zhuǎn)子相 通常就認(rèn)為等于轉(zhuǎn)子總的導(dǎo)條數(shù)； 3）轉(zhuǎn)子的有效匝數(shù)：5.5 三相異步電機(jī)參數(shù)的測定異步電動機(jī)的參數(shù)可通過空載試驗(yàn)和堵轉(zhuǎn)（短路）試驗(yàn)來測取。1)試驗(yàn)?zāi)康模簻y取 、 、 。2)試驗(yàn)方法：異步電動機(jī)空載，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速非常接近同步速，轉(zhuǎn)子相當(dāng)于開路。1.空載試驗(yàn)因此，空載時(shí)從電源吸收的功率5.5 三相異步電機(jī)參數(shù)的測定1.空載試驗(yàn)畫出空載特性曲線異步電動機(jī)空載特性曲線改變電壓 ，測量 、 。在下頁畫出了 曲線。從 式中減去定子銅耗 5.5 三相異步電機(jī)參數(shù)的測定注意到，右側(cè)的曲線近似一條直線。其原因機(jī)械損耗和電壓無關(guān)，

24、只要電動機(jī)的轉(zhuǎn)速不變或變化很小，就認(rèn)為是常數(shù)；而鐵耗 是與磁密的平方成正比，近似的和電動機(jī)的端電壓 的平方成正比。這樣根據(jù)圖中的虛線很容易把 和 分離出來。曲線 1.空載試驗(yàn)（機(jī)械損耗 和鐵耗 ）5.5 三相異步電機(jī)參數(shù)的測定1.空載試驗(yàn)（激磁阻抗的求取 ）定子加額定電壓時(shí)，根據(jù)空載試驗(yàn)測得的數(shù)據(jù) 和 ，可以計(jì)算: 是測得的三相輸入空載功率 ； 、 分別為相電流和相電壓，再根據(jù)空載時(shí)的等效電路，就可求出激磁阻抗：5.5 三相異步電機(jī)參數(shù)的測定2.堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)1)試驗(yàn)?zāi)康模簻y取 。2)試驗(yàn)方法： ， ，加電壓 ，下圖為異步電動機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)等效電路圖；逐漸降低電壓 ， 測量 、 ，畫出異步電動機(jī)堵轉(zhuǎn)特性曲

25、線如下頁。5.5 三相異步電機(jī)參數(shù)的測定2.堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)對于大型異步電動機(jī)在作堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，等效電路中的激磁支路通?？梢院雎?，這樣可以計(jì)算： 是測得的三相輸入功率； 、 分別為相電流和相電壓。異步電動機(jī)堵轉(zhuǎn)特性曲線5.6 三相異步電機(jī)的機(jī)械特性1.機(jī)械特性參數(shù)表達(dá)式的推導(dǎo)根據(jù)近似等效電路，并把修正系數(shù)近似 ，這樣可得它代入電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式 得到：5.6 三相異步電機(jī)的機(jī)械特性2.異步電動機(jī)的機(jī)械特性三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性是指：在定子電壓、頻率和參數(shù)固定不變的情況下，異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)差率（或者轉(zhuǎn)速）之間的函數(shù)關(guān)系。通常把電磁轉(zhuǎn)矩 和轉(zhuǎn)差率 （或者轉(zhuǎn)速 ）之間的函數(shù)關(guān)系在直角坐標(biāo)中用曲線表示，就

26、得到所謂異步電動機(jī)的 曲線。一般把轉(zhuǎn)差率 （轉(zhuǎn)速 ）畫在縱坐標(biāo)上，把電磁轉(zhuǎn)矩 畫在橫坐標(biāo)上。具體見下頁5.6 三相異步電機(jī)的機(jī)械特性2.異步電動機(jī)的機(jī)械特性（ 曲線）機(jī)械特性曲線（ 曲線 ）位于坐標(biāo)的三個象限內(nèi)。第象限：電動狀態(tài)；第象限：發(fā)電狀態(tài)；第象限：反轉(zhuǎn)電磁制動狀態(tài)；重點(diǎn)研究第象限電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。5.6 三相異步電機(jī)的機(jī)械特性2.異步電動機(jī)的機(jī)械特性（ 曲線）A點(diǎn)（ ， ）為理想空載運(yùn)行點(diǎn)；C點(diǎn)（ ， ）為電磁轉(zhuǎn)矩最大點(diǎn)；B點(diǎn)（ ， ）為額定運(yùn)行點(diǎn)；D點(diǎn)（ ， ）為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩（起動轉(zhuǎn)矩）點(diǎn)；5.6 三相異步電機(jī)的機(jī)械特性2.異步電動機(jī)的機(jī)械特性（ 曲線）在額定電磁轉(zhuǎn)矩求解中，通常通過額定功

27、率 和額定轉(zhuǎn)速 的關(guān)系即額定輸出轉(zhuǎn)矩來近似求解額定運(yùn)行點(diǎn)從機(jī)械特性參數(shù)表達(dá)式，令 ，得到最大電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生最大電磁轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差率稱為臨界轉(zhuǎn)差率，用 表示5.6 三相異步電機(jī)的機(jī)械特性2.異步電動機(jī)的機(jī)械特性（ 曲線）最大電磁轉(zhuǎn)矩點(diǎn)（ ）5.6 三相異步電機(jī)的機(jī)械特性2.異步電動機(jī)的機(jī)械特性（ 曲線）最大電磁轉(zhuǎn)矩點(diǎn)（ ）式中：“”號適用于電動機(jī)狀態(tài)；“”適用于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。一般情況下， 數(shù)值遠(yuǎn)小于 的數(shù)值，可以忽略 的影響，這樣上面兩式可簡化為1) 與電壓的平方 成正比，而 和 無關(guān)；3)過載能力 : 最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定電磁轉(zhuǎn)矩的比值 2) 與轉(zhuǎn)子回路總電阻大小 無關(guān)，而 和轉(zhuǎn)子回路總電阻的大小 成正

28、比；5.6 三相異步電機(jī)的機(jī)械特性2.異步電動機(jī)的機(jī)械特性（ 曲線）最大電磁轉(zhuǎn)矩點(diǎn)（ ）5.6 三相異步電機(jī)的機(jī)械特性2.異步電動機(jī)的機(jī)械特性（ 曲線）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩點(diǎn)（ ）電動機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí) 的電磁轉(zhuǎn)矩稱為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，也稱起動轉(zhuǎn)矩： 與電壓的平方 成正比；漏電抗 越大，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩越小； 5.6 三相異步電機(jī)的機(jī)械特性2.異步電動機(jī)的機(jī)械特性穩(wěn)定運(yùn)行問題當(dāng)電動機(jī)拖動負(fù)載穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩 和負(fù)載轉(zhuǎn)矩 總是大小相等方向相反。如圖所示，這時(shí)電動機(jī)運(yùn)行在“a”或者“b”點(diǎn)都沒有什么問題?，F(xiàn)在由于某種原因引起干擾，當(dāng)干擾消失后，理論分析和實(shí)踐都發(fā)證明電動機(jī)在“a”點(diǎn)能繼續(xù)保持穩(wěn)定運(yùn)行，但是電動機(jī)不能在“b”點(diǎn)保持穩(wěn)定運(yùn)行。 5.6 三相異步電機(jī)的機(jī)械特性2.異步電動機(jī)的機(jī)械特性穩(wěn)定運(yùn)行問題理論分析很容易得到，當(dāng)異步電動機(jī)的機(jī)械特