交流異步電動機(jī)工作原理

1、第五章第五章 三相異步電動機(jī)原理三相異步電動機(jī)原理 The Principles of the Three- phase Induction Machines 本章基本教學(xué)要求本章基本教學(xué)要求 n1.了解異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)。了解異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)。 n2.理解旋轉(zhuǎn)磁場的概念、圓形旋轉(zhuǎn)磁勢的特性和理解旋轉(zhuǎn)磁場的概念、圓形旋轉(zhuǎn)磁勢的特性和 產(chǎn)生條件，了解分布和短距繞組對消除高次諧波產(chǎn)生條件，了解分布和短距繞組對消除高次諧波 電勢的作用。電勢的作用。 n3.深入理解并掌握綜合表達(dá)三相異步電動機(jī)電磁深入理解并掌握綜合表達(dá)三相異步電動機(jī)電磁 關(guān)系的基本方程式、等值電路和相量圖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)關(guān)系的基本方程式、等值電

2、路和相量圖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 動時異步電動機(jī)的運(yùn)行原理，轉(zhuǎn)子繞組折算和頻動時異步電動機(jī)的運(yùn)行原理，轉(zhuǎn)子繞組折算和頻 率折算；率折算； n4.掌握異步電動機(jī)中的功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式，掌握異步電動機(jī)中的功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式， 各功率之間的相互關(guān)系，電磁轉(zhuǎn)矩物理表達(dá)式；各功率之間的相互關(guān)系，電磁轉(zhuǎn)矩物理表達(dá)式； n5.掌握異步電動機(jī)的工作特性。掌握異步電動機(jī)的工作特性。 重點和難點重點和難點 n重點重點： n1. .三相異步電動機(jī)空載和負(fù)載運(yùn)行時的基本電磁三相異步電動機(jī)空載和負(fù)載運(yùn)行時的基本電磁 關(guān)系，掌握基本方程式、等值電路和相量圖三種關(guān)系，掌握基本方程式、等值電路和相量圖三種 分析方法，并注意與變壓器的對

3、比，著重分析轉(zhuǎn)分析方法，并注意與變壓器的對比，著重分析轉(zhuǎn) 子轉(zhuǎn)動后的情況，轉(zhuǎn)子繞組折算和頻率折算；子轉(zhuǎn)動后的情況，轉(zhuǎn)子繞組折算和頻率折算； n2. .掌握異步電動機(jī)功率與轉(zhuǎn)矩的平衡關(guān)系、電磁掌握異步電動機(jī)功率與轉(zhuǎn)矩的平衡關(guān)系、電磁 轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式。轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式。 n3.3.掌握異步電動機(jī)機(jī)械特性掌握異步電動機(jī)機(jī)械特性 n難點難點： n轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的基本電磁關(guān)系。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的基本電磁關(guān)系。 本次課程教學(xué)要求本次課程教學(xué)要求： n1.熟悉異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和主要技術(shù) 數(shù)據(jù)； n2.重點掌握電機(jī)堵轉(zhuǎn)時的電磁關(guān)系、 基本方程式、等值電路和相量圖； n3.掌握繞組折算方法。 5.1三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)

4、 5.1.1基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù) 三相鼠籠異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖 1.交流電機(jī)定子結(jié)構(gòu)交流電機(jī)定子結(jié)構(gòu) n定子鐵芯定子鐵芯:是電機(jī)磁路的一部分，定子鐵芯 內(nèi)圓上均勻開有槽，安放定子繞組。 n機(jī)座機(jī)座:是用作固定與支撐定子鐵芯。 n定子繞組定子繞組:是電機(jī)電路部分，它由三個在空 間相差120電角度、結(jié)構(gòu)相同的繞組連接 而成，按一定規(guī)律嵌放在定子槽中。 n繞組分類：繞組分類：單層繞組和雙層繞組。 n繞組應(yīng)用：繞組應(yīng)用：單層繞組一般用在10kW以下的 電機(jī)，雙層短距繞組用在較大容量的電機(jī) 中。 轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)子鐵芯： 一般用一般用0.5mm的硅鋼片疊壓而成，它是的硅鋼片疊壓而成，它是 磁路的一

5、部分。磁路的一部分。 轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組： 是用作產(chǎn)生感應(yīng)電勢、并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩是用作產(chǎn)生感應(yīng)電勢、并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 它分鼠籠式和繞線式兩種。它分鼠籠式和繞線式兩種。 氣隙氣隙： 中、小容量的電動機(jī)氣隙一般在中、小容量的電動機(jī)氣隙一般在0.21.5 mm范圍。范圍。 2.轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 鼠籠轉(zhuǎn)子 鼠籠轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子 繞線轉(zhuǎn)子繞線轉(zhuǎn)子 提刷裝置提刷裝置 3.銘牌數(shù)據(jù)銘牌數(shù)據(jù) 主要銘牌數(shù)據(jù)主要銘牌數(shù)據(jù)1 (1)額定功率額定功率PN：指電動機(jī)在額定運(yùn)行 時，軸上輸出的機(jī)械功率，單位：W 或kW； (2)額定電壓額定電壓U1N：指電動機(jī)額定運(yùn)行時， 加在定子繞組上的線電壓，單位：V； (3)額定電

6、流額定電流I1N：指電動機(jī)在定子繞組 上加額定電壓、軸上輸出額定功率時 定子繞組中的線電流，單位：A； 主要銘牌數(shù)據(jù)主要銘牌數(shù)據(jù)2 (4)額定頻率額定頻率f1N：我國規(guī)定電網(wǎng)工頻為 50Hz； (5)額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN：指電動機(jī)在定子額定 電壓、額定頻率下，軸上輸出額定功 率時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，單位：r/min； (6)額定功率因數(shù)額定功率因數(shù)cosN：指電動機(jī)在額 定運(yùn)行時定子側(cè)的功率因數(shù)。 銘牌上還標(biāo)有絕緣等級、溫升、工作 方式、連接方法等，對繞線式異步電動機(jī) 還標(biāo)有轉(zhuǎn)子繞組的額定電壓和額定電流。 n(7)轉(zhuǎn)子繞組額定電壓轉(zhuǎn)子繞組額定電壓U2N：指定子繞組加 額定電壓、轉(zhuǎn)子繞組開路時，滑環(huán)間的

7、線 電壓，單位：V； n(8)轉(zhuǎn)子額定電流轉(zhuǎn)子額定電流I2N：指電動機(jī)額定運(yùn)行、 轉(zhuǎn)子短路狀態(tài)下，滑環(huán)之間流過的線電流， 單位：A。 主要銘牌數(shù)據(jù)主要銘牌數(shù)據(jù)3 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率 1 1 n nn s 定義： (5-2) %5 . 0)%,65 . 1 ( 0 ssN 舉例舉例 有一臺有一臺50Hz的感應(yīng)電機(jī)，其額定的感應(yīng)電機(jī)，其額定 轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為730r/min，空載轉(zhuǎn)差率為，空載轉(zhuǎn)差率為 0.003， 試求該機(jī)的空載轉(zhuǎn)速和額定負(fù)載時的試求該機(jī)的空載轉(zhuǎn)速和額定負(fù)載時的 轉(zhuǎn)差率。轉(zhuǎn)差率。 解解 1、空載轉(zhuǎn)速：空載轉(zhuǎn)速： 2、額定轉(zhuǎn)差率：額定轉(zhuǎn)差率： 027. 0 750 730750 1 1 n

8、nn sN min/75.747 )003. 01 (750)1 ( 010 r snn n設(shè)設(shè)N為異步電動機(jī)的效率，額定功率：為異步電動機(jī)的效率，額定功率： n電動機(jī)的輸入功率為：電動機(jī)的輸入功率為： n n接線：接線： n高壓異步電動機(jī)定子繞組采用高壓異步電動機(jī)定子繞組采用Y接，只有三根接，只有三根 引出線。中小容量的異步電動機(jī)通常將定子引出線。中小容量的異步電動機(jī)通常將定子 三相繞組的六個端點引出到接線板上，用戶三相繞組的六個端點引出到接線板上，用戶 根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)和使用電源情況，接成根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)和使用電源情況，接成Y接或接或 接。接。 NNNNN IUPcos3 11 NNN IUPco

9、s3 111 小型鼠籠異步電動機(jī)小型鼠籠異步電動機(jī) 三相異步電動機(jī)的引出線 4.接線圖接線圖 n國產(chǎn)電機(jī)型號由漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)國產(chǎn)電機(jī)型號由漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù) 字組成，大寫漢語拼音字母表示電機(jī)的類字組成，大寫漢語拼音字母表示電機(jī)的類 型、結(jié)構(gòu)特征和使用范圍，數(shù)字表示設(shè)計型、結(jié)構(gòu)特征和使用范圍，數(shù)字表示設(shè)計 序號和規(guī)格，例如：序號和規(guī)格，例如：Y2 160 L 1-2 5.1.2主要系列主要系列 Y和和YR系列系列 n一般用途三相異步電動機(jī)應(yīng)用最廣的一般用途三相異步電動機(jī)應(yīng)用最廣的 產(chǎn)品是產(chǎn)品是Y系列和系列和YR系列，其中系列，其中Y系列為系列為 鼠籠式轉(zhuǎn)子三相異步電動機(jī)，鼠籠式轉(zhuǎn)子三

10、相異步電動機(jī)，YR系列系列 為繞線式轉(zhuǎn)子三相異步電動機(jī)。為繞線式轉(zhuǎn)子三相異步電動機(jī)。 5.2交流電機(jī)的繞組和感應(yīng)電動勢交流電機(jī)的繞組和感應(yīng)電動勢 5.2.1繞組繞組 n極距極距是指每一磁極所占定子內(nèi)圓周的 距離，即有 n節(jié)距節(jié)距y是指線圈兩有效邊之間的距離。 單層繞組是整距繞組，即有y= n每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù)q是指一個磁極下一相繞 組所占有的槽數(shù)，即有： p Z 2 1 1 1 2pm Z q 交流繞組交流繞組 n相帶相帶：是指一相繞組在一個磁極下連：是指一相繞組在一個磁極下連 續(xù)所占的范圍。續(xù)所占的范圍。 n機(jī)械角機(jī)械角：電機(jī)圓周空間角度為：電機(jī)圓周空間角度為360或或 為為2弧度，稱

11、這種角度為機(jī)械角。對弧度，稱這種角度為機(jī)械角。對 于一對磁極由于一對磁極由NSN變化一周相當(dāng)變化一周相當(dāng) 于于360電角度或為電角度或為2電弧度。當(dāng)電機(jī)電弧度。當(dāng)電機(jī) 有有p對磁極時，電角度對磁極時，電角度=p機(jī)械角。機(jī)械角。 n分析分析：每一磁極占：每一磁極占180電角度，三相電角度，三相 繞組的每相繞組在一個極下只占三分繞組的每相繞組在一個極下只占三分 之一，即之一，即60相帶。相帶。 單層繞組單層繞組 雙層繞組雙層繞組 5.2.2 交流繞組的感應(yīng)電勢交流繞組的感應(yīng)電勢 1.一根導(dǎo)體感應(yīng)電勢一根導(dǎo)體感應(yīng)電勢 設(shè)定子內(nèi)表面槽中嵌放導(dǎo)體設(shè)定子內(nèi)表面槽中嵌放導(dǎo)體A，有效長，有效長 度為度為l(m

12、)，轉(zhuǎn)子只有一對磁極，它由原動機(jī)，轉(zhuǎn)子只有一對磁極，它由原動機(jī) 拖動以恒定轉(zhuǎn)速拖動以恒定轉(zhuǎn)速n1(r/min)逆時針旋轉(zhuǎn)，沿氣逆時針旋轉(zhuǎn)，沿氣 隙圓周方向分布的基波磁密波形，大小為：隙圓周方向分布的基波磁密波形，大小為： 式中式中B1m為基波氣隙磁密幅值。為基波氣隙磁密幅值。 sin 11m Bb 感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢 導(dǎo)體導(dǎo)體A切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢大小為：切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢大小為： sin 111 vlBvlbe mx tEtE m1111 sin2sin 導(dǎo)體的基波感應(yīng)電動勢導(dǎo)體的基波感應(yīng)電動勢 最大值為：最大值為： 1111 2 2 2 flBlvBE mmm mav BB 1

13、1 2 )(22. 2 22 11 111 1 Vf fE E m 1111 2 2 fflB av 波形波形 感應(yīng)電動勢頻率感應(yīng)電動勢頻率 在一對磁極情況下，導(dǎo)體在一對磁極情況下，導(dǎo)體A每經(jīng)過一對主磁每經(jīng)過一對主磁 極，其中的感應(yīng)電勢經(jīng)歷一個周期。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子上極，其中的感應(yīng)電勢經(jīng)歷一個周期。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子上 有有p對主磁極，電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一圈，導(dǎo)體對主磁極，電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一圈，導(dǎo)體A中的基波感中的基波感 應(yīng)電勢變化應(yīng)電勢變化p周，則導(dǎo)體周，則導(dǎo)體A中基波感應(yīng)電勢頻率為：中基波感應(yīng)電勢頻率為： n (5-3) 當(dāng)電機(jī)的極對數(shù)當(dāng)電機(jī)的極對數(shù)p和轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速n1一定時，一定時，f1頻率便為頻率便為 固定的數(shù)值。

14、固定的數(shù)值。 ）（Hz pn f 60 1 1 2.整距線匝感應(yīng)電勢整距線匝感應(yīng)電勢 兩導(dǎo)體兩導(dǎo)體A、X就構(gòu)成了整距線匝。就構(gòu)成了整距線匝。 它們中的感應(yīng)電勢總是大小相等，方向它們中的感應(yīng)電勢總是大小相等，方向 相反。整距線匝基波感應(yīng)電勢為：相反。整距線匝基波感應(yīng)電勢為： 用相量表示時：用相量表示時： 111XAT eee 1111 2 AXAT EEEE 整距線匝基波感應(yīng)電動勢整距線匝基波感應(yīng)電動勢 整距線匝基波感應(yīng)電勢瞬時表達(dá)式為：整距線匝基波感應(yīng)電勢瞬時表達(dá)式為： 整距線匝基波感應(yīng)電勢有效值為：整距線匝基波感應(yīng)電勢有效值為： (5- 6) tEtEe TmTT11111 sin2sin

15、111111 44. 422. 222ffEE AT 3.整距線圈感應(yīng)電動勢整距線圈感應(yīng)電動勢 線圈是由線圈是由Ny匝線匝串聯(lián)而成，即匝匝線匝串聯(lián)而成，即匝 數(shù)數(shù)Ny整距線圈的基波感應(yīng)電勢瞬時整距線圈的基波感應(yīng)電勢瞬時 值為：值為： (5-7) tEtEe ymyy11111 sin2sin )(44. 4 111 VNfE yy 4.整距分布線圈感應(yīng)電動勢整距分布線圈感應(yīng)電動勢 如果在定子內(nèi)圓表面槽中均勻嵌放三個匝如果在定子內(nèi)圓表面槽中均勻嵌放三個匝 數(shù)為數(shù)為Ny的整距線圈頭尾連接，相互串聯(lián)形成線的整距線圈頭尾連接，相互串聯(lián)形成線 圈組，稱為整距分布線圈，相鄰線圈的槽距角圈組，稱為整距分布線

16、圈，相鄰線圈的槽距角 是是。 整距分布線圈的基波感應(yīng)電動勢整距分布線圈的基波感應(yīng)電動勢 整距分布線圈的基波感應(yīng)電勢為：整距分布線圈的基波感應(yīng)電勢為： 繞組的基波分布系數(shù)：繞組的基波分布系數(shù)： 111111 44. 4 qyqyq kqNfkqEE 2 sin 2 sin 1 q q kq 基波分布系數(shù)含義基波分布系數(shù)含義 基波分布系數(shù)是一個小于基波分布系數(shù)是一個小于1的的 數(shù)，其含義是：分布放置的線圈要數(shù)，其含義是：分布放置的線圈要 比將各線圈集中放置在一個槽中的比將各線圈集中放置在一個槽中的 基波感應(yīng)電勢小。可以這樣認(rèn)為：基波感應(yīng)電勢小?？梢赃@樣認(rèn)為： 把實際把實際q個分布放置的整距線圈，看

17、個分布放置的整距線圈，看 成是集中放置的，但它們的總等效成是集中放置的，但它們的總等效 匝數(shù)為匝數(shù)為qNykq1，而不是，而不是qNy。 5.2.3短距線圈感應(yīng)電動勢短距線圈感應(yīng)電動勢 如果線圈的節(jié)距如果線圈的節(jié)距y1，則為短距線，則為短距線 圈，令短距線圈的節(jié)距圈，令短距線圈的節(jié)距y1=y，其中，其中 0y1，短距線圈基波感應(yīng)電勢有效值：，短距線圈基波感應(yīng)電勢有效值： 繞組基波短距系數(shù)：繞組基波短距系數(shù)： 1111111 44. 4 2 sin44. 4 2 sin2 yyyAy kNfyNfyEE 2 sin 1 yk y 基波短距系數(shù)含義基波短距系數(shù)含義 基波短距系數(shù)，它是一個小于基波短

18、距系數(shù)，它是一個小于1 的數(shù)，其含義是：短距線圈要比整的數(shù)，其含義是：短距線圈要比整 距線圈的基波感應(yīng)電勢小。可以這距線圈的基波感應(yīng)電勢小?？梢赃@ 樣認(rèn)為：把實際的短距線圈看成是樣認(rèn)為：把實際的短距線圈看成是 整距線圈，則它等效匝數(shù)為整距線圈，則它等效匝數(shù)為Nyky1， 而不是而不是Ny。 5.2.4一相繞組感應(yīng)電動勢一相繞組感應(yīng)電動勢 n單層繞組：采用分布整距形式單層繞組：采用分布整距形式 n每相繞組串聯(lián)匝數(shù)為每相繞組串聯(lián)匝數(shù)為 ： n每相的基波感應(yīng)電勢有效值為：每相的基波感應(yīng)電勢有效值為： a pqN N y 1 11111 44. 4 q kNfE 雙層繞組雙層繞組 n雙層繞組：采用短距

19、分布形式雙層繞組：采用短距分布形式 n每相繞組串聯(lián)匝數(shù)為：每相繞組串聯(lián)匝數(shù)為： n每相的基波感應(yīng)電勢有效值為：每相的基波感應(yīng)電勢有效值為： n 為基波繞組系數(shù)。為基波繞組系數(shù)。 a pqN N y 2 1 11111 44. 4 w kNfE 111yqw kkk 繞組的諧波感應(yīng)電動勢繞組的諧波感應(yīng)電動勢 繞組采用分布、短距后雖削弱些基繞組采用分布、短距后雖削弱些基 波感應(yīng)電勢，但可使各次諧波電勢大大波感應(yīng)電勢，但可使各次諧波電勢大大 削弱，使繞組感應(yīng)電勢接近正弦波。削弱，使繞組感應(yīng)電勢接近正弦波。 三相交流繞組三相交流繞組Y接或接或接時，由于接時，由于 三次諧波以及三的倍數(shù)次諧波電勢在時三次

20、諧波以及三的倍數(shù)次諧波電勢在時 間相位上同相，故三相線電勢中無三次間相位上同相，故三相線電勢中無三次 或三的倍數(shù)次諧波?；蛉谋稊?shù)次諧波。 諧波感應(yīng)電動勢諧波感應(yīng)電動勢 設(shè)設(shè)v為諧波次數(shù)，則諧波感應(yīng)電為諧波次數(shù)，則諧波感應(yīng)電 勢頻率為：勢頻率為： 每相繞組每相繞組v次感應(yīng)電勢有效值：次感應(yīng)電勢有效值： 為為次諧波繞組系數(shù)次諧波繞組系數(shù) 1 fvf v vwvvv kNfE 1 44. 4 yvqvwv kkk 課后復(fù)習(xí)要點：課后復(fù)習(xí)要點： n1 .交流繞組類型、基本術(shù)語、聯(lián)結(jié)規(guī)律 n2. 分布、短距和繞組系數(shù)的含義及表達(dá)式 n3.繞組感應(yīng)電勢的計算 n思考題：P178 5-1、5-2 n作業(yè)：

21、P178 5-6（3）（4） n預(yù)習(xí)：旋轉(zhuǎn)磁動勢 5.3交流電機(jī)繞組的磁動勢交流電機(jī)繞組的磁動勢 5.3.1單相脈振磁場單相脈振磁場 1.整距集中繞組的磁動勢整距集中繞組的磁動勢 由于空氣隙的磁阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于定、轉(zhuǎn)子鐵芯中的磁由于空氣隙的磁阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于定、轉(zhuǎn)子鐵芯中的磁 阻，可認(rèn)為磁勢全部降落在兩個氣隙上，即作用在每阻，可認(rèn)為磁勢全部降落在兩個氣隙上，即作用在每 個空氣隙的磁勢為全部磁勢的一半（個空氣隙的磁勢為全部磁勢的一半（iNy/2）磁動勢波）磁動勢波 形為矩形波。形為矩形波。 ) 2 3 2 ( 2 1 ) 22 ( 2 1 )( iN iN f y y 整距集中繞組的磁動勢整距集中繞組的磁動

22、勢 2.磁動勢的空間諧波磁動勢的空間諧波 矩形波磁動勢用傅立葉級數(shù)分解得：矩形波磁動勢用傅立葉級數(shù)分解得： 3.單相繞組基波脈振磁動勢單相繞組基波脈振磁動勢 設(shè)設(shè)AX中通入交流電為：中通入交流電為： 則每極磁勢表達(dá)式為：則每極磁勢表達(dá)式為： )5cos 5 1 3cos 3 1 (cos 4 2 )( iN f y tIi 1 cos2 t iN tf y cos)5cos 5 1 3cos 3 1 (cos 4 2 2 )( ， 3.諧波分析諧波分析 對周期性變化的矩形波分布的磁勢，用對周期性變化的矩形波分布的磁勢，用 傅氏級數(shù)進(jìn)行諧波分析，可分解成為：傅氏級數(shù)進(jìn)行諧波分析，可分解成為： 式

23、中式中v=1，3，5為諧波系數(shù)，系數(shù)為諧波系數(shù)，系數(shù)Cv為為 tCtf y1 1,3,5 1 coscos),( 2 sin 2 241 vINC yv n基波磁勢為：基波磁勢為： n 為基波磁勢最大幅值為基波磁勢最大幅值。 n三次諧波磁勢為：三次諧波磁勢為： n 三次諧波磁勢最大幅值三次諧波磁勢最大幅值 tFtINf yyy1111 coscoscoscos 2 24 yyy ININF0.9 2 24 1 tFtINf yyy1313 cos3coscos3cos 2 24 3 1 yyy ININF0.3 2 24 3 1 3 五次諧波和高次諧波五次諧波和高次諧波 tFtINf yyy1

24、515 cos5coscos5cos 2 24 5 1 yyy ININF0.18 2 24 5 1 5 n五次諧波磁勢為：五次諧波磁勢為： n 五次諧波磁勢最大幅值五次諧波磁勢最大幅值。 n還有七次、九次、十一次等高次諧波磁勢。還有七次、九次、十一次等高次諧波磁勢。 諧波次數(shù)越高，其幅值就越小。諧波次數(shù)越高，其幅值就越小。 為了改善波形，除基波以外，考為了改善波形，除基波以外，考 慮消除三、五、七次諧波，由于三次慮消除三、五、七次諧波，由于三次 諧波及三的倍數(shù)次諧波在繞組連接成諧波及三的倍數(shù)次諧波在繞組連接成 三相對稱繞組時就已相互抵消，而三相對稱繞組時就已相互抵消，而 五、七次諧波可通過短

25、距和分布繞組五、七次諧波可通過短距和分布繞組 來基本消除。因此當(dāng)連成三相繞組來基本消除。因此當(dāng)連成三相繞組 后，只考慮基波磁勢就可以了。后，只考慮基波磁勢就可以了。 分析分析： 每相繞組產(chǎn)生基波磁勢幅值每相繞組產(chǎn)生基波磁勢幅值： )/(0.9 11 1 1 極安匝 w kN p I F 單層 a pqN N y 1 雙層 a pqN N y 2 1 I1為相電流的有效值，為相電流的有效值， kw1=kq1ky1稱為基波繞組系數(shù)，稱為基波繞組系數(shù)， 基波分布系數(shù)為：基波分布系數(shù)為： 基波短距系數(shù)為：基波短距系數(shù)為： 2 sin 2 sin 1 q q kq 2 sin 1 1 y k y 每相繞

26、組產(chǎn)生的諧波磁動勢幅值為：每相繞組產(chǎn)生的諧波磁動勢幅值為： w kN p I F 1 1 1 0.9 kw=kqky稱為稱為v次諧波繞組系數(shù)次諧波繞組系數(shù) v次諧波分布系數(shù)為：次諧波分布系數(shù)為： v 次諧波短距系數(shù)為：次諧波短距系數(shù)為： 2 sin 2 sin v q vq kqv 2 sin 1 y vk yv （安匝/極） 脈振磁動勢的分解推導(dǎo)脈振磁動勢的分解推導(dǎo) 根據(jù)三角函數(shù)的和差與積的關(guān)系：根據(jù)三角函數(shù)的和差與積的關(guān)系： )(cos)(coscoscos2 )cos( 2 1 )cos( 2 1 ),( 111111 tFtFtf 11 ff )(cos 2 1 111 tFf )(c

27、os 2 1 111 tFf v 結(jié)論結(jié)論： 一個脈振磁勢可以分解為兩個一個脈振磁勢可以分解為兩個 幅值相等，轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)向相反的幅值相等，轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)向相反的 兩個旋轉(zhuǎn)磁勢，它們的幅值是原脈兩個旋轉(zhuǎn)磁勢，它們的幅值是原脈 振磁勢最大幅值的一半。振磁勢最大幅值的一半。 5.3.2三相繞組的合成旋轉(zhuǎn)磁場三相繞組的合成旋轉(zhuǎn)磁場 三相對稱繞組：各相繞組匝數(shù)、結(jié)構(gòu)相同，三相對稱繞組：各相繞組匝數(shù)、結(jié)構(gòu)相同， 在空間互差在空間互差120電角度。電角度。 三相對稱交流電：三相對稱交流電： 在三相對稱繞組中通入三相對稱交流電，每在三相對稱繞組中通入三相對稱交流電，每 相繞組中都要產(chǎn)生單相脈振磁勢，這三個脈振

28、磁相繞組中都要產(chǎn)生單相脈振磁勢，這三個脈振磁 勢在空間和時間上都互差勢在空間和時間上都互差120電角度。電角度。 )240(cos2 )120(cos2 cos2 1 1 1 tIi tIi tIi C B A 圖示圖示 三個脈振磁動勢表達(dá)式三個脈振磁動勢表達(dá)式 )120(cos 2 )(cos 2 )240(cos)240(cos )240(cos 2 F )(cos 2 )120(cos)120(cos )(cos 2 )(cos 2 coscos 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 1 1 1 1 11 t F t F tFf tt F tFf t F t F tFf C B A

29、 合成磁動勢合成磁動勢 )(cos 2 3 ),( 11 11 tF ffftf CBA I p kN F w11 1 0.9 p f n 1 1 60 I p kN I p kN F ww m 1111 35. 19 . 0 2 3 結(jié)論結(jié)論 在三相對稱繞組通以三相對稱交流電產(chǎn)生在三相對稱繞組通以三相對稱交流電產(chǎn)生 的旋轉(zhuǎn)磁勢具有以下特點：的旋轉(zhuǎn)磁勢具有以下特點： 旋轉(zhuǎn)磁勢的幅值為：旋轉(zhuǎn)磁勢的幅值為： 旋轉(zhuǎn)磁勢的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速：旋轉(zhuǎn)磁勢的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速： 旋轉(zhuǎn)磁勢的轉(zhuǎn)向：由電流的相序決定（即電流旋轉(zhuǎn)磁勢的轉(zhuǎn)向：由電流的相序決定（即電流 達(dá)到最大值的順序），它總是從電流領(lǐng)先的一相達(dá)到最大值的順

30、序），它總是從電流領(lǐng)先的一相 繞組向電流滯后的一相繞組方向轉(zhuǎn)動。繞組向電流滯后的一相繞組方向轉(zhuǎn)動。 每極安匝/35. 1 11 I p kN F w m min)/( 60 1 1 r p f n n旋轉(zhuǎn)磁動勢產(chǎn)生的條件和旋轉(zhuǎn)磁動勢特點旋轉(zhuǎn)磁動勢產(chǎn)生的條件和旋轉(zhuǎn)磁動勢特點 n思考題：思考題：P179 5-10、5-11、5-14 n作業(yè)：作業(yè)：P179 5-13 課后復(fù)習(xí)要點：課后復(fù)習(xí)要點： 電動機(jī)在轉(zhuǎn)子靜止分兩種情況：一種電動機(jī)在轉(zhuǎn)子靜止分兩種情況：一種 是轉(zhuǎn)子繞組開路，另一種是轉(zhuǎn)子繞組短路。是轉(zhuǎn)子繞組開路，另一種是轉(zhuǎn)子繞組短路。 5.4.1定子繞組接電源，轉(zhuǎn)子開路定子繞組接電源，轉(zhuǎn)子開路

31、注意注意：轉(zhuǎn)子開路的三相異步電動機(jī)相當(dāng)于副：轉(zhuǎn)子開路的三相異步電動機(jī)相當(dāng)于副 邊空載的三相變壓器，定子繞組對應(yīng)于原邊邊空載的三相變壓器，定子繞組對應(yīng)于原邊 繞組，轉(zhuǎn)子繞組對應(yīng)于副邊繞組，所不同的繞組，轉(zhuǎn)子繞組對應(yīng)于副邊繞組，所不同的 是異步電動機(jī)的磁路中多了氣隙磁路。是異步電動機(jī)的磁路中多了氣隙磁路。 5.4轉(zhuǎn)子靜止時的異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子靜止時的異步電動機(jī) 定子繞組接電源轉(zhuǎn)子繞組開路時的異步電動機(jī)定子繞組接電源轉(zhuǎn)子繞組開路時的異步電動機(jī) 轉(zhuǎn)子繞組開路轉(zhuǎn)子繞組開路 將定、轉(zhuǎn)子空間坐標(biāo)縱軸選在將定、轉(zhuǎn)子空間坐標(biāo)縱軸選在A相繞組的軸相繞組的軸 線上，并使線上，并使+A1與與+A2重合，這樣重合，這樣+A

32、1、+A2也是也是 定、轉(zhuǎn)子定、轉(zhuǎn)子A相磁通的正方向。相磁通的正方向。 n轉(zhuǎn)子開路時的電磁關(guān)系為：轉(zhuǎn)子開路時的電磁關(guān)系為： 10 11 2 1 00110 01 ri e e e FkNi iu ss mw （定子漏磁通） （主磁通） （相電流）（相電壓） （1）電磁關(guān)系）電磁關(guān)系 轉(zhuǎn)子開路時主磁通與漏磁通路徑轉(zhuǎn)子開路時主磁通與漏磁通路徑 主磁通與漏磁通主磁通與漏磁通 漏磁通包括：槽漏磁通、端部漏磁通和諧波漏漏磁通包括：槽漏磁通、端部漏磁通和諧波漏 磁通。磁通。 槽漏磁通和端部漏磁通槽漏磁通和端部漏磁通 說明說明 n 諧波漏磁通是由定子三相合成磁諧波漏磁通是由定子三相合成磁 勢中的高次諧波磁勢

33、產(chǎn)生的，嚴(yán)格說，勢中的高次諧波磁勢產(chǎn)生的，嚴(yán)格說， 它是通過氣隙與轉(zhuǎn)子繞組相鏈繞的磁它是通過氣隙與轉(zhuǎn)子繞組相鏈繞的磁 通，與槽漏磁通和端部漏磁通是有差通，與槽漏磁通和端部漏磁通是有差 別的，為了表明這種差別，諧波漏磁別的，為了表明這種差別，諧波漏磁 通又稱差別漏磁通，將諧波磁通歸為通又稱差別漏磁通，將諧波磁通歸為 漏磁通中是為了計算上的方便。漏磁通中是為了計算上的方便。 定子繞組每相基波感應(yīng)電勢的有效值為：定子繞組每相基波感應(yīng)電勢的有效值為： n （5-15） 式中式中N1、kw1分別為定子每相繞組的串聯(lián)匝數(shù)和分別為定子每相繞組的串聯(lián)匝數(shù)和 基波繞組系數(shù)?；ɡ@組系數(shù)。 n轉(zhuǎn)子繞組每相基波感應(yīng)

34、電勢的有效值為：轉(zhuǎn)子繞組每相基波感應(yīng)電勢的有效值為： n （5-15） n式中式中N2、kw2分別為轉(zhuǎn)子每相繞組的串聯(lián)匝數(shù)和分別為轉(zhuǎn)子每相繞組的串聯(lián)匝數(shù)和 基波繞組系數(shù)。基波繞組系數(shù)。 mw kNfjE 1111 44. 4 (2)電壓方程式電壓方程式 mw kNfjE 2212 4.44 定、轉(zhuǎn)子每相基波感應(yīng)電勢之比為：定、轉(zhuǎn)子每相基波感應(yīng)電勢之比為： （5-16）式中）式中ke為電壓變比。為電壓變比。 定子漏電勢定子漏電勢Es1為：為： 定子一相電路的電壓方程式為：定子一相電路的電壓方程式為： （5-17） 22 11 2 1 w w e kN kN E E k 101 xI jEs 10

35、11010110111 zIErIxI jErIEEU s 111 jxrz 定子漏阻抗：定子漏阻抗： 與變壓器相似，與變壓器相似，-1用勵磁電流用勵磁電流0在勵磁在勵磁 阻抗阻抗zm上的壓降表示時有：上的壓降表示時有： 式中式中rm為勵磁電阻，為勵磁電阻，xm為勵磁電抗。為勵磁電抗。 )( 001mmm jxrIzIE 勵磁電流由兩部分組成：勵磁電流由兩部分組成： 一部分產(chǎn)生主磁通一部分產(chǎn)生主磁通m0為無功分為無功分 量；另一部分反應(yīng)包括定子鐵損和轉(zhuǎn)子量；另一部分反應(yīng)包括定子鐵損和轉(zhuǎn)子 鐵損的鐵損電流，是有功分量鐵損的鐵損電流，是有功分量Fe，有：，有： 轉(zhuǎn)子電路因轉(zhuǎn)子繞組開路，電壓方轉(zhuǎn)子電

36、路因轉(zhuǎn)子繞組開路，電壓方 程式為：程式為： Fe III 0 22 EU 轉(zhuǎn)子開路時異步電動機(jī)等值電路轉(zhuǎn)子開路時異步電動機(jī)等值電路 （3）等值電路等值電路 轉(zhuǎn)子開路時異步電 動機(jī)的時間向量圖 （4）相量圖相量圖 如果磁勢坐標(biāo)軸選在如果磁勢坐標(biāo)軸選在+A軸線上，再選取時軸線上，再選取時 間與空間參考軸一致，則時間相量間與空間參考軸一致，則時間相量0與空間相量與空間相量 F0具有同相位性質(zhì)，可將時間相量圖與空間相具有同相位性質(zhì)，可將時間相量圖與空間相 量圖畫在一起為時空相量圖。量圖畫在一起為時空相量圖。 磁勢向量與A的關(guān)系 轉(zhuǎn)子開路時異步電動機(jī)時空相量圖轉(zhuǎn)子開路時異步電動機(jī)時空相量圖 時空向量圖時

37、空向量圖 （5）功率關(guān)系）功率關(guān)系 轉(zhuǎn)子開路時，無功率輸出，轉(zhuǎn)子開路時，無功率輸出， P2=0，輸入的功率為：，輸入的功率為： 說明說明：輸入功率一部分消耗在定子：輸入功率一部分消耗在定子 銅損上，另一部分消耗在定、轉(zhuǎn)子銅損上，另一部分消耗在定、轉(zhuǎn)子 的鐵損上。的鐵損上。 1 2 0 2 01210011 33cos3rIrIpppIUP mCuFeFe 5.4.2定子繞組接電源，轉(zhuǎn)子繞組定子繞組接電源，轉(zhuǎn)子繞組 短接且轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)短接且轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn) 將定、轉(zhuǎn)子空間坐標(biāo)縱軸選在將定、轉(zhuǎn)子空間坐標(biāo)縱軸選在A相繞組相繞組 的軸線上，并使的軸線上，并使+A1與與+A2重合。重合。 異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子短路且堵轉(zhuǎn)時

38、的接線圖異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子短路且堵轉(zhuǎn)時的接線圖 （1）磁勢平衡方程式磁勢平衡方程式 轉(zhuǎn)子短路時，在轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的感應(yīng)轉(zhuǎn)子短路時，在轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的感應(yīng) 電勢會在轉(zhuǎn)子三相繞組中產(chǎn)生對稱的轉(zhuǎn)子電電勢會在轉(zhuǎn)子三相繞組中產(chǎn)生對稱的轉(zhuǎn)子電 流，從而產(chǎn)生合成的轉(zhuǎn)子基波旋轉(zhuǎn)磁勢流，從而產(chǎn)生合成的轉(zhuǎn)子基波旋轉(zhuǎn)磁勢F2， 其幅值為：其幅值為： 式中式中I2為轉(zhuǎn)子繞組每相電流有效值，為轉(zhuǎn)子繞組每相電流有效值，N2為轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn) 子一相繞組串聯(lián)匝數(shù)，子一相繞組串聯(lián)匝數(shù)，kw2為轉(zhuǎn)子繞組的基為轉(zhuǎn)子繞組的基 波繞組系數(shù)。波繞組系數(shù)。 每極安匝/ 2 24 2 3 2 22 2 I p kN F w 磁場磁場 設(shè)設(shè)F2相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)

39、速為：相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為：n2=60f2/p 由于轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時電流的頻率由于轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時電流的頻率f2=f1，則，則n2=n1 由于由于+A1、+A2重合，定、轉(zhuǎn)子電流相重合，定、轉(zhuǎn)子電流相 序一樣，則定子電流產(chǎn)生合成的定子基波序一樣，則定子電流產(chǎn)生合成的定子基波 旋轉(zhuǎn)磁勢旋轉(zhuǎn)磁勢F1與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁勢與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁勢F2同速、同方同速、同方 向在空間一前一后同步旋轉(zhuǎn)，故可以合向在空間一前一后同步旋轉(zhuǎn)，故可以合 成。成。 定子基波旋轉(zhuǎn)磁勢定子基波旋轉(zhuǎn)磁勢F1 定子基波旋轉(zhuǎn)磁勢定子基波旋轉(zhuǎn)磁勢F1其幅值為：其幅值為： I1為定子繞組每相電流有效值，為定子繞組每相電流有效值，N1為定為定 子一相繞組串聯(lián)匝數(shù)

40、，子一相繞組串聯(lián)匝數(shù)，kw1為定子繞組的為定子繞組的 基波繞組系數(shù)?；ɡ@組系數(shù)。 每極安匝/ 2 24 2 3 1 11 1 I p kN F w 氣隙中合成磁勢為氣隙中合成磁勢為： （5-20） 定、轉(zhuǎn)子磁勢平衡方程式說明氣定、轉(zhuǎn)子磁勢平衡方程式說明氣 隙中的主磁通隙中的主磁通m是由合成磁勢是由合成磁勢F0產(chǎn)產(chǎn) 生，此外，定、轉(zhuǎn)子的電流分別要產(chǎn)生，此外，定、轉(zhuǎn)子的電流分別要產(chǎn) 生定子漏磁通生定子漏磁通s1和轉(zhuǎn)子漏磁通和轉(zhuǎn)子漏磁通s2， 與定子漏磁通類似，轉(zhuǎn)子漏磁通也包與定子漏磁通類似，轉(zhuǎn)子漏磁通也包 含槽漏磁通、端部漏磁通和諧波漏磁含槽漏磁通、端部漏磁通和諧波漏磁 通。通。 021 FFF

41、 1111 11 11 11 FkNi e ri iu w ss 2 1 0 22 22 2222 2 ri e FkNi i ss （2）電磁關(guān)系）電磁關(guān)系 轉(zhuǎn)子短路且堵轉(zhuǎn)時的電磁關(guān)系為： （3）電壓平衡方程式）電壓平衡方程式 定子：定子： 轉(zhuǎn)子一相電路的電壓方程式為：轉(zhuǎn)子一相電路的電壓方程式為： 式中式中z2為轉(zhuǎn)子漏阻抗，或?qū)懗桑簽檗D(zhuǎn)子漏阻抗，或?qū)懗桑?轉(zhuǎn)子繞組回路漏阻抗的功率因數(shù)角為：轉(zhuǎn)子繞組回路漏阻抗的功率因數(shù)角為： 1111111111111 zIErIxI jErIEEU s 222222 )(zIjxrIE 2 2 222 I E jxrz 2 2 2 r x arctg （4）

42、轉(zhuǎn)子電勢、電流、電阻、漏抗的折算轉(zhuǎn)子電勢、電流、電阻、漏抗的折算 與變壓器相似，異步電動機(jī)定、與變壓器相似，異步電動機(jī)定、 轉(zhuǎn)子之間沒有電的聯(lián)系，只有磁的耦轉(zhuǎn)子之間沒有電的聯(lián)系，只有磁的耦 合。為了工程計算方便，在不改變電合。為了工程計算方便，在不改變電 動機(jī)的電磁性能的條件下，將無電的動機(jī)的電磁性能的條件下，將無電的 聯(lián)系的定、轉(zhuǎn)子電路變換成純電路的聯(lián)系的定、轉(zhuǎn)子電路變換成純電路的 等值電路，就要進(jìn)行轉(zhuǎn)子繞組的折等值電路，就要進(jìn)行轉(zhuǎn)子繞組的折 算。算。 轉(zhuǎn)子繞組折算的方法是：轉(zhuǎn)子繞組折算的方法是： 用一個相數(shù)為用一個相數(shù)為m1、匝數(shù)為、匝數(shù)為N1kw1 的繞組，代替原來的轉(zhuǎn)子繞組（轉(zhuǎn)的繞組，

43、代替原來的轉(zhuǎn)子繞組（轉(zhuǎn) 子繞組原來的相數(shù)為子繞組原來的相數(shù)為m2，匝數(shù)為，匝數(shù)為 N2kw2）。）。 轉(zhuǎn)子繞組折算的方法轉(zhuǎn)子繞組折算的方法 折算的原則折算的原則 保持折算前后電動機(jī)磁勢平衡保持折算前后電動機(jī)磁勢平衡 關(guān)系不變，即關(guān)系不變，即F2的大小以及與的大小以及與F1之之 間在空間位置不變。間在空間位置不變。 n折算前轉(zhuǎn)子電勢為：折算前轉(zhuǎn)子電勢為： n折算后轉(zhuǎn)子電勢為：折算后轉(zhuǎn)子電勢為： n式中式中ke為電勢比：為電勢比： mw kNfE 2212 4.44 mw kNfE 1112 44. 4 122 22 11 2 EEkE kN kN E e w w 轉(zhuǎn)子電勢轉(zhuǎn)子電勢 22 11 w

44、 w e kN kN k 轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流 n根據(jù)折算前后電動機(jī)磁勢平衡關(guān)系不變的根據(jù)折算前后電動機(jī)磁勢平衡關(guān)系不變的 原則，有：原則，有： n則：則： 為異步電動機(jī)的電流比。為異步電動機(jī)的電流比。 2 222 2 111 9 . 0 2 9 . 0 2 I p kNm I p kNm ww 22 111 222 2 1 I k I kNm kNm I iw w 222 111 w w i kNm kNm k 轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子電抗、轉(zhuǎn)子漏阻抗轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子電抗、轉(zhuǎn)子漏阻抗 )( 1 222 2 2 2 2 2 2 222 jxrkkzkk I E kk I k Ek I E x jrz ieie

45、ie i e 22 22 22 rkkr xkkx zkkz ie ie ie （5）基本方程式、等值電路、相量）基本方程式、等值電路、相量 n折算后的基本方程式折算后的基本方程式 222 21 201 01 1111 )( zIE EE III zIE zIEU m 異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子短路且堵轉(zhuǎn)時的等值電路異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子短路且堵轉(zhuǎn)時的等值電路 等值電路等值電路 相量圖 將時間與將時間與 空間參考軸選空間參考軸選 取一致，則取一致，則+j、 +A1、+A2重合重合 異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子短路且堵轉(zhuǎn)時的時空相量圖異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子短路且堵轉(zhuǎn)時的時空相量圖 E1=E2 m Fe -E1 I1r1 jI1x1 U1

46、 I0F0 -I2 -F2 F1 I1 I2 I2r2 jI2x2 （6）功率關(guān)系）功率關(guān)系 n轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時，輸出功率轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時，輸出功率P2=0 n輸入功率輸入功率P1為：為： n注：定子功率因數(shù)在轉(zhuǎn)子短路且堵轉(zhuǎn)時很低為：注：定子功率因數(shù)在轉(zhuǎn)子短路且堵轉(zhuǎn)時很低為： 11111111 cos3cosIUIUmP 25. 0cos 1 鐵損和銅損鐵損和銅損 n定、轉(zhuǎn)子鐵損為：定、轉(zhuǎn)子鐵損為： n定、轉(zhuǎn)子銅損為：定、轉(zhuǎn)子銅損為： mmFeFeFe rIrImppp 2 0 2 0121 3 2 2 21 2 121 33rIrIppp CuCuCu 電磁功率電磁功率 n體現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的電磁功率為：

47、體現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的電磁功率為： 2222 2 2 211 cos33IErI pppPP CuCuFeem 堵轉(zhuǎn)情況分析堵轉(zhuǎn)情況分析 堵轉(zhuǎn)時，異步電動機(jī)的輸入全部堵轉(zhuǎn)時，異步電動機(jī)的輸入全部 消耗在定、轉(zhuǎn)子的鐵損和銅損上，它消耗在定、轉(zhuǎn)子的鐵損和銅損上，它 相當(dāng)于變壓器的短路運(yùn)行狀態(tài)，它是相當(dāng)于變壓器的短路運(yùn)行狀態(tài)，它是 異步電動機(jī)在起動瞬間的狀況。異步電動機(jī)在起動瞬間的狀況。 堵轉(zhuǎn)情況分析堵轉(zhuǎn)情況分析 異步電動機(jī)定、轉(zhuǎn)子的漏阻抗比異步電動機(jī)定、轉(zhuǎn)子的漏阻抗比 較小，如果在定子繞組加額定電壓，較小，如果在定子繞組加額定電壓， 則定、轉(zhuǎn)子的起動電流相當(dāng)大，約為則定、轉(zhuǎn)子的起動電流相當(dāng)大，約為 額

48、定電流的額定電流的47倍，過大的定、轉(zhuǎn)子電倍，過大的定、轉(zhuǎn)子電 流會使電動機(jī)銅損加大，繞組過熱，流會使電動機(jī)銅損加大，繞組過熱， 危及繞組絕緣，如果電動機(jī)長期工作危及繞組絕緣，如果電動機(jī)長期工作 在這種狀態(tài)下，將使電動機(jī)損壞。在這種狀態(tài)下，將使電動機(jī)損壞。 課后復(fù)習(xí)要點：課后復(fù)習(xí)要點： n電機(jī)堵轉(zhuǎn)時的電磁關(guān)系、等值電路、相量電機(jī)堵轉(zhuǎn)時的電磁關(guān)系、等值電路、相量 圖以及繞組折算方法圖以及繞組折算方法 n預(yù)習(xí)轉(zhuǎn)子運(yùn)行的電磁關(guān)系預(yù)習(xí)轉(zhuǎn)子運(yùn)行的電磁關(guān)系 本次課程教學(xué)要求本次課程教學(xué)要求 n1.重點掌握電機(jī)旋轉(zhuǎn)時的電磁關(guān)系、 基本方程式、等值電路和相量圖； n2.掌握繞組折算和頻率折算方法； n3.掌握

49、電動機(jī)功率與轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系。 5.5轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的異步電動機(jī) 運(yùn)轉(zhuǎn)時的接線圖運(yùn)轉(zhuǎn)時的接線圖 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的電磁關(guān)系轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的電磁關(guān)系 1111 11 11 11 FkNi e ri iu w ss 2s 1 0 22 22 2222s 2s ri e FkNi i s ss w 規(guī)定規(guī)定 當(dāng)異步電動機(jī)定子繞組接三相對稱電源當(dāng)異步電動機(jī)定子繞組接三相對稱電源 且且 轉(zhuǎn)子繞組短路時，定、轉(zhuǎn)子繞組中都有電流流轉(zhuǎn)子繞組短路時，定、轉(zhuǎn)子繞組中都有電流流 過，在氣隙中產(chǎn)生以同步轉(zhuǎn)速過，在氣隙中產(chǎn)生以同步轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)的合成磁旋轉(zhuǎn)的合成磁 場，而轉(zhuǎn)子繞組電流與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場會產(chǎn)生作場，而轉(zhuǎn)子繞

50、組電流與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場會產(chǎn)生作 用于轉(zhuǎn)子的電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)以異步轉(zhuǎn)速用于轉(zhuǎn)子的電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)以異步轉(zhuǎn)速n 旋轉(zhuǎn)，拖動負(fù)載。為了與轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時的感應(yīng)電旋轉(zhuǎn)，拖動負(fù)載。為了與轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時的感應(yīng)電 勢勢2、電流、電流2和漏電抗和漏電抗x2相區(qū)別，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時相區(qū)別，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時 的轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢、電流和漏電抗分別用的轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢、電流和漏電抗分別用2s、 電流電流2s和漏電抗和漏電抗x2s表示。表示。 1.轉(zhuǎn)子各量與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系轉(zhuǎn)子各量與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率是指氣隙中旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速是指氣隙中旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 之差與同步轉(zhuǎn)速的比值，即為：之差與同步轉(zhuǎn)速的比值，即為： (5-2

51、) 轉(zhuǎn)差率是異步電動機(jī)的重要參數(shù)，當(dāng)電動機(jī)作電動轉(zhuǎn)差率是異步電動機(jī)的重要參數(shù)，當(dāng)電動機(jī)作電動 運(yùn)行時，運(yùn)行時，0PN繼續(xù)增大繼續(xù)增大轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s增大增大轉(zhuǎn)子感轉(zhuǎn)子感 應(yīng)電勢與電流的相位角應(yīng)電勢與電流的相位角2增大增大定子功率因數(shù)定子功率因數(shù) cos1開始減小。定子功率因數(shù)特性開始減小。定子功率因數(shù)特性cos1=(P2) 如圖曲線如圖曲線3所示的曲線。所示的曲線。 4.輸出轉(zhuǎn)矩特性輸出轉(zhuǎn)矩特性T2=(P2) 定性分析：定性分析： 異步電動機(jī)空載時，輸出轉(zhuǎn)矩異步電動機(jī)空載時，輸出轉(zhuǎn)矩 T2=0，當(dāng)負(fù)載，當(dāng)負(fù)載P2增大，由于轉(zhuǎn)速變化增大，由于轉(zhuǎn)速變化 不大，不大，P2T2輸出轉(zhuǎn)矩隨著輸出轉(zhuǎn)矩隨著P

52、2增大增大 而增大，輸出轉(zhuǎn)矩特性而增大，輸出轉(zhuǎn)矩特性T2=(P2)如圖如圖 曲線曲線4所示為一條過原點的近似直線所示為一條過原點的近似直線 的曲線。的曲線。 5.效率特性效率特性=(P2) 定性分析：定性分析： 異步電動機(jī)從空載到負(fù)載運(yùn)行時，主磁異步電動機(jī)從空載到負(fù)載運(yùn)行時，主磁 通通m和轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速n變化較小，所以鐵損變化較小，所以鐵損pFe和機(jī)械和機(jī)械 損耗損耗pm變化很小，這兩種損耗之和是異步電變化很小，這兩種損耗之和是異步電 動機(jī)的不變損耗，而定、轉(zhuǎn)子銅損動機(jī)的不變損耗，而定、轉(zhuǎn)子銅損pCu與負(fù)載與負(fù)載 電流平方成正比，它隨負(fù)載變化而變化，是電流平方成正比，它隨負(fù)載變化而變化，是 異步電

53、動機(jī)的可變損耗。與變壓器相似，當(dāng)異步電動機(jī)的可變損耗。與變壓器相似，當(dāng) 不變損耗與可變損耗相等時，效率為最高。不變損耗與可變損耗相等時，效率為最高。 效率特性效率特性 空載時，輸出功率空載時，輸出功率P2=0，所以效，所以效 率率=0，當(dāng)隨著負(fù)載，當(dāng)隨著負(fù)載P2增大增大效率效率增增 大，普通異步電動機(jī)在大，普通異步電動機(jī)在P2=0.75時時效率效率 最大最大=max；當(dāng)負(fù)載；當(dāng)負(fù)載P2繼續(xù)增大繼續(xù)增大效效 率率反而下降，效率特性反而下降，效率特性=(P2)如圖如圖 曲線曲線5所示的曲線。所示的曲線。 說明說明： 對中、小型異步電動機(jī)，工作特性可用對中、小型異步電動機(jī)，工作特性可用 直接負(fù)載法測

54、出，對大容量異步電動機(jī)由于直接負(fù)載法測出，對大容量異步電動機(jī)由于 受設(shè)備等因數(shù)的限制，工作特性的取得可通受設(shè)備等因數(shù)的限制，工作特性的取得可通 過空載、短路實驗測出電動機(jī)參數(shù)，再利用過空載、短路實驗測出電動機(jī)參數(shù)，再利用 等值電路計算求得。等值電路計算求得。 5.7異步電動機(jī)參數(shù)測定異步電動機(jī)參數(shù)測定 1.空載試驗空載試驗 通過空載試驗可測得勵通過空載試驗可測得勵 磁參數(shù)（磁參數(shù)（rm、xm、zm）、鐵）、鐵 損損pFe、機(jī)械損耗、機(jī)械損耗pm。 空載實驗空載實驗 試驗時，異步電動機(jī)定子通過調(diào)壓器接三相交試驗時，異步電動機(jī)定子通過調(diào)壓器接三相交 流電源，轉(zhuǎn)子軸上不帶負(fù)載，加額定電壓使電動機(jī)流電源，轉(zhuǎn)子軸上不帶負(fù)載，加額定電壓使電動機(jī) 運(yùn)行在空載狀態(tài)，穩(wěn)定運(yùn)行一段時間后，電動機(jī)的運(yùn)行在空載狀態(tài)，穩(wěn)定運(yùn)行一段時間后，電動機(jī)的 機(jī)械損耗達(dá)到穩(wěn)定值，然后調(diào)節(jié)調(diào)壓器使定子電壓機(jī)械損耗達(dá)到穩(wěn)定值，然后調(diào)節(jié)調(diào)壓器使定子電壓 從從(1.11.3)UN開始，逐漸下調(diào)直至電動機(jī)轉(zhuǎn)速有明開始，逐漸下調(diào)直至電動機(jī)轉(zhuǎn)速有明 顯變化為止，同時測取電動機(jī)的相電壓顯變化為止，同時測取電動機(jī)的相電壓U1、空載電、空載電 流流I0、空載功率、空載功率P0和電動機(jī)轉(zhuǎn)速和電動機(jī)轉(zhuǎn)速n，接線圖是用二功，接線圖是用二功 率法測取功率所以兩功率表率法測取功率所以兩功率