異步電機(jī)的工作原理

1、第四章第四章 異步電機(jī)的基本理論異步電機(jī)的基本理論一一 4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 4.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 4.3 三相繞組的電動(dòng)勢(shì)和磁通勢(shì)三相繞組的電動(dòng)勢(shì)和磁通勢(shì) 4.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和磁通勢(shì)平衡方程三相異步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和磁通勢(shì)平衡方程4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理一、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)1. 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生三相三相 (多相多相) 電流電流 三相三相 (多相多相) 繞組繞組 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。三相繞組：三相繞組： W2 W1V2 V1U1 U2 U1 V1 W1U2 V2 W

2、2橫截面橫截面U1U2V1V2W2W1流出流出流入流入U(xiǎn) V WU1U2V1V2W2W1i1 = Imsinti2 = Imsin(t120O)i3 = Imsin(t +120O)tOImi1 i2 i3t = 0O 時(shí)時(shí)i1 = 0，i2 0， i3 0NSU1U2V1V2W2W1t = 0時(shí)時(shí)i1 = 0，i2 0， i30NSU1U2V1V2W2W1NSt = 120o 時(shí)時(shí)i10，i2 = 0，i3 0U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W2W1NSNSt = 240o 時(shí)時(shí)i1 0，i20，i3 = 0t = 360o 時(shí)時(shí)i1= 0，i2 0，i30i 變化一周變化一周旋轉(zhuǎn)磁

3、場(chǎng)轉(zhuǎn)一圈旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一圈i 每秒鐘變化每秒鐘變化 50 周周旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn) 50 圈圈旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn) 3000 圈圈i 每分鐘變化每分鐘變化 (5060) 周周n0 = 3000 = 60 f1 (r / min)2. 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 n0 同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速U1U2V1V2W2W1U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3每相繞組由一個(gè)線圈組成每相繞組由一個(gè)線圈組成每相繞組由兩個(gè)線圈串聯(lián)組成每相繞組由兩個(gè)線圈串聯(lián)組成U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3t = 0o 時(shí)時(shí)i1 = 0，i2 0， i3 0NSNS 磁極對(duì)數(shù)磁極對(duì)數(shù) p p = 2 電流變

4、化一周電流變化一周 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)半半圈圈 n0 = 1500 當(dāng)磁極對(duì)數(shù)當(dāng)磁極對(duì)數(shù) p = 3 時(shí)時(shí) n0 = 100060 f12=60 f13=60 f1pn0 = f = 50 Hz 時(shí)：時(shí)： 1 2 3 4 5 6 3000 1500 1000 750 600 500pn0/(r/min) 3. 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向 ( n0 的轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向) U (i1) V(i2) W(i3) 怎樣改變?cè)鯓痈淖?n0 的方向的方向 ? V(i1) U(i2) W(i3) 機(jī)械角度和電角度機(jī)械角度和電角度U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3NSNSU1U2V1V2W2W1N

5、S電角度電角度= 機(jī)械角度機(jī)械角度極對(duì)數(shù)極對(duì)數(shù)二、二、 工作原理工作原理對(duì)稱(chēng)三相繞組對(duì)稱(chēng)三相繞組通入對(duì)稱(chēng)三相電流通入對(duì)稱(chēng)三相電流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)( (磁場(chǎng)能量磁場(chǎng)能量) )磁場(chǎng)線切割磁場(chǎng)線切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組中轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生產(chǎn)生 e e 和和 i i轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用受到電磁力的作用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來(lái)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來(lái)機(jī)械負(fù)載機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)起來(lái)旋轉(zhuǎn)起來(lái)三相交流電能三相交流電能感應(yīng)感應(yīng)電磁電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩輸出機(jī)械能量輸出機(jī)械能量NSn0定子：定子：n1. 電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生U1I1Fm1E2I2Fm2Tn轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子：M33M332. 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向與旋

6、轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同。與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同。正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)怎樣改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向怎樣改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向?nn起動(dòng)時(shí)：起動(dòng)時(shí)：n = 0, n = n0轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率 : 起動(dòng)時(shí)起動(dòng)時(shí): 額定運(yùn)行時(shí)額定運(yùn)行時(shí): 3. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)最強(qiáng)轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)最強(qiáng)nn轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)消失轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)消失轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)減弱轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)減弱nn = n0電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 T = 0n n0 nn = 0，s = 1sN = 0.01 0.09s =n0nn0100% 理想空載時(shí)理想空載時(shí): n = n0，s = 0 正常運(yùn)行時(shí)正常運(yùn)行時(shí): 0nn0， 1s0異步！異步！ 起動(dòng)時(shí)：起動(dòng)時(shí)： n = 0，n =

7、n0 ， f2 = f1 。 起動(dòng)過(guò)程中起動(dòng)過(guò)程中: n n f2 穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)：穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)：n = n0n很小。很小。4. 轉(zhuǎn)子電路電量的變化轉(zhuǎn)子電路電量的變化 f2 = s f15. 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 T 的大小的大小T ，I2cos 26. 三相異步電機(jī)的四象限運(yùn)行三相異步電機(jī)的四象限運(yùn)行T = CTm I2cos 2電動(dòng)機(jī)狀態(tài)：電動(dòng)機(jī)狀態(tài)：n 與與T 同方向同方向 0nn0 1s0nTO發(fā)電機(jī)狀態(tài)：發(fā)電機(jī)狀態(tài)：n 與與T 反方向反方向 nn0 s0制動(dòng)狀態(tài)：制動(dòng)狀態(tài)： n 與與T 反方向反方向 n0 s1反向電動(dòng)機(jī)狀態(tài)反向電動(dòng)機(jī)狀態(tài)4.2 三相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一、

8、主要部件一、主要部件1. 定子定子(1) 定子鐵心定子鐵心(2) 定子繞組定子繞組(3) 機(jī)座和端蓋機(jī)座和端蓋2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子(1) 轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心(2) 轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組(3) 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸(4) 風(fēng)扇風(fēng)扇異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 定子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心：定子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心： 由硅鋼片疊成。由硅鋼片疊成。定子鐵心定子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心 定子繞組定子繞組對(duì)稱(chēng)三相繞組。對(duì)稱(chēng)三相繞組。U1 V1 W1W2 U2 V 2 定子接線盒定子接線盒星形星形(Y)聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)三角形三角形()聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)U1 V1 W1W2 U2 V2U1 V1 W1W2 U2 V2U1 V1 W1U2 V2 W2繞線式：

9、繞線式：對(duì)稱(chēng)三相繞組。對(duì)稱(chēng)三相繞組。鼠籠式：鼠籠式：對(duì)稱(chēng)多相繞組。對(duì)稱(chēng)多相繞組。 轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子 繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子 1. 名詞和符號(hào)名詞和符號(hào)(1) 機(jī)械角度和電角度機(jī)械角度和電角度NSU1U2U1U3U2U4 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈，U 相繞組中相繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化一周。的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化一周。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈，U 相繞組中相繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化兩周。的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化兩周。NNSS二、三相繞組二、三相繞組電角度電角度= 機(jī)械角度機(jī)械角度極對(duì)數(shù)極對(duì)數(shù) 三相電機(jī)三相電機(jī): m = 3(3) 極對(duì)數(shù)極對(duì)數(shù) p(

10、4) 槽數(shù)槽數(shù) z(5) 槽距角槽距角：(6) 極距極距：=p 360 z相鄰兩個(gè)槽中心線之間的距離。相鄰兩個(gè)槽中心線之間的距離。相鄰兩磁極中心線間的距離。相鄰兩磁極中心線間的距離。=D2 p用尺寸表示：用尺寸表示：槽數(shù)槽數(shù)表示：表示： z2 p=用電角度表示：用電角度表示： =(2) 相數(shù)相數(shù) mNSU1U2V1V2W2W1 線圈兩線圈邊的距離。線圈兩線圈邊的距離。 其表示方法與極距的表示其表示方法與極距的表示方法一樣也有三種。方法一樣也有三種。(8) 每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù) qq =z2 p m(7) 線圈節(jié)距線圈節(jié)距 y2. 交流繞組的種類(lèi)交流繞組的種類(lèi)(1) 按相數(shù)分類(lèi)按相數(shù)分類(lèi):

11、單相繞組、三相繞組、兩相繞組。單相繞組、三相繞組、兩相繞組。NSU1U2V1V2W2W1整距繞組整距繞組: y = 短距繞組短距繞組: y 長(zhǎng)距繞組長(zhǎng)距繞組: y NSU1U2V1V2W2W1NSU1U2(3) 按每極每相槽數(shù)分類(lèi)按每極每相槽數(shù)分類(lèi)集中繞組：集中繞組：q = 1分布繞組：分布繞組： q1(2) 按線圈節(jié)距分類(lèi)按線圈節(jié)距分類(lèi)NSU1U2U3U4U5U6(4) 按每個(gè)槽內(nèi)線圈的層數(shù)分類(lèi)按每個(gè)槽內(nèi)線圈的層數(shù)分類(lèi)單層繞組單層繞組雙層繞組雙層繞組NS雙層繞組雙層繞組: : 雙層集中繞組雙層集中繞組外層外層(上層上層): U1、U3內(nèi)層內(nèi)層(下層下層): U2、U4U1U2U4U3NSU2

12、U1U4U3 雙層分布繞組雙層分布繞組外層外層(上層上層): U1、U3內(nèi)層內(nèi)層(下層下層): U2、U4 (5) 按線圈之間的聯(lián)結(jié)方式分類(lèi)按線圈之間的聯(lián)結(jié)方式分類(lèi): : 疊繞組、波繞組、同心繞組等。疊繞組、波繞組、同心繞組等。例：例：求作疊繞組。求作疊繞組。z = 24，p = 2，m = 3，y =。解：解： 繞組接線步驟如下。繞組接線步驟如下。(1) 求出求出 q、y 每極每相槽數(shù)：每極每相槽數(shù)： q =z2 p m=24223= 23. 三相單層繞組三相單層繞組槽距角：槽距角：=p360z= 2 36024= 30線圈節(jié)距：線圈節(jié)距： zy =2 p =2422= 6(2) 畫(huà)出各槽線

13、圈邊電動(dòng)勢(shì)的相量圖（星形圖）。畫(huà)出各槽線圈邊電動(dòng)勢(shì)的相量圖（星形圖）。(3) 在相量圖上表出槽號(hào)。在相量圖上表出槽號(hào)。123456789101112(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)SN(4) 在相量圖上按在相量圖上按 q、m 分相：分相： m = 3 2p = 4 q = 2 = 30 y = 6UUVVWW(5) 畫(huà)出槽線并標(biāo)出槽號(hào)。畫(huà)出槽線并標(biāo)出槽號(hào)。1234567891011(6) 按按和槽號(hào)劃分和槽號(hào)劃分 N 極和極和 S 極的區(qū)域。極的區(qū)域。NSNSN(7) 畫(huà)出各線圈邊電動(dòng)勢(shì)的參考方向畫(huà)出各線圈邊電動(dòng)勢(shì)的參考方向: 設(shè)

14、設(shè) N 極下電動(dòng)勢(shì)的參考方向向上，極下電動(dòng)勢(shì)的參考方向向上，則則 S 極下電動(dòng)勢(shì)的參考方向向下。極下電動(dòng)勢(shì)的參考方向向下。12131415161718192021222324123456789101112131415161718192021222324NSNSN(8) 畫(huà)出畫(huà)出 U 相疊繞組。相疊繞組。 U1U2U1(1-7)(2-8)123456789101112(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)UUVVWW 線圈串聯(lián)：線圈串聯(lián)：(13-19) (14-20) U2 線圈并聯(lián)：線圈并聯(lián)：U1U2123456789101112131

15、415161718192021222324NSNSN123456789101112131415161718192021222324NSNSNU1U212456789101112131415161718192021222324NSNSN3 每相支路數(shù)每相支路數(shù): 串聯(lián)串聯(lián): a = 1 , 并聯(lián)并聯(lián): a = 2 = p 設(shè)每個(gè)線圈的匝數(shù)為設(shè)每個(gè)線圈的匝數(shù)為: Nc 每相繞組的總匝數(shù)每相繞組的總匝數(shù) N 為為: N =p q Nc aU1U2W1W2V1V2(9) 畫(huà)出三相疊繞組。畫(huà)出三相疊繞組。 4. 同心繞組同心繞組 1234567891011121314151617181920212223

16、24SNS例：例：z = 24，p = 1，q = 4, = 15。U1U2優(yōu)點(diǎn)：下線方便、端部重疊層數(shù)少、散熱好。優(yōu)點(diǎn)：下線方便、端部重疊層數(shù)少、散熱好。兩極小型感應(yīng)電機(jī)。兩極小型感應(yīng)電機(jī)。例：例：z = 24，p = 2，m = 3，y = 5/6。 解：解：繞組接線步驟如下。繞組接線步驟如下。(1) 求出求出 q、y 每極每相槽數(shù)：每極每相槽數(shù)：q =z2 p m=24223= 25. 三相雙層疊繞組三相雙層疊繞組槽距角：槽距角：=p 360z= 2360 24= 30線圈節(jié)距：線圈節(jié)距：=524 622= 5y =56 z2 p=56(2) 畫(huà)出各槽線圈邊電動(dòng)勢(shì)的相量圖（星形圖）畫(huà)出各

17、槽線圈邊電動(dòng)勢(shì)的相量圖（星形圖）(3) 在相量圖上表出槽號(hào)在相量圖上表出槽號(hào)(4) 在相量圖上按在相量圖上按 q、m 分相：分相：123456789101112(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)UUVVWW 因?yàn)槭请p層繞因?yàn)槭请p層繞組，所以圖中標(biāo)注組，所以圖中標(biāo)注的是每相繞組的上的是每相繞組的上層邊。層邊。(5) 畫(huà)出槽線并標(biāo)出槽號(hào)畫(huà)出槽線并標(biāo)出槽號(hào):12(6) 按按和槽號(hào)劃分和槽號(hào)劃分 N 極和極和 S 極的區(qū)域極的區(qū)域:NSNSN(7) 畫(huà)出各線圈邊電動(dòng)勢(shì)的參考方向畫(huà)出各線圈邊電動(dòng)勢(shì)的參考方向 設(shè)設(shè) N 極下電動(dòng)勢(shì)的參考方向向上

18、極下電動(dòng)勢(shì)的參考方向向上,則則 S 極下電動(dòng)勢(shì)的參考方向向下。極下電動(dòng)勢(shì)的參考方向向下。用實(shí)線表示外層邊，虛線表示內(nèi)層邊。用實(shí)線表示外層邊，虛線表示內(nèi)層邊。123457910131415161718192021222324681112NSNSN1234579101314151617181920212223246811(8) 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) U 相繞組：相繞組：123456789101112(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)12NSNSN1234579101314151617181920212223246811(8) 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) U 相繞組：

19、相繞組：線圈串聯(lián)：線圈串聯(lián)：(7- 12)(8-13)( 1-6)( 2- 7 )(13-18)(14-19)(19-24)(20-1)U1 U2 U1U212NSNSN1234579101314151617181920212223246811(8) 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) U 相繞組：相繞組：線圈并聯(lián)：線圈并聯(lián)： a = 2(7- 12)(8-13)( 1-6)( 2- 7 )(13-18)(14-19)(19-24)(30-1)U1U2U1 U2 總匝數(shù)：總匝數(shù)：N =2 p q Nc aNSNSN1 2 3 4 57910131415161718192021222324681112(9) 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) V

20、 相繞組：相繞組：123456789101112(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)NSNSN1 2 3 4 57910131415161718192021222324681112(10) 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) W 相繞組：相繞組： 123456789101112(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)NSNSN1 2 3 4 57910131415161718192021222324681112(11) 三相繞組總聯(lián)結(jié)圖：三相繞組總聯(lián)結(jié)圖：U1 W1 V1 U2 W2 V2NSNSN123

21、457910131415161718192021222324681112例：例： z = 24， p = 2，q = 2，= 30，y = 56. 三相雙層波繞組三相雙層波繞組U11 U12NSNSN1234571314181920246812 z = 24， p = 2，q = 2，= 30，y = 5U21U22z = 24， p = 2，q = 2，= 30，y = 5串聯(lián)串聯(lián):U11 U12U21 U22U1U2并聯(lián)并聯(lián):U11 U12U22 U21U1U2NSNSN1234571314181920246812U11 U21 U12 U221. 極數(shù)極數(shù): 轉(zhuǎn)子極數(shù)轉(zhuǎn)子極數(shù) = 定子極

22、數(shù)定子極數(shù) 因?yàn)椋恨D(zhuǎn)子中的電動(dòng)勢(shì)和電流是感應(yīng)出來(lái)的。因?yàn)椋恨D(zhuǎn)子中的電動(dòng)勢(shì)和電流是感應(yīng)出來(lái)的。 三、籠型繞組三、籠型繞組NSn0nNSSNNSSN NSp1 = p2 = p 如果兩者不相等，如果兩者不相等， 則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)不起來(lái)。則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)不起來(lái)。2. 相數(shù)相數(shù) 籠型轉(zhuǎn)子是對(duì)稱(chēng)多相繞組?；\型轉(zhuǎn)子是對(duì)稱(chēng)多相繞組。(1) 轉(zhuǎn)子槽數(shù)能被極對(duì)數(shù)整除時(shí)：轉(zhuǎn)子槽數(shù)能被極對(duì)數(shù)整除時(shí)：m2 =z2p 每對(duì)極下的每一根導(dǎo)條就每對(duì)極下的每一根導(dǎo)條就構(gòu)成一相；構(gòu)成一相； 各對(duì)極下占相同位置的導(dǎo)各對(duì)極下占相同位置的導(dǎo)條可看作是屬于一相的并聯(lián)導(dǎo)條可看作是屬于一相的并聯(lián)導(dǎo)條，即每相有條，即每相有 p 根導(dǎo)條并聯(lián)。根導(dǎo)條并聯(lián)。 m

23、2 = 6(2) 轉(zhuǎn)子槽數(shù)不能被極對(duì)數(shù)整除時(shí)：轉(zhuǎn)子槽數(shù)不能被極對(duì)數(shù)整除時(shí)： m2 = z2 即每一根導(dǎo)條就構(gòu)成一相。即每一根導(dǎo)條就構(gòu)成一相。SSNN3. 匝數(shù)匝數(shù):四、額定值四、額定值N2=12（一根導(dǎo)條相當(dāng)于半匝）（一根導(dǎo)條相當(dāng)于半匝） 三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)型型 號(hào)號(hào) Y132S6功功 率率 3 kW 頻頻 率率 50Hz電電 壓壓 380 V 電電 流流 7.2 A 聯(lián)聯(lián) 結(jié)結(jié) Y轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速速 960r/min 功率因數(shù)功率因數(shù) 0.76 絕緣等級(jí)絕緣等級(jí) B2p = 6軸上輸出額軸上輸出額定機(jī)械功率定機(jī)械功率P1N = 3 UNIN cos NPN =NP1N = 3 UNIN c

24、os NN1. 單相繞組的脈振磁通勢(shì)單相繞組的脈振磁通勢(shì) 脈振磁場(chǎng)：軸線不變，大小和方向隨時(shí)間交變脈振磁場(chǎng)：軸線不變，大小和方向隨時(shí)間交變 的磁場(chǎng)。的磁場(chǎng)。 脈振磁通勢(shì)：產(chǎn)生脈振磁場(chǎng)的磁通勢(shì)。脈振磁通勢(shì)：產(chǎn)生脈振磁場(chǎng)的磁通勢(shì)。U1U2NS12Fx = 00fU1U2U1x二、三相繞組的磁通勢(shì)二、三相繞組的磁通勢(shì)U1U3U4U214FSNNSU1U2 與與 U3U4串聯(lián)串聯(lián):U3U1U2U4U1 脈振磁通勢(shì)的幅值脈振磁通勢(shì)的幅值: 繞組磁通勢(shì)的幅值繞組磁通勢(shì)的幅值 = kw N Im=2 kw N I氣隙矩形波磁通勢(shì)的幅值氣隙矩形波磁通勢(shì)的幅值2 kw N I=2p氣隙基波磁通勢(shì)的幅值氣隙基波磁

25、通勢(shì)的幅值2 kw N I=2p4F =0.9 kw N Ip 分布繞組的磁通勢(shì)分布繞組的磁通勢(shì)知識(shí)點(diǎn)：?jiǎn)蜗嗪铣纱艅?shì)知識(shí)點(diǎn)：?jiǎn)蜗嗪铣纱艅?shì)txFfAcoscos11U V W2. 三相繞組的旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)三相繞組的旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì) (幅值幅值)i1 = Imsinti2 = Imsin(t120o )i3 = Imsin(t + 120o )U1 V1 W1U2 V2 W2)cos(23),(11xtFtxf知識(shí)點(diǎn)：三相合成磁勢(shì)知識(shí)點(diǎn)：三相合成磁勢(shì)SNSNSNSNSN旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)波旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)波SNSNSNSNSNSN三、基波與高次諧波磁通勢(shì)和電動(dòng)勢(shì)三、基波與高次諧波磁通勢(shì)和電動(dòng)勢(shì) 磁極的磁場(chǎng)磁極的磁場(chǎng) =

26、基波磁場(chǎng)基波磁場(chǎng) + 奇次諧波磁場(chǎng)奇次諧波磁場(chǎng)v 次諧波的極對(duì)數(shù)：次諧波的極對(duì)數(shù)：pv = v p1v 次諧波電動(dòng)勢(shì)頻率：次諧波電動(dòng)勢(shì)頻率：f v = v f 1v 次諧波電動(dòng)勢(shì)大?。捍沃C波電動(dòng)勢(shì)大?。篍 v = 4.44 f v kwv Nm v 次諧波的繞組系數(shù)：次諧波的繞組系數(shù)：kwv = kpv ksv 基波極對(duì)數(shù)基波極對(duì)數(shù) pv 次諧波的短距因數(shù)：次諧波的短距因數(shù)：v 次諧波的分布因數(shù)：次諧波的分布因數(shù)：kpv = sin v y90(取正值取正值)ksv=q22sin vq sin v (1) 在同步電機(jī)中，諧波磁通勢(shì)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在同步電機(jī)中，諧波磁通勢(shì)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生渦

27、流損耗，使電機(jī)發(fā)熱，在轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生渦流損耗，使電機(jī)發(fā)熱， 。 (2) 在感應(yīng)電機(jī)中，諧波磁場(chǎng)產(chǎn)生寄生轉(zhuǎn)矩，在感應(yīng)電機(jī)中，諧波磁場(chǎng)產(chǎn)生寄生轉(zhuǎn)矩，影響其起動(dòng)性能；損耗影響其起動(dòng)性能；損耗，cos ，溫升，溫升， 。 y = ( 0.8 0.83 ) 諧波電動(dòng)勢(shì)的影響：諧波電動(dòng)勢(shì)的影響： 使發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)波形變壞，供電質(zhì)量使發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)波形變壞，供電質(zhì)量，雜散，雜散損耗損耗， ，溫升，溫升；輸電線中的高次諧波電流所；輸電線中的高次諧波電流所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)干擾鄰近通訊線路。產(chǎn)生的電磁場(chǎng)干擾鄰近通訊線路。 改善氣隙磁場(chǎng)分布；采用短距繞組和分布繞組。改善氣隙磁場(chǎng)分布；采用短距繞組和分布繞組。 諧波磁通勢(shì)的影響

28、：諧波磁通勢(shì)的影響：4.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和三相異步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和磁通勢(shì)平衡方程磁通勢(shì)平衡方程一、定子電路的電動(dòng)勢(shì)平衡方程一、定子電路的電動(dòng)勢(shì)平衡方程 (每相每相)U1 =E1 + (R1 + jX1 ) I1E1 =j4.44 f 1kw1 N1m =E1 + Z1 I1 定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率：定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率： f1 =pn060 與交流電源同頻率。與交流電源同頻率。NSU1U2U1U3U2U4NNSSf2=p(n0n)60= = s f1 轉(zhuǎn)子電路的頻率：轉(zhuǎn)子電路的頻率：E2s = 4.44 s f1 kw2N2m 二、轉(zhuǎn)子電路的電動(dòng)勢(shì)平衡方程二、轉(zhuǎn)子電路的電動(dòng)勢(shì)平

29、衡方程 (每相每相)=p n060n0nn0= sE2 變壓器：變壓器：U2 = E2Z2I2 異步機(jī)：異步機(jī)：0 = E2sZ2sI2sE2s = j4.44 f2 kw2N2m 式中：式中：E2 = 4.44 f1 kw2N2m 轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的電動(dòng)勢(shì)。轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的電動(dòng)勢(shì)。X2s = 2f2 L2式中：式中： X2 = 2f1 L2 轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的漏電抗。轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的漏電抗。 轉(zhuǎn)子每相電流：轉(zhuǎn)子每相電流：I2s=E2sR2 + jX2s=sE2R2 + jsX2 = 2s f1 L2 X2s = s X2 三、磁通勢(shì)平衡方程三、磁通勢(shì)平衡方程1. 定子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)定子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì) 幅值：幅值：F1

30、=0.9 m1kw1N1 I12p轉(zhuǎn)向：轉(zhuǎn)向：與三相電流相序一致。與三相電流相序一致。轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速： n0 = p60 f12. 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì) 幅值：幅值：F2 =0.9 m2kw2N2 I2s2p轉(zhuǎn)向：與轉(zhuǎn)子電流的相序一致，即與轉(zhuǎn)向：與轉(zhuǎn)子電流的相序一致，即與 定子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向一致。定子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向一致。轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速： (1) 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速： n2 = p60 f2= s n0(2) 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)速： n2 + n = s n0 + (1s) n0= n0 結(jié)論：結(jié)論

31、：(1) 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)與定子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)在空間轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)與定子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)在空間 是沿同一方向以同一速度旋轉(zhuǎn)的；是沿同一方向以同一速度旋轉(zhuǎn)的；(2) 二者組成了統(tǒng)一的合成旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)，二者組成了統(tǒng)一的合成旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)， 共同產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。共同產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。3. 磁通勢(shì)平衡方程磁通勢(shì)平衡方程(1) 理想空載時(shí)：理想空載時(shí)： I2s = 0， I1 = I0旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的幅值為：旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的幅值為：F0 =0.9 m1kw1N1 I02p(2) 負(fù)載時(shí)：負(fù)載時(shí)：F1 + F2 = F0 m1= m2 ?繞線型異步電動(dòng)機(jī)一定相同。繞線型異步電動(dòng)機(jī)一定相同。第五章第五章 異步電機(jī)的基本理論異步電機(jī)的基本理

32、論二二 5.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析(等效電路及相量圖）等效電路及相量圖） 5.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩 5.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性（工作特性、參數(shù)三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性（工作特性、參數(shù)測(cè)定、轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系等）測(cè)定、轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系等） 5.4 單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)5.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析(等效等效電路及相量圖電路及相量圖)一、等效電路一、等效電路E1I1R1 jX1jX2s R2E2sI2sf1f2+U1m1、 kw1N1 m2、 kw2N21. 頻率折算頻率折算I2s=sE2R

33、2 + jsX2=E2+ jX2R2 s= I2 實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子 等效靜止的轉(zhuǎn)子等效靜止的轉(zhuǎn)子 F F2的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速 F F2的大小的大小F F2的空間位置的空間位置 頻率歸算的物理含義：頻率歸算的物理含義： 用一個(gè)靜止的、電阻為用一個(gè)靜止的、電阻為 R2 /s 的等效轉(zhuǎn)子去代的等效轉(zhuǎn)子去代替電阻為替電阻為 R2 的實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，等效轉(zhuǎn)子與實(shí)的實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，等效轉(zhuǎn)子與實(shí)際轉(zhuǎn)子具有同樣的轉(zhuǎn)子磁通勢(shì)際轉(zhuǎn)子具有同樣的轉(zhuǎn)子磁通勢(shì) F F2 。 0.9 m2kw2N2 I2s2p0.9 m2kw2N2 I22p n0 n0 取決于電流的相位。取決于電流的相位。 i2s 與與 i2 的相

34、位相同。的相位相同。 頻率歸算后，定子的所有物理量不變，頻率歸算后，定子的所有物理量不變， 定子傳送到轉(zhuǎn)子的功率也不變。定子傳送到轉(zhuǎn)子的功率也不變。R2s= R2 +1ssR2轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的機(jī)械功率相對(duì)應(yīng)的等效電阻轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的機(jī)械功率相對(duì)應(yīng)的等效電阻1ssm2R2 I22總機(jī)械功率：總機(jī)械功率：+U1E1I1R1 jX1f1E21ssR2I2jX2 R2f1m1、 kw1N1 m2、 kw2N22. 繞組折算繞組折算 用一個(gè)相數(shù)和有效匝數(shù)與定子繞組相同的轉(zhuǎn)用一個(gè)相數(shù)和有效匝數(shù)與定子繞組相同的轉(zhuǎn)子繞組去等效代替實(shí)際的轉(zhuǎn)子繞組。子繞組去等效代替實(shí)際的轉(zhuǎn)子繞組。 等效代替：保證電磁效應(yīng)和所有物理量保持

35、等效代替：保證電磁效應(yīng)和所有物理量保持不變。不變。(1) 電動(dòng)勢(shì)的折算：電動(dòng)勢(shì)的折算： 折算前：折算前：E2 = 4.44 f1 kw2N2m 折算后：折算后：E2 = E1 = 4.44 f1 kw1N1m 定、轉(zhuǎn)子的電動(dòng)勢(shì)之比：定、轉(zhuǎn)子的電動(dòng)勢(shì)之比：=kw1N1kw2N2E2E2ke =E1E2=(2) 電流的折算：電流的折算：折算前：折算前：折算后：折算后：F2 =0.9 m2kw2N2 I22pF2 =0.9 m1kw1N1 I22p= F2E2 = E1 = ke E2 電流比：電流比：=m1kw1N1m2kw2N2I2I2ki =0.9 m2kw2N2 I22p=0.9 m1kw1

36、N1 I22pI2kiI2 =(3) 阻抗的折算：阻抗的折算：折算前：折算前：Z2=+ jX2R2s= E2I2折算后：折算后：Z2 =+ jX2R2 s= E2I2阻抗比：阻抗比：|Z2|Z2 |kZ =E2 I2E2 I2= ke ki Z2 = kZ Z2 R2 = kZ R2X2 = kZ X2 3. 等效電路及其簡(jiǎn)化等效電路及其簡(jiǎn)化E1 = E2I1R1 jX11ssR2I2jX2 R2I0RmXm+U1E1 = E2I11ssR2I2I0RmXm+U1R1 jX1 R2 jX2一、功率平衡方程式一、功率平衡方程式 1. 輸入功率輸入功率P1 P1 = 3 U1I1cos 15.2

37、三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩=3 U1LI1Lcos 12. 定子銅損耗定子銅損耗 PCu1 PCu1 = m1R1I12 = 3R1I123. 鐵損耗鐵損耗 PFe（轉(zhuǎn)子鐵損耗忽略不計(jì)）（轉(zhuǎn)子鐵損耗忽略不計(jì)） PFe = m1RmI02 = 3RmI024. 電磁功率電磁功率PePe = P1PCu1PFePe = m2 E2 I2cos 2 = m1 E2 I2 cos 2R2 s= m1 I221ss= m1 R2I2 2 + m1 R2I2 2 5. 轉(zhuǎn)子銅損耗轉(zhuǎn)子銅損耗 PCu2 PCu2 = m2 R2 I22 = m1 R2 I2 2 = s Pe8. 輸

38、出功率輸出功率 P2 P2 = PmP0 = PePCu2P0 = P1PCu1PFePCu2P06. 總機(jī)械功率總機(jī)械功率 PmPm = PePCu21ss Pm = m1 R2I22 = (1s ) Pe7. 空載損耗空載損耗 P0 P0 = Pme + PadP1PCu1+PFePePCu2P0P2Pm機(jī)械損耗機(jī)械損耗附加損耗附加損耗二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式Pm = P2+ P0T = T2 + T01. 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 TT = PmPe0 = T = 9.55 PmnPen0 = 9.55 2. 空載轉(zhuǎn)矩空載轉(zhuǎn)矩 T0T0 = P0P0n = 9.55 3. 輸出轉(zhuǎn)矩輸

39、出轉(zhuǎn)矩 T2T2 = P2P2n = 9.55 例例1： 一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)數(shù)據(jù)一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)數(shù)據(jù)為：為： PN = 3 kW，U1N = 380 V， nN = 957 r/min，定，定子子 Y 聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)，R1 = 2.08 ，X1 = 3.12 ，R2 = 1.525 ，X2 = 4.25 ，Rm = 4.12 ，Xm = 62 ， P0 = 60 W。求。求 nN 時(shí)：時(shí)：(1) I1、I2、cos 1；(2) P1、P2、; (3) Pe、T 。 解：解：nN = 957 r/min n0 = 1000 r/minsN =n0nNn0 = 0.043= 35.46+ j4.25Z2 = + jX2 R2sN= 4.12 + j62Zm= Rm + jXm= 35.7 6.83= 62.14 68.2(1) 定子電流：定子電流