第五章三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理解析課件

1、第五章 異步電機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理第一節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的電磁過程一、異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的物理情況 當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組接到對(duì)稱三相電源時(shí)，定子繞組中就通過三相交流電流。若不計(jì)諧波和齒槽影響，這個(gè)對(duì)稱三相交流電流將在氣隙內(nèi)形成按正弦規(guī)律分布、并且以同步轉(zhuǎn)速ns旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F1，由旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F1建立旋轉(zhuǎn)的氣隙主磁場(chǎng)Bm。 這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割定子、轉(zhuǎn)子繞組，分別在定子、轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應(yīng)出定子電動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)。在轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)作用下轉(zhuǎn)子回路中有對(duì)稱三相電流流過。于是，在氣隙磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子電流的相互作用下，產(chǎn)生了電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就順著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。10/14/20221第五章 異步電機(jī)三

2、相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理第一節(jié) 三相異步空載的情況下：nns, I20 當(dāng)電機(jī)帶有機(jī)械負(fù)載后：nns, I2增大。同時(shí)I2的存在也就形成了 不論轉(zhuǎn)子是繞線型還是籠型，轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)都是一種旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)分析10/14/20222空載的情況下：nns, I20 當(dāng)電機(jī)帶有機(jī)械負(fù)2、F2轉(zhuǎn)速的大小 轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流的頻率為f2為轉(zhuǎn)差頻率轉(zhuǎn)子電流形成的轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì) 的旋轉(zhuǎn)方向與 的旋轉(zhuǎn)方向相同，它相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為n，而相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)速為n+n=ns1、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì) 的旋轉(zhuǎn)方向 轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì) 與定子磁動(dòng)勢(shì) 的方向一致。10/14/202232、F2轉(zhuǎn)速的大小 轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流二、感應(yīng)

3、電勢(shì)平衡方程式10/14/20224二、感應(yīng)電勢(shì)平衡方程式10/11/20224主磁通 根據(jù)磁通通過的路徑的不同，將磁通分為兩部分：主磁通和漏磁通。由基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的通過氣隙并與定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組同時(shí)交鏈的磁通稱為主磁通。主磁通為每極下的磁通量，用 表示 。主磁通又稱為氣隙磁通，交流電機(jī)就是依靠氣隙磁通來(lái)實(shí)現(xiàn)定、轉(zhuǎn)子之間的能量轉(zhuǎn)換的。10/14/20225主磁通 根據(jù)磁通通過的路徑的不同，將磁通分為兩定子繞組漏磁通10/14/20226定子繞組漏磁通10/11/20226漏電抗10/14/20227漏電抗10/11/20227電勢(shì)平衡方程式10/14/20228電勢(shì)平衡方程式10/11/2

4、022810/14/2022910/11/202292、轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電勢(shì)及電流10/14/2022102、轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電勢(shì)及電流10/11/202210轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)有效值10/14/202211轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)有效值10/11/202211轉(zhuǎn)子繞組阻抗10/14/202212轉(zhuǎn)子繞組阻抗10/11/202212轉(zhuǎn)子繞組電流10/14/202213轉(zhuǎn)子繞組電流10/11/202213電勢(shì)方程式異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的基本方程式列出如下旋轉(zhuǎn)時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的電路10/14/202214電勢(shì)方程式異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的基本方程式列出如下旋轉(zhuǎn)時(shí)異步電動(dòng)三、磁勢(shì)平衡方程式1、磁動(dòng)勢(shì)平衡10/14/202215三、磁勢(shì)

5、平衡方程式1、磁動(dòng)勢(shì)平衡10/11/20221510/14/20221610/11/20221610/14/20221710/11/202217相量矢量圖前面僅僅說明了定轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)之間存在著一種平衡，它們之間的相互關(guān)系還需要進(jìn)一步分析。10/14/202218相量矢量圖前面僅僅說明了定轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)之間存在著一種平衡，10/14/20221910/11/20221910/14/20222010/11/20222010/14/20222110/11/202221負(fù)載時(shí)定子、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)相矢圖負(fù)載時(shí)定子、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)和電流的相矢圖兩極異步電動(dòng)機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子繞組示意圖10/14/202222負(fù)載時(shí)定子、轉(zhuǎn)子磁

6、勢(shì)相矢圖負(fù)載時(shí)定子、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)和電流的相矢第二節(jié)、異步電動(dòng)機(jī)的等效電路及向量圖一、異步電動(dòng)機(jī)的等效電路10/14/202223第二節(jié)、異步電動(dòng)機(jī)的等效電路及向量圖一、異步電動(dòng)機(jī)的等效電路1、頻率折算頻率歸算 保持整個(gè)電磁系統(tǒng)的電磁性能不變，把一種頻率的參數(shù)和物理量換算成另一種頻率的參數(shù)和物理量。在這里，就是用一個(gè)具有定子頻率而等效于轉(zhuǎn)子的電路去代換實(shí)際轉(zhuǎn)子電路。所謂“等效”是指：1）進(jìn)行代換后，轉(zhuǎn)子電路對(duì)定子電路的電磁效應(yīng)不變。2）等效的轉(zhuǎn)子電路的電磁性能（有功功率、無(wú)功功率、銅耗等）必須和實(shí)際轉(zhuǎn)子電路一樣。10/14/2022241、頻率折算頻率歸算 保持整個(gè)電磁系統(tǒng)的電磁性能不變，把10/

7、14/20222510/11/20222510/14/20222610/11/202226等效圖10/14/202227等效圖10/11/202227對(duì)頻率折算的討論10/14/202228對(duì)頻率折算的討論10/11/2022282、繞組折算解決了定轉(zhuǎn)子頻率不同而產(chǎn)生的問題，但是還不能將定轉(zhuǎn)子電路連接起來(lái)，因?yàn)閮蓚€(gè)電路的電動(dòng)勢(shì)還不相等，所以還要進(jìn)行繞組歸算10/14/2022292、繞組折算解決了定轉(zhuǎn)子頻率不同而產(chǎn)生的問題，但是還不能將定10/14/20223010/11/202230異步電動(dòng)機(jī)方程式10/14/202231異步電動(dòng)機(jī)方程式10/11/202231T型等效電路10/14/202

8、232T型等效電路10/11/202232簡(jiǎn)化等效電路10/14/202233簡(jiǎn)化等效電路10/11/202233二、異步電動(dòng)機(jī)向量圖10/14/202234二、異步電動(dòng)機(jī)向量圖10/11/202234異步電動(dòng)機(jī)近似等效電路的相量圖10/14/202235異步電動(dòng)機(jī)近似等效電路的相量圖10/11/202235例5-1一臺(tái)2對(duì)極的三相異步電動(dòng)機(jī)，有關(guān)數(shù)據(jù)如下：定子繞組為三角形接法，試求額定負(fù)載時(shí)的定子電流、轉(zhuǎn)子電流、勵(lì)磁電流、功率因數(shù)、輸入功率和效率。解10/14/202236例5-1一臺(tái)2對(duì)極的三相異步電動(dòng)機(jī)，有關(guān)數(shù)據(jù)如下：定子繞（1）用T形等效電路計(jì)算設(shè) ，定子電流定子線電流有效值10/14

9、/202237（1）用T形等效電路計(jì)算設(shè) ，定子電定子功率因數(shù)定子輸入功率轉(zhuǎn)子電流 和勵(lì)磁電流效率10/14/202238定子功率因數(shù)定子輸入功率轉(zhuǎn)子電流 和勵(lì)磁電流效率（2）用近似等效電路計(jì)算負(fù)載支路阻抗勵(lì)磁支路阻抗轉(zhuǎn)子電流（即負(fù)載電流）勵(lì)磁電流10/14/202239（2）用近似等效電路計(jì)算負(fù)載支路阻抗勵(lì)磁支路阻抗轉(zhuǎn)子電流（定子電流定子線電流有效值定子功率因數(shù)定子輸入功率效率10/14/202240定子電流定子線電流有效值定子功率因數(shù)定子輸入功率效率第三節(jié)、三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩10/14/202241第三節(jié)、三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩10/11/202241功率傳遞10/14/202

10、242功率傳遞10/11/202242功率傳遞10/14/202243功率傳遞10/11/202243功率流程圖10/14/202244功率流程圖10/11/202244二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式10/14/202245二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式10/11/202245電磁轉(zhuǎn)矩公式轉(zhuǎn)矩常數(shù)例5-2 根據(jù)例5-1中的數(shù)據(jù)，還知道電動(dòng)機(jī)的機(jī)械損耗 ，額定負(fù)載時(shí)的附加損耗 ，試計(jì)算各種功率和轉(zhuǎn)矩。解定子和轉(zhuǎn)子的銅耗、及定子鐵耗10/14/202246電磁轉(zhuǎn)矩公式轉(zhuǎn)矩常數(shù)例5-2 根據(jù)例5-1中的同步角速度轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度總機(jī)械功率電磁功率負(fù)載制動(dòng)功率空載制動(dòng)功率電磁轉(zhuǎn)矩或者10/14/202247同步角速度轉(zhuǎn)子機(jī)械角

11、速度總機(jī)械功率電磁功率負(fù)載制動(dòng)功率空載制第四節(jié)、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性分析10/14/202248第四節(jié)、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性分析10/11/20224810/14/20224910/11/20224910/14/20225010/11/20225010/14/20225110/11/202251第五節(jié)、三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定10/14/202252第五節(jié)、三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定10/11/20225210/14/20225310/11/20225310/14/20225410/11/20225410/14/20225510/11/20225510/14/20225610/11/202256第六