电机及拖动技术第5章.ppt

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1、第五章异步电机（二）——三相异步电动机运行原理及单相异步电动机第一节三相异步电动机运行时的电磁过程一、异步电动机负载时的物理情况当三相异步电动机的定子绕组接到对称三相电源时，定子绕组中就通过三相交流电流。若不计谐波和齿槽影响，这个对称三相交流电流将在气隙内形成按正弦规律分布、并且以同步转速n0旋转的旋转磁动势F1，由旋转磁动势F1建立旋转的气隙主磁场Bm。这个旋转磁场切割定子、转子绕组，分别在定子、转子绕组内感应出定子电动势和转子电动势。在转子电动势作用下转子回路中有对称三相电流流过。于是，在气隙磁

2、场和转子电流的相互作用下，产生了电磁转矩，转子就顺着旋转磁场的方向转动。空载的情况下：n≈ns,I2≈0当电机带有机械负载后：n

3、为f2为转差频率，转子电流形成的转子磁动势F2的旋转方向与F1的旋转方向相同，它相对于转子的转速为Δn，而相对于定子的转速为Δn+n=ns3（二）磁动势平衡转子磁动势F2与定子磁动势F1相对静止，得到合成磁动势F1+F2负载时空载时电动机从空载到负载，定子绕组的感应电动势的变化很小，差不多和电源电压相平衡。所以，可以近似认为于是4两极异步电动机的定子、转子绕组示意图负载时定子、转子磁动势和电流的相矢图5（三）电磁关系有效值异步电动机的负载运行时的电磁关系相量表达式定、转子的漏磁通在各自绕组中感应产生

4、漏电动势6二、基本方程式（一）磁动势平衡方程式式中m1、m2为定子、转子的相数；Im为对应于励磁磁动势的励磁电流。励磁电流负载电流令则异步电动机的电流比7（二）电动势平衡方程式RΩ为转子电阻的外加电阻Zm为表征铁心磁化特性和铁耗的一个综合参数，称为励磁阻抗；Xm称为励磁电抗；Rm为反映铁耗的励磁电阻。定子漏电抗转子漏电抗因此8旋转时异步电动机的电路异步电动机负载时的基本方程式列出如下9第二节三相异步电动机的等效电路及相量图为电动势比一、异步电动机的等效电路（一）频率归算频率归算——保持整个电磁系统的

5、电磁性能不变，把一种频率的参数和物理量换算成另一种频率的参数和物理量。在这里，就是用一个具有定子频率而等效于转子的电路去代换实际转子电路。所谓“等效”是指：1）进行代换后，转子电路对定子电路的电磁效应不变。2）等效的转子电路的电磁性能（有功功率、无功功率、铜耗等）必须和实际转子电路一样。10若RΩ=0而静止转子电路中电流频率归算后的定、转子电路在附加电阻上产生的功耗，实质上表征了异步电动机的机械功率（二）绕组归算绕组归算后的定、转子电路由转子磁动势不变11由转子总的视在功率不变式中由转子铜耗和漏磁通

6、储能不变12（三）异步电动机的等效电路经过归算后，定子、转子的电动势方程式磁动势方程式励磁支路的电动势方程式13几种异步电动机的典型运行情况1、空载运行2、额度负载下运行转子电路基本上是电阻性的，功率因数较高。3、起动时的情况附加电阻为零，起动电流很大，功率因数较低。4、异步发电运行转差率为负，附加电阻也为负值。表示从转子轴上输入（而不是输出）机械功率。145、电磁制动状态运行，附加电阻为负值，表示从转子轴上输入（而不是输出）机械功率。异步电机近似等效电路二、异步电动机的相量图异步电动机的相量图15

7、异步电动机近似等效电路的相量图[例5-1]一台2对极的三相异步电动机，有关数据如下：定子绕组为三角形接法，试求额定负载时的定子电流、转子电流、励磁电流、功率因数、输入功率和效率。解16（1）用T形等效电路计算①设，定子电流定子线电流有效值17②定子功率因数③定子输入功率④转子电流和励磁电流⑤效率18（2）用近似等效电路计算负载支路阻抗励磁支路阻抗①转子电流（即负载电流）②励磁电流19③定子电流定子线电流有效值④定子功率因数⑤定子输入功率⑥效率20能量转换关系功率关系第三节三相异步电动机的功率和转矩一

8、、功率转换过程二、功率方程式式中，U1——定子相电压；I1——定子相电流；——定子功率因数角；——转子功率因数角；21总机械功率三、转矩方程式旋转磁场对转子做功的物理情况式中——电动机输出的机械转矩；——机械损耗转矩；——附加损耗转矩；——空载转矩；——电磁转矩。22四、电磁转矩公式——转矩常数[例5-2]根据[例5-1]中的数据，还知道电动机的机械损耗，额定负载时的附加损耗，试计算各种功率和转矩。解定子和转子的铜耗、及定子铁耗23同步角速度转子机械角速度总机械功率电