第3章異步電機(jī)

第3章異步電機(jī)的基本理論3.2三相異步電動機(jī)的工作原理

3.3三相繞組的電動勢和磁通勢3.4三相異步電動機(jī)的電動勢和磁通勢平衡方程3.5三相異步電動機(jī)的運(yùn)行分析3.6三相異步電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩3.7三相異步電動機(jī)的運(yùn)行特性3.8單相異步電動機(jī)*3.9三相直線異步電動機(jī)*3.10三相異步發(fā)電機(jī)第3章異步電機(jī)的基本理論3.2三相異步電動機(jī)的工作原理

3.3三相繞組的電動勢和磁通勢3.4三相異步電動機(jī)的電動勢和磁通勢平衡方程式3.5三相異步電動機(jī)的運(yùn)行分析3.6三相異步電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩3.7三相異步電動機(jī)的運(yùn)行特性3.8單相異步電動機(jī)*3.9三相直線異步電動機(jī)*3.10三相異步發(fā)電機(jī)返回主頁電機(jī)與拖動3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1.主要部件(1)定子定子鐵心、定子繞組、機(jī)座和端蓋等。定子鐵心的硅鋼片第3章異步電機(jī)的基本理論天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院

定子鐵心3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院定子繞組對稱三相繞組。3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院定子接線盒U1V1

W1W2U2V2U1V1

W1U2V2

W2星形(Y)聯(lián)結(jié)U1V1

W1W2

U2V23~三角形(△)聯(lián)結(jié)U1V1

W1W2

U2V23~3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸、風(fēng)扇等。轉(zhuǎn)子鐵心的硅鋼片(2)轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子繞組繞線型：對稱三相繞組。籠型：對稱多相繞組。3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院籠型異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院籠型異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院籠型異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)繞線型異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)繞線型異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相籠型異步電動機(jī)的部件圖天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

三相籠型異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子定子風(fēng)扇冷空氣流罩殼（非驅(qū)動端）端蓋（驅(qū)動端）天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相繞線型異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相繞線型異步電動機(jī)示意圖天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院

3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)的外形更多的圖片天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)的外形更多的圖片天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院三相異步電動機(jī)的外形3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)更多的圖片天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院UN400V~690VfN50/60HzPN200kW~2300kW2p2~8

交流低壓籠型異步電動機(jī)3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)更多的圖片天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院UN690V，2kV~11kVfN50/60HzPN200kW~3000kW2p2~12

交流高壓籠型異步電動機(jī)3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)更多的圖片天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院異步電動機(jī)的工作原理天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院1.旋轉(zhuǎn)磁場(1)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生W2

W1V2

V1U1U2第3章異步電機(jī)的基本理論

三相(多相)電流

→三相(多相)繞組

→旋轉(zhuǎn)磁場。三相繞組3.2三相異步電動機(jī)的工作原理天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院橫截面U1U2V1V2W2W1U1V1

W1U2V2

W2流出流入3.2三相異步電動機(jī)的工作原理天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院U←V←W←U1U2V1V2W2W1i1=Imsin

ti2=Imsin(

t－120O)i3=Imsin(

t＋120O)i1

i2

i3

t=0O

時i1=0，i2＜0，i3

＞0××NS3.2三相異步電動機(jī)的工作原理Im

tOi1天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院t=0O

時i1=0，i2＜0，i3＞0U1U2V1V2W2W1NSt=120O

時i1＞0，i2=

0，i3＜03.2三相異步電動機(jī)的工作原理U1U2V1V2W2W1NS天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W2W1NSt=240O

時i1＜

0，i2＞0，i3=0t=360O

時i1=0，i2＜0，i3＞03.2三相異步電動機(jī)的工作原理NS天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院i

變化一周i每秒鐘變化50周i每分鐘變化(50×60)周→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)一圈→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)50圈→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)3000圈(2)旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0——同步轉(zhuǎn)速n0

=3000=60f1(r/min)

同步轉(zhuǎn)速n0的大小怎樣改變？3.2三相異步電動機(jī)的工作原理天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院U1U2V1V2W2W1每相繞組由一個線圈組成U1V1W1U2V2

W2U3V3

W3U4V4

W4U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3每相繞組由兩個線圈串聯(lián)組成3.2三相異步電動機(jī)的工作原理天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3××××t=0O

時i1=0，i2＜0，i3

＞0NSNS3.2三相異步電動機(jī)的工作原理U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3××××NSNSt=120O

時i1＞0，i2=

0，i3＜0天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3××××t=240O

時i1＜

0，i2＞

0，i3=0NSNS

磁極對數(shù)p

p=2

電流變化一周

→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)半圈

n0

=1500當(dāng)磁極對數(shù)p=3時

n0

=100060f12=60f13=60f1pn0=3.2三相異步電動機(jī)的工作原理天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院

f=50Hz時：123456300015001000750600500pn0/(r/min)

(3)旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向(n0的方向)

U(i1)→V(i2)→W(i3)※由超前相轉(zhuǎn)向滯后相?！赏ㄈ肜@組中的電流的相序決定的。

怎樣改變n0的方向?V(i1)→U(i2)→W(i3)3.2三相異步電動機(jī)的工作原理天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)起來2.工作原理對稱三相繞組通入對稱三相電流旋轉(zhuǎn)磁場（磁場能量）磁感線切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生e和i(右手定則)轉(zhuǎn)子繞組在磁場中受到電磁力的作用（左手定則）轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來三相交流電能電磁轉(zhuǎn)矩3.2三相異步電動機(jī)的工作原理感應(yīng)天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院大連理工大學(xué)電氣工程系n0n0NSn0n01.電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生×

××

×轉(zhuǎn)子電流有功分量與e2同方向轉(zhuǎn)子電流有功分量與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用3.2三相異步電動機(jī)的工作原理NS××××轉(zhuǎn)子電流無功分量滯后e290o轉(zhuǎn)子電流無功分量與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院起動時：n=0,△n=n0轉(zhuǎn)差率:

起動時

n=0，s=1

理想空載時n=n0，s=0

正常運(yùn)行時0＜n＜n0，1＞s＞0

額定運(yùn)行時sN=0.01~0.09(1)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n——轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)最強(qiáng)→n→△n→轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)消失→轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)減弱→n→n=n0→電磁轉(zhuǎn)矩T=0n＜n0→

n

s=×100%n0－nn0異步！3.2三相異步電動機(jī)的工作原理轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速:n=(1－s)n0天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院

起動時

n=0，△n=n0，I2=I2max，f2=f1。

起動過程中

n→△n

→I2(I1)

→f2

。

穩(wěn)定運(yùn)行時△n=n0－n

很小→

f2=sf1

很低。(2)轉(zhuǎn)子電路電量的變化3.2三相異步電動機(jī)的工作原理異步電機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)

狀態(tài)制動狀態(tài)堵轉(zhuǎn)狀態(tài)電動機(jī)狀態(tài)理想空載狀態(tài)發(fā)電機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)差率n＜0s＞1n=0s=10＜n＜n0

1＞s＞0n=n0s=0n＞n0s＜0天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院2.電磁轉(zhuǎn)矩的大小

T=CTΦmI2cos23.2三相異步電動機(jī)的工作原理3.電磁轉(zhuǎn)矩的的方向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同。順時針方向旋轉(zhuǎn)怎樣改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向?3~M3~UVW3~M3~UVW逆時針方向旋轉(zhuǎn)T∝Φ，I2cos2天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院圈邊首端尾端(1)三相單層繞組例如：z=12，p=1，m=3，y=。兩匝線圈每極每相槽數(shù)q

z2pmq==122×1×3=2123456789101112定子槽SNU1U2一相繞組接線圖（單層）三相異步電機(jī)的繞組1.三相繞組天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院SN123456789101112U1簡化的一相繞組接線圖（單層）U2槽距角α

相鄰兩槽中心線間的電角度。=p·360oz=1×

360o12=30°極距

相鄰兩磁極中心線間的距離（槽數(shù)）。

z2p==122×1=6電角度=p×機(jī)械角度天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院線圈節(jié)距y

線圈兩圈邊之間的距離（槽數(shù)）。當(dāng)y=時，稱為整距繞組。當(dāng)y＜時，稱為短距繞組。

z2py===122×1=6SN123456789101112U1U2yV1V2天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院當(dāng)q＞1——分布繞組。當(dāng)q=1——集中繞組。SN123456789101112U1U2V1V2W1W2三相單層整距分布繞組接線圖天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院例如：z=12，p

=1，m

=3，y

=5。

由計(jì)算得：q=2，α=30°，y＜。2三相雙層繞組NS123456789101112串聯(lián)U1U2※實(shí)線為外層線圈邊，虛線為內(nèi)層線圈邊。天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院雙層繞組天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院(1)極數(shù)轉(zhuǎn)子極數(shù)=定子極數(shù)因?yàn)椋恨D(zhuǎn)子中的電動勢和電流是感應(yīng)出來的。3.籠型繞組p1=

p2=pNSSNNS如果兩者不相等，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)不起來?！?/p>

×

×

×n0n0NS天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院(2)相數(shù)

籠型轉(zhuǎn)子是對稱多相繞組。

轉(zhuǎn)子槽數(shù)能被極對數(shù)整除時m2=z2p每對極下的每一根導(dǎo)條就構(gòu)成一相。各對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，即每相有p根導(dǎo)條并聯(lián)。

m2=6轉(zhuǎn)子槽數(shù)不能被極對數(shù)整除時

m2=z2

即每一根導(dǎo)條就構(gòu)成一相。NNSS123456789101112天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院3.3三相異步電動機(jī)的電動勢平衡方程式一、定子電路的電動勢平衡方程式電動勢平衡方程式U1=－E1+(R1

+jX1)

I1E1=4.44kw1

N1f1Φm

=－E1+Z1I1定子繞組的電動勢kw1定子繞組的繞組因數(shù)kw1N1定子繞組的有效匝數(shù)第3章異步電機(jī)的基本理論式中天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院定子頻率f1=pn060忽略R1和X1，則U1=E1=4.44kw1

N1f1ΦmΦm

=U1

4.44kw1

N1f1即Φm正比于相電壓U1

3.3三相異步電動機(jī)的電動勢平衡方程式天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院E2s=

4.44kw2N2f2Φm

二、轉(zhuǎn)子電路的電動勢平衡方程式電動勢平衡方程式轉(zhuǎn)子繞組漏電抗X2s=

2f2L2轉(zhuǎn)子繞組電動勢kw2轉(zhuǎn)子繞組的繞組因數(shù)(籠型繞組kw2=1)kw2N2轉(zhuǎn)子繞組的有效匝數(shù)3.3三相異步電動機(jī)的電動勢平衡方程式0=E2s－(R2+jX2s)I2s=E2s－Z2sI2s式中天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院f2=p(n0－n)60=

s

f1轉(zhuǎn)子頻率=pn060n0－nn0E2

=

4.44kw2N2f1Φm

轉(zhuǎn)子靜止時，f2=f1轉(zhuǎn)子靜止時的漏電抗

X2=

2f1L2轉(zhuǎn)子靜止時的電動勢

X2s=

s

X2E2s=

s

E2則3.3三相異步電動機(jī)的電動勢平衡方程式天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院

【例3.3.1】

某繞線型三相異步電動機(jī)，nN=2880r/min，fN=50Hz，轉(zhuǎn)子繞組開路時的額定線電壓U2N=254V。求該電動機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時轉(zhuǎn)子每相繞組的電動勢E2s和轉(zhuǎn)子頻率f2。解：由nN=2880

r/min，可知n0=3000r/min，則sN=n0－nNn0=3000－28803000=0.04由于轉(zhuǎn)子繞組為星形聯(lián)結(jié)，故轉(zhuǎn)子繞組開路時的相電壓為U2=E2=U2N32541.732=V=146.82V3.3三相異步電動機(jī)的電動勢平衡方程式天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院額定狀態(tài)下運(yùn)行時

E2s=sNE2

=0.04×146.82V=5.87Vf2=sNf1=0.04×50Hz=2Hz3.3三相異步電動機(jī)的電動勢平衡方程式天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院※三、繞組因數(shù)kw

=kp

ks1.節(jié)距因數(shù)整距線圈的電動勢SN

y=Ec'Ec"Ec'Ec"EcEc=Ec'－Ec"

短距線圈的電動勢SNEc'Ec"yEc'EcEc"y180oEc=Ec'－Ec"Ec=2Ec'

sin90°yEc

=2Ec'3.3三相異步電動機(jī)的電動勢平衡方程式天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院kp=sin90°y=短距線圈的電動勢整距線圈的電動勢2.分布因數(shù)集中繞組

E=q個線圈電動勢的代數(shù)和=qEc

分布繞組

E=q個線圈電動勢的相量和＜qEc兩者之比，即在整距繞組中kp=1

在短距繞組中kp<1

3.3三相異步電動機(jī)的電動勢平衡方程式天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院已知：相鄰兩個線圈電動勢的相位差為。設(shè)：q=3，則Ec1Ec2Ec3q2Ec3Ec1Ec2REqEc

=

2Rsin2Eq

=

2Rsinq

2q2Eq

=Ecsin2sin=qEc

ks=q

Ecsinq

sin2q23.3三相異步電動機(jī)的電動勢平衡方程式天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院單相電流通過單相繞組產(chǎn)生脈振磁通勢和脈振磁場（根據(jù)電流的方向運(yùn)用右手定則得出磁場方向）脈振磁通勢：這種從空間看位置固定，從時間上看大小在正負(fù)最大值之間變化的磁通勢，我們稱之為脈振磁通勢。脈振的頻率就是交流電流的頻率。(規(guī)定：由定子鐵心到轉(zhuǎn)子鐵心為正，反之為負(fù)，從U1處展開，以軸線為坐標(biāo)原點(diǎn)，逆時針展開)U1U2NSU1U2U1一、脈振磁通勢12F3.4三相異步電動機(jī)的磁通勢平衡方程式第3章異步電機(jī)的基本理論天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院U1U3U4U2SNNSU1U2與U3U4串聯(lián):×●●×14FU3U1U2U4U1

脈振磁通勢的幅值繞組磁通勢的幅值=kw

N

Im=

2kwN

I氣隙矩形波磁通勢的幅值2kwN

I2p=3.4三相異步電動機(jī)的磁通勢平衡方程式天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院氣隙基波磁通勢的幅值2kwN

I2p=4Fpm

=0.9kwN

Ip二、旋轉(zhuǎn)磁通勢三相電流通過三相繞組時，三相繞組的三個基波脈振磁通勢為FpU=Fpmsin

tFpV=Fpmsin(

t－120o)FpW=Fpmsin(

t＋120o)3.4三相異步電動機(jī)的磁通勢平衡方程式天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院U1U2V1V2W2W1NS×××將它們用空間矢量表示，其參考方向如圖FpU

FpV

FpW

3.4三相異步電動機(jī)的磁通勢平衡方程式天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院FpVFpWFm30°30°FpW=Fpmsin120o=FpU=Fpmsin0o=032FpmFpV=Fpmsin(－120o)=－32Fpm當(dāng)t=0o時（FpV

是小于零的故取其反方向矢量）

Fm=32Fpm3.4三相異步電動機(jī)的磁通勢平衡方程式FpU

FpV

天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院FpU=Fpmsin90o=Fpm

FpV=Fpmsin(－30o)=－

Fpm/2FpW=Fpmsin210o=－

Fpm/2FpW＋FpV60°FpVFpWFpU60°Fm=23FpmFm

結(jié)論：F的大小不變。Fm=Fpm=m20.9m

kwN

I2p當(dāng)t=90o時3.4三相異步電動機(jī)的磁通勢平衡方程式天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院三、磁通勢平衡方程式1.定子旋轉(zhuǎn)磁通勢F1m=0.9m1kw1N1

I12p

轉(zhuǎn)向與定子電流相序一致。

轉(zhuǎn)速

n1=

n0=p60f1

幅值第3章異步電機(jī)的基本理論天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院2.轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢F2m=0.9m2kw2N2

I2s2p

轉(zhuǎn)向

幅值與轉(zhuǎn)子電流的相序一致，即與定子電流相序一致。

轉(zhuǎn)速

(1)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速

n2=p60f2=s

n0(2)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢相對于定子的轉(zhuǎn)速

n2+n=s

n0+(1－s)

n0=n03.4三相異步電動機(jī)的磁通勢平衡方程式天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院

結(jié)論(1)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢與定子旋轉(zhuǎn)磁通勢在空間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，共同產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。3.4三相異步電動機(jī)的磁通勢平衡方程式天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院F1m+F2m=F0m3.磁通勢平衡方程(1)理想空載時I2s=0，I1=I0旋轉(zhuǎn)磁通勢的幅值為F0m=0.9m1kw1N1

I02p(2)負(fù)載時m1kw1N1

I1+m2kw2N2

I2s=m1kw1N1

I03.4三相異步電動機(jī)的磁通勢平衡方程式天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院

【例3.4.1】

有一三相雙層繞組，z

=36，p

=2，y

=8/9，N

=96。(1)分析該繞組的類型；(2)若旋轉(zhuǎn)磁場磁通最大值m=0.011Wb，轉(zhuǎn)速n0=1500r/min，則每相繞組中產(chǎn)生的電動勢的有效值是多少？(3)若通過每相繞組的電流有效值為I

=2.04A，該三相繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁通勢的幅值是多少？解：(1)

由于y

=8/9＜，故為短距繞組。由于q

=z2pm=362×2×3=3＞1(2)電動勢——分布繞組kp=sin90°y=sin(×90°)89=0.9853.4三相異步電動機(jī)的磁通勢平衡方程式天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院

=

p·360°zks=2qsin2qsin=2×360°36=20°=20°2sin(3×)3sin20°2=0.96f=pn060=50Hz=Hz2×150060E=

4.44fkw

NΦm

=

4.44×50×0.985×0.96×96×0.011V=220V3.4三相異步電動機(jī)的磁通勢平衡方程式天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院(3)磁通勢F=0.9m

kwN

I2p0.9×3×0.985×0.96×96×2.042×2=A=125A3.4三相異步電動機(jī)的磁通勢平衡方程式天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院四、高次諧波磁通勢和電動勢磁極的磁場=基波磁場+奇次諧波磁場v次諧波的磁極對數(shù)：v次諧波電動勢頻率：v次諧波電動勢大?。簐次諧波的繞組因數(shù)：v次諧波的節(jié)距因數(shù)：v次諧波的分布因數(shù)：pv=vp1f

v=vf

1Ev=4.44

f

v

kwvNΦmkwv=kpvksv基波極對數(shù)

pkpv=sinv

y90°ksv=q22sinvqsinv3.4三相異步電動機(jī)的磁通勢平衡方程式天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院(1)在同步電機(jī)中，諧波磁通勢所產(chǎn)生的磁場在轉(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，諧波磁場產(chǎn)生寄生轉(zhuǎn)矩，影響其起動性能；損耗，cos，溫升，

。

y=(0.8~0.83)

諧波電動勢的影響

使發(fā)電機(jī)電動勢波形變壞，供電質(zhì)量，雜散損耗，

，溫升；干擾鄰近通信線路。措施

改善氣隙磁場分布；采用短距繞組和分布繞組；籠型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子采用斜槽形式。

諧波磁通勢的影響3.4三相異步電動機(jī)的磁通勢平衡方程式天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院3.5三相異步電動機(jī)的運(yùn)行分析1.等效電路＋U1－I1R1jX1－E1＋－E2s＋jX2sR2I2sf1f2m1、

kw1N1m2、

kw2N2(1)頻率折算I2s=sE2R2+jsX2=E2+jX2R2s=I2第3章異步電機(jī)的基本理論天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院

實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子等效靜止的轉(zhuǎn)子

F2的轉(zhuǎn)速

F2的大小F2的空間位置

頻率歸算的物理含義用一個靜止的、電阻為R2

/s的等效轉(zhuǎn)子去代替電阻為R2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F2。

0.9m2kw2N2

I2s2p0.9m2kw2N2

I22p

n0

n0取決于電流的相位，i2s與i2的相位相同

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。3.5三相異步電動機(jī)的運(yùn)行分析天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院R2s=R2+1－ssR21－ssm2R2I22總機(jī)械功率：＋U1－I1R1jX1－E1＋－E2＋jX2R2I2f1f1m1、

kw1N1m2、

kw2N21－sR2s3.5三相異步電動機(jī)的運(yùn)行分析轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的機(jī)械功率相對應(yīng)的等效電阻天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院(2)繞組折算用一個相數(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。等效的原則：保證電磁效應(yīng)和功率關(guān)系不變。①電動勢的折算折算前：折算后：定、轉(zhuǎn)子的電動勢之比：E2'

=E1=ke

E2E2=

4.44f1

kw2N2Φm

E2'

=E1=

4.44f1

kw1N1Φm

=kw1N1kw2N2E2'E2ke

=E1E2=3.5三相異步電動機(jī)的運(yùn)行分析天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院②電流的折算折算前：折算后：F2=0.9m2kw2N2

I22pF2'=0.9m1kw1N1

I2'2p=F2電流比：=m1kw1N1m2kw2N2I2I2'ki

=0.9m2kw2N2

I22p=0.9m1kw1N1

I2'2pI2kiI2'

=3.5三相異步電動機(jī)的運(yùn)行分析天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院③阻抗的折算折算前：Z2=+jX2R2s=E2I2折算后：Z2'

=+jX2'R2's=E2'I2'阻抗比：|Z2'||Z2|kZ

==E2'

I2E2

I2'=keki

Z2'

=kZ

Z2R2'

=kZ

R2X2'

=kZ

X23.5三相異步電動機(jī)的運(yùn)行分析天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院3.等效電路及其簡化－

E1=E2'＋＋U1－I1R1jX1jX2'

R2'I2'1－sR2'sRmjXmI0－

E1=E2'＋＋U1－I1R1jX1jX2'

R2'I2'1－sR2'sRmjXmI03.5三相異步電動機(jī)的運(yùn)行分析天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院U1=－E1+(R1+jX1)

I1=－(Rm+jXm)

I02.基本方程式E2'=(+jX2'

)

I2'R2'sE2'=E1=－ZmI0

I1+I2'

=I03.5三相異步電動機(jī)的運(yùn)行分析天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院I2'R2'sI2'3.相量圖E1=E2'2jX2'I2'－I2'I0I1－E1R1I1jX1I1U1

設(shè)E1=E2'=E10o3.5三相異步電動機(jī)的運(yùn)行分析天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院

【例3.5.1】

一臺三相4極籠型異步電動機(jī)，UN=380V，三角形聯(lián)結(jié)，fN=50Hz，nN=1452r/min，R1=1.33，X1=2.43，R2'

=1.12，X2'

=4.4，Rm=7，Xm=90。試用T型和簡化等效電路計(jì)算額定狀態(tài)下運(yùn)行時的定子相電流、轉(zhuǎn)子相電流和勵磁電流。I2I1I0解：(1)應(yīng)用T型等效電路sN=n0－nNn0=1500－14521500=0.032Z1=R1＋jX1=(1.33＋j2.43)Z2'

=R2'

/s

＋jX2'

=(1.12/0.032＋j4.4)=2.7761.3o

=35.287.17o

3.5三相異步電動機(jī)的運(yùn)行分析天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院3.5三相異步電動機(jī)的運(yùn)行分析Zm=Rm＋jXm=(7＋j90)=90.2785.55o

設(shè)U1=3800oV=11.47－29.43O

A=10.02170.11O

AI0=I1＋I(xiàn)2'

=3.91－88.27O

AI1=

U1Z1＋ZmZ2'Zm＋Z2'I2'=－ZmZm＋Z2'I1或I0=Z2'Zm＋Z2'I1=3.91－88.27O

A天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院(2)應(yīng)用簡化等效電路I2'=－U1Z1＋Z2'=10.28169.35O

AI0=U1Zm=4.21－85.55O

A=A3800O

90.2785.55o

I1=I0－I2'

=12.08－30.32o

A=4.21－85.55O－10.28169.35O

A3.5三相異步電動機(jī)的運(yùn)行分析天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院(3)匝數(shù)4.額定值N2=

12（一根導(dǎo)條相當(dāng)于半匝）

三相異步電動機(jī)型號Y132S－6

功

率3kW

頻

率50Hz電壓380V電

流7.2A聯(lián)

結(jié)Y轉(zhuǎn)速960r/min功率因數(shù)0.76

絕緣等級

B2p=6軸上輸出額定機(jī)械功率PNP1N=

3UNINcosNPN=NP1N=3UNINcosN

N額定電壓(線電壓)額定電流(線電流)3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院3.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)的銘牌天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院

【例3.2.1】

Y180M－2型三相異步電動機(jī)，PN=22kW，UN=380V，三角形聯(lián)結(jié)，IN=42.2A，N=0.89，fN=50Hz，nN=2940r/min。求額定運(yùn)行時的：(1)轉(zhuǎn)差率；(2)定子繞組的相電流；(3)輸入有功功率；(4)效率。解：(1)

由型號知2p=2，即

p=1，因此

n0=3000r/min，故sN=n0－nNn0=3000－29403000=0.02(2)由于定子三相繞組為三角形聯(lián)結(jié)，故相電流為I1p=IN33.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)42.23=A=24.4A天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院(3)輸入有功功率P1N=3UNINN

=1.732×380×42.2×0.89W=24719.2W=24.72kW(4)效率N=×100%PNP1N=×100%=89%2224.723.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院1.三相異步電動機(jī)的功率(1)輸入功率P1P1=3U1I1cos13.6三相異步電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩=3U1LI1Lcos1(2)

定子銅損耗PCu1PCu1=m1R1I12=3R1I12(3)

鐵損耗PFe（轉(zhuǎn)子鐵損耗忽略不計(jì)）PFe=m1RmI02=3RmI02第3章異步電機(jī)的基本理論天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院R2's=m1I2'2(4)電磁功率PePe=P1－PCu1－PFePe=m2E2I2cos2=m1E2'

I2'cos2(5)轉(zhuǎn)子銅損耗PCu2

PCu2=m2R2I22=m1R2'

I2'

2=s

Pe3.6三相異步電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩=m1R2'I2'

2+m1R2'I2'

21－ss天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院(8)輸出功率P2P2=Pm－P0=Pe－PCu2－P0=P1－PCu1－PFe－PCu2－P0(6)總機(jī)械功率PmPm=Pe－PCu21－ss

Pm=m1R2'I2'2=(1－s

)Pe(7)空載損耗P0

P0=Pme＋Pad機(jī)械損耗附加損耗3.6三相異步電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院P1PCu1+PFePePCu2P0P2Pm總損耗Pal

Pal=PFe＋PCu＋Pme＋Pad=PFe＋(PCu1＋PCu2)＋Pme＋Pad

功率平衡方程式

P2=P1－Pal

效率=×100%P2P13.6三相異步電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院2.三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩Pm=P2＋P0T

=T2＋T0÷Ω(1)電磁轉(zhuǎn)矩TT

=PmPmn

=9.55

=60Pm2nT

=Pe0

=60Pe2n0Pen0

=9.55(2)空載轉(zhuǎn)矩T0T0

=P0

=60P02nP0n

=9.55(3)輸出轉(zhuǎn)矩T2T2

=P2

=60P22nP2n

=9.553.6三相異步電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為TL，穩(wěn)定運(yùn)行時T2=TL若TL→T2＞TL→n

→s→E2s→I2s

(I1)T

→T2=TL→重新穩(wěn)定運(yùn)行(n較高,I1較小)。一般T0很小，在滿載或接近滿載時，3.6三相異步電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩T0

T因此T

=T2=TL天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院

【例3.6.1】

一臺三相異步電動機(jī)，UN=380V，Y形聯(lián)結(jié)。在拖動TL=140N·m的負(fù)載運(yùn)行時，定子電流I1=42A，轉(zhuǎn)速n

=1440r/min。鐵損耗PFe=800W，銅損耗PCu=1200W，空載損耗P0=750W。求：(1)轉(zhuǎn)矩T2、T0和T

；(2)功率P2、Pe、Pm和P1

；(3)效率和功率因數(shù)。解：(1)求轉(zhuǎn)矩T2=TL=140N·mT0

=60P02n=N·m=5N·m6075021440T

=T0＋T2=145N·m3.6三相異步電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院(2)求功率由n

=1440r/min可知n0

=1500r/min因此s

=n0－nn0=1500－14401500=0.04P2

=T2n260=×140×1440kW=21.1kW

260Pe

=T

n0260=×145×1500kW=22.77kW

260Pm

=(1－s)Pe=(1－0.04

)×22.77kW=21.85kW3.6三相異步電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院

P1

=P2＋PFe＋PCu＋P0

=(21.1＋0.8＋1.2＋0.75)kW=23.85kW(3)求效率和功率因數(shù)=×100%P2P1=×100%=88.47%21.123.85=cos1=P13U1I1==0.8623.851.732×380×423.6三相異步電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩天津商業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院3.7三相