三相異步電動機(jī)的負(fù)載運(yùn)行

1、4.4 三相異步電動機(jī)的負(fù)載運(yùn)行 4.4.1 負(fù)載運(yùn)行時的電磁關(guān)系 負(fù)載運(yùn)行時，電動機(jī)將以低于同步轉(zhuǎn)速n1的速度n旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)向仍與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同。因此氣隙磁場與轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)速為 ，n也就是氣隙旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組的速度，于是在轉(zhuǎn)子繞組中就感應(yīng)出電動勢，產(chǎn)生電流，其頻率為 （4-8）1三相異步電動機(jī)的負(fù)載運(yùn)行（續(xù)1） 負(fù)載運(yùn)行時，除了定子電流 產(chǎn)生一個定子磁動勢F1外，轉(zhuǎn)子電流 還產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁動勢F2，它的磁極對數(shù)與定子的磁極對數(shù)始終是相同的，而總的氣隙磁動勢則是F1與F2的合成。轉(zhuǎn)子磁動勢相對轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度 為 ，若定子旋轉(zhuǎn)磁場為順時針方向，由 于 ，因此感應(yīng)而形成的轉(zhuǎn)子電動勢或電流的相

2、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F2的轉(zhuǎn)向與定子磁動勢F1的轉(zhuǎn)向相同，也為順時針方向，于是轉(zhuǎn)子磁動勢F2在空間的（即相對于定子）的旋轉(zhuǎn)速度為 （4-9） 即等于定子磁動勢F1在空間的旋轉(zhuǎn)速度，也就是說，無論異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速如何變化，定、轉(zhuǎn)子磁動勢總是相對靜止的。 2三相異步電動機(jī)的負(fù)載運(yùn)行（續(xù)2） 4.4.2 轉(zhuǎn)子繞組各電磁量特點(diǎn) 當(dāng)三相異步電動機(jī)負(fù)載運(yùn)行時，由于軸上機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增加，原空載時的電磁轉(zhuǎn)矩?zé)o法平衡負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)開始降速，磁場與轉(zhuǎn)子之間的相對運(yùn)動速度加大，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢增加，轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩增加，當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩增加到與負(fù)載轉(zhuǎn)

3、矩和空載制動轉(zhuǎn)矩相平衡時，電動機(jī)就以低于空載時的轉(zhuǎn)速而穩(wěn)定運(yùn)行。由此可見，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩改變時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n或轉(zhuǎn)差率s隨之變化，而s的變化引起了電動機(jī)內(nèi)部許多物理量的變化。 3轉(zhuǎn)子繞組各電磁量特點(diǎn)（續(xù)1）（1）轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢及電流的頻率為 即轉(zhuǎn)子電動勢的頻率f2與轉(zhuǎn)差率s成正比，所以轉(zhuǎn)子電路和變壓器的二次繞組電路具有不同的特點(diǎn)。（2）轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子繞組的電動勢E2s （4-10） 上式表明，轉(zhuǎn)子電動勢大小與轉(zhuǎn)差率成正比。當(dāng)轉(zhuǎn)子不動時，s =1，E2s=E2，轉(zhuǎn)子電動勢達(dá)到最大，即轉(zhuǎn)子靜止時的電動勢；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，E2s隨s的減小而減小。E2為轉(zhuǎn)子電動勢的最大值（也稱堵轉(zhuǎn)電動勢）。4轉(zhuǎn)子繞組各電磁

4、量特點(diǎn)（續(xù)2）（3）轉(zhuǎn)子電抗X2s （4-11） 式中 L2轉(zhuǎn)子繞組的每相漏電感 X2轉(zhuǎn)子靜止時的每相漏電抗， 上式表明轉(zhuǎn)子電抗的大小與轉(zhuǎn)差率成正比，當(dāng)轉(zhuǎn)子不動時，s1，X2s=X2，轉(zhuǎn)子電抗達(dá)到最大即轉(zhuǎn)子靜止時的電抗X2。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時X2s隨s的減小而減小。（4）轉(zhuǎn)子電流I2s 由于轉(zhuǎn)子電動勢和轉(zhuǎn)子漏抗都隨s而變，并考慮轉(zhuǎn)子繞組電阻R2，故轉(zhuǎn)子電流I2s也與s有關(guān)，即 （4-12） 上式說明轉(zhuǎn)子電流隨s的增大而增大，當(dāng)電動機(jī)啟動瞬間，s=1為最大，轉(zhuǎn)子電流也為最大；當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，s減小，轉(zhuǎn)子電流也隨之減小。5轉(zhuǎn)子繞組各電磁量特點(diǎn)（續(xù)3）（5）轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù) 由于轉(zhuǎn)子每相繞組都有電阻和電抗

5、是一感性電路。轉(zhuǎn)子電流滯后于轉(zhuǎn)子電動勢2角度，其功率因數(shù)為 （4-13） 上式說明轉(zhuǎn)子功率因數(shù)隨s的增大而減小。必須注意 只是轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)，若把整個電動機(jī)作為電網(wǎng)的負(fù)載來看，其功率因數(shù)指的是定子功率因數(shù)，二者是不同的。 64.4.3 磁動勢平衡方程 當(dāng)異步電動機(jī)空載運(yùn)行時，主磁通是由定子繞組的空載磁動勢單獨(dú)產(chǎn)生的；異步電動機(jī)負(fù)載運(yùn)行時，氣隙中的合成旋轉(zhuǎn)磁場的主磁通，是由定子繞組磁動勢和轉(zhuǎn)子繞組磁動勢共同產(chǎn)生的，這一點(diǎn)和變壓器相似。由電磁關(guān)系可知，定轉(zhuǎn)子磁動勢在空間相對靜止，因此可以合并為一個合成磁動勢，即 （4-14） 式中F0稱勵磁磁動勢，它產(chǎn)生氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場。該式稱為異步電動機(jī)的磁動勢平衡方程式，它也可以寫成 （4-15） 可以認(rèn)為定子電流建立的磁動勢有兩個分量：一個是勵磁分量F0用來產(chǎn)生主磁通；另一個是負(fù)載分量（-F2）用來抵消轉(zhuǎn)子磁動勢的去磁作用，以保證主磁通基本不變。這就是異步電動機(jī)的磁動勢平衡關(guān)系，使電路上無直接聯(lián)系的定、轉(zhuǎn)子電流有了關(guān)聯(lián)，定子電流隨轉(zhuǎn)子負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化而變化。 74.4.4 電壓平衡方程式 根據(jù)前面的分析，異步電動機(jī)負(fù)載時的定、轉(zhuǎn)子電路與變壓器一、二次繞組不同的是：轉(zhuǎn)子電路的頻率為f2且轉(zhuǎn)子電路自成閉路，對外輸出電壓為零，如圖4.13所示。 由以上電路圖可列出定子