電機(jī)與拖動(dòng)-第5章三相交流異步電機(jī)原理課件

第5章5.1

三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理

5.2

三相交流電機(jī)的繞組5.4

三相交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)5.5

三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路

5.6三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩

5.7三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性和參數(shù)測(cè)定5.3

三相交流繞組的磁動(dòng)勢(shì)2023/7/2725.1

三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理1—軸承，2—軸伸側(cè)端蓋，3—轉(zhuǎn)軸，4—轉(zhuǎn)子鐵心，5—吊環(huán)，6—定子鐵心，7—出線盒，8—機(jī)座，9—定子繞組，l0—非軸伸側(cè)端蓋，11—風(fēng)罩，12—風(fēng)扇5.1.1

三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

2023/7/2731.定子部分定子鐵心的硅鋼片(1)定子鐵心(2)定子繞組(3)機(jī)座和端蓋2023/7/274定子繞組接線盒U1V1

W1W2U2V2U1V1

W1U2V2

W2U1V1

W1W2

U2V2星形(Y)聯(lián)結(jié)3~U1V1

W1W2

U2V2三角形(△)聯(lián)結(jié)3~2023/7/275(1)轉(zhuǎn)子鐵心(2)轉(zhuǎn)子繞組(3)轉(zhuǎn)軸

轉(zhuǎn)子鐵心的硅鋼片2.轉(zhuǎn)子部分(1)轉(zhuǎn)子鐵心也是電動(dòng)機(jī)主磁通磁路的一部分，一般由厚度為0.5mm的硅鋼片沖片疊成。

2023/7/276(2)轉(zhuǎn)子繞組①繞線型轉(zhuǎn)子繞組：對(duì)稱三相繞組。②籠型轉(zhuǎn)子繞組：對(duì)稱多相繞組。繞線型三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖定子繞組

定子繞組出線盒

端蓋轉(zhuǎn)子繞組集電環(huán)

軸承

定子

轉(zhuǎn)子

2023/7/277三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)示意圖定子轉(zhuǎn)子集電環(huán)U1

V1W1U2

W1

V1

V2

W2

U1

2023/7/278繞線型三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子繞組出線頭

三相轉(zhuǎn)子繞組電刷外接線

電刷刷架滑環(huán)

轉(zhuǎn)子鐵心

轉(zhuǎn)軸三相轉(zhuǎn)子繞組電刷滑環(huán)轉(zhuǎn)軸2023/7/279籠型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子銅條轉(zhuǎn)子鑄鋁轉(zhuǎn)子2023/7/27105.1.2

三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)起來(lái)對(duì)稱三相繞組通入對(duì)稱三相電流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

（磁場(chǎng)能量）磁感線切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生e和

i轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來(lái)三相交流電能電磁轉(zhuǎn)矩感應(yīng)2023/7/27111.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生

W2

W1V2

V1U1U2三相(多相)電流

→三相(多相)繞組

→旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。三相繞組2023/7/2712橫截面U1U2V1V2W2W1U1V1

W1U2V2

W2流出流入2023/7/2713U1U2V1V2W2W1iU=Imsin

tiV=Imsin(

t－120O)iW=Imsin(

t＋120O)iU

iV

iW

t=0o

時(shí)iU=0，iV＜

0，iW

＞0××NSIm

tOi12023/7/2714t=0o時(shí)iU=0，iV＜

0，iW＞0U1U2V1V2W2W1NSt=120o

時(shí)iU＞0，iV

=

0，iW＜

0U1U2V1V2W2W1NS2023/7/2715U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W2W1NSt=240o

時(shí)iU＜

0，iV＞0，iW

=0t=360o

時(shí)iU=0，iV＜

0，iW＞0NS2023/7/2716tOiU

iV

iWImU1U2V1V2W2W1NS

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n12023/7/2717i

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(chǎng)轉(zhuǎn)一圈→旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)50圈→旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)3000圈——同步轉(zhuǎn)速

n1

=3000=60f1(r/min)

同步轉(zhuǎn)速n1的大小怎樣改變？

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n12023/7/2718U1U2V1V2W2W1每相繞組由一個(gè)線圈組成U1V1W1U2V2

W2U3V3

W3U4V4

W4U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3每相繞組由兩個(gè)線圈串聯(lián)組成2023/7/2719U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3××××t=0o

時(shí)

iU

=0，iV＜

0，iW

＞0NSNSU1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3××××NSNSt=120o時(shí)iU＞0，iV

=

0，iW＜02023/7/2720U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3××××NSNSU1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3××××NSNSt=240o時(shí)iU＜

0，iV＞0，iW

=0t=360o時(shí)iU=0，iV＜0，iW＞02023/7/2721當(dāng)磁極對(duì)數(shù)p=2時(shí)電流變化一周

→旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)半圈當(dāng)磁極對(duì)數(shù)p=3時(shí)電流變化一周

→旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)三分之一圈

60f12n1

=1500=

60f13n1

=1000=60f1pn1=磁極對(duì)數(shù)為p

時(shí)2023/7/2722

f=50Hz時(shí)：

123456300015001000750600500pn1/(r/min)

U(iＵ)→V(iＶ)→W(iＷ)※由電流領(lǐng)先相轉(zhuǎn)向電流滯后相。※由通入繞組中的電流的相序決定的。

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向n1(n1的方向)

怎樣改變n1的方向?

交換兩相繞組中電流的相序。2023/7/2723n1n1×××

×NS2.異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理

①

用右手定則判斷轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向。②

用左手定則判斷轉(zhuǎn)子繞組受到的電磁力的方向。③

電磁力

→電磁轉(zhuǎn)矩Tem

與n1同方向。④

Tem

驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子以n速旋轉(zhuǎn)

。⑤

n與n1同方向

。Tem、n2023/7/2724順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)怎樣改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向?3~M3~UVW3~M3~UVW逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)方向？2023/7/2725起動(dòng)時(shí)：n=0,n=n1,轉(zhuǎn)差率:

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)差率s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=n1→電磁轉(zhuǎn)矩Tem=0

n＜n1→

n

s=×100%

n1－nn1異步2023/7/27263.異步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)

(1)

電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)

Tem與n同方向，為驅(qū)動(dòng)性質(zhì)。

0＜n＜n1，1＞s＞0，

sN=0.02~0.05。(2)

發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)

n＞n1，s＜0。

Tem與n反方向，為制動(dòng)性質(zhì)。(3)

電磁制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)

n＜0，s＞1。

Tem與n反方向，為制動(dòng)性質(zhì)。2023/7/27273.異步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)

n1NSnTen1NSnTen1NSnTe0＜s＜10＜n＜n1s＜0n＞n1

s＞1n＜0sn0n110

發(fā)電機(jī)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)

電磁制動(dòng)狀態(tài)2023/7/2728三相異步電機(jī)的四象限運(yùn)行正向電動(dòng)機(jī)狀態(tài)：●

n與Tem

同方向●

0＜n＜n1

●1＞s＞0nTemO發(fā)電機(jī)狀態(tài)：●

n與Tem

反方向●

n＞n1●s＜0電磁制動(dòng)狀態(tài)：●

n與Tem

反方向●

n＜0●s＞1反向電動(dòng)機(jī)狀態(tài)

表5-1

異步電機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)

狀態(tài)制動(dòng)狀態(tài)堵轉(zhuǎn)狀態(tài)電動(dòng)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＜n1

1＞s＞0n=n1s=0n＞n1s＜02023/7/27295.1.3三相異步電動(dòng)機(jī)的額定值和主要系列

P1N=

3

UNINcosN

PN=NP1N=3

UNINcosN

N1.額定值(1)額定功率PN(2)額定電壓UN

(3)額定電流IN

(4)額定頻率fN

(5)額定轉(zhuǎn)速nN

(6)額定功率因數(shù)cosN

(7)絕緣等級(jí)與溫升

2023/7/2730三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌

三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)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(jí)

B2023/7/2731

【例5-1】

已知一臺(tái)三相異步電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1437r/min，試求這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)和額定轉(zhuǎn)差率。

解：因?yàn)閯tp=1時(shí)，n1=3000r/min；

p=2時(shí)，n1=1500r/min；

p=3時(shí)，n1=1000r/min；

p=4時(shí)，n1=750r/min；

p=5時(shí)，n1=600r/min；···當(dāng)nＮ

=1437r/min時(shí)：2023/7/27322.異步電動(dòng)機(jī)的主要系列

Y2－132－S2－2Ｙ系列三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)座中心高度

/mm磁極數(shù)機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)S—短機(jī)座M—中機(jī)座L—長(zhǎng)機(jī)座更新設(shè)計(jì)鐵心長(zhǎng)度代號(hào)

(1、2、3)(1)型號(hào)(2)主要系列

我國(guó)生產(chǎn)的異步電動(dòng)機(jī)有一百多個(gè)系列，五百多個(gè)品種。

2023/7/2733部分異步電動(dòng)機(jī)系列產(chǎn)品及用途系列代號(hào)產(chǎn)品系列名稱特點(diǎn)與用途Y、Y2普通三相異步電動(dòng)機(jī)適應(yīng)—般傳動(dòng)要求，使用面最廣YR繞線型三相異步電動(dòng)機(jī)適用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩高或需小范圍調(diào)速的場(chǎng)合YD變極多速異步電動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)有級(jí)變速設(shè)備YCT電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)由異步電動(dòng)機(jī)和電磁轉(zhuǎn)差離合器組成，用于驅(qū)動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩或風(fēng)機(jī)型負(fù)載YZYZR起重冶金用三相異步電動(dòng)機(jī)(YZR為繞線型)斷續(xù)定額，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較高，能頻繁起動(dòng)，過(guò)載能力大2023/7/2734

【例5-2】

已知Y100L-2型異步電動(dòng)機(jī)的額定功率PN=3.0kW，額定電壓UN=380V，額定功率因數(shù)cosN

=0.87，額定效率N=82%，額定轉(zhuǎn)速nN

=2870r/min，求電動(dòng)機(jī)的額定電流和額定轉(zhuǎn)矩。解：額定電流為PN3UNcosNN

IN==A=6.4A3×1033×380×0.87×0.82TN

=9.55PNnN

=9.55×N·m=9.983N·m

3000

2870額定轉(zhuǎn)矩為2023/7/27355.2.1交流繞組的基本概念5.2

三相交流電機(jī)的繞組

1.空間電角度和機(jī)械角度空間電角度=p機(jī)械角度2.槽距角

為相鄰兩槽中心線之間的電角度。如定子槽數(shù)為Z1，則

3.每極每相槽數(shù)

=p

360oZ1

Z12pmq=極對(duì)數(shù)繞組相數(shù)

2023/7/27364.極距

為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每一磁極在定子內(nèi)圓所占的距離?；?yàn)橄噜弮纱艠O中心線間的距離（槽數(shù)）。5.線圈

線圈是構(gòu)成繞組的元件。放在槽中的部分稱為線圈邊。6.節(jié)距

y1

線圈兩圈邊之間的距離（槽數(shù)）。

當(dāng)y1=時(shí)，為整距線圈；當(dāng)y＜時(shí)，為短距線圈；當(dāng)y1>時(shí)，為長(zhǎng)距線圈。

Z12p

=2023/7/27377.相帶

每相繞組在一個(gè)極下連續(xù)占有的寬度。相帶用電角度表示。三相對(duì)稱繞組在槽中的安放次序?yàn)?/p>

U1—W2—V1—U2—W1—V2

彼此互差60電角度，這就是60相帶。2023/7/27385.2.2三相單層繞組例如：Z1

=12，p=1，m=3，y=。1.極距和節(jié)距

單層繞組為整距繞組，故y1=

=6。2.每極每相槽數(shù)q

=122×1×3=2

Z12p

==122×1=63.槽距角

=p×360oZ1

=1×360o12=30°

Z12pmq=2023/7/2739圈邊首端尾端兩匝線圈123456789101112定子槽SNU1U2一相繞組接線圖（單層）4.劃分相帶

5.組成線圈和線圈組2023/7/2740SN123456789101112U1簡(jiǎn)化的一相繞組接線圖（單層）U2y12023/7/2741SN123456789101112U1U2V1V22023/7/2742SN123456789101112U1U2V1V2※單層繞組的線圈數(shù)等于定子槽數(shù)的一半?！?dāng)q＞1為分布繞組；當(dāng)q=1為集中繞組。W1W2三相單層整距分布繞組接線圖2023/7/2743NS例如：Z1

=12，p=1，m=3，y1

=5。

由計(jì)算得：

q=2，=30°，

=6，y＜。5.2.3三相雙層繞組1234567891011121串聯(lián)U1U2※雙層繞組的線圈數(shù)等于定子槽數(shù)。優(yōu)點(diǎn)：線圈能夠任意短距，如果短距設(shè)計(jì)得當(dāng)，可改善電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)波形。2023/7/27445.3

三相交流繞組的磁動(dòng)勢(shì)5.3.1單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)——脈振磁動(dòng)勢(shì)

1.整距線圈的磁動(dòng)勢(shì)

U1U2NSx=0設(shè)線圈匝數(shù)為Ny，線圈磁動(dòng)勢(shì)為

Nyi

。

Ofy

U1U2U1x

2－

232定子轉(zhuǎn)子12Nyi

2023/7/2745一對(duì)極下的磁動(dòng)勢(shì)沿定子內(nèi)圓的分布為12Nyi

fy=12－Nyi

2－≤x≤

2

2≤x≤32如果i=2I

cost

，則

fy=

2－≤x≤

2

2≤x≤32

22NyI

cost

－NyI

cost

222023/7/2746矩形波的分解

基波磁動(dòng)勢(shì)基波磁動(dòng)勢(shì)的幅值Fy1

基波三次諧波五次諧波Ofy

x

2－

232fy

(x,t)

=(Fy1cosx－Fy3cos3

x＋Fy5cos5

x＋···)cost

=fy1

＋fy3＋fy5＋···fy1

=Fy1cosx

cost

Fy1=NyI=0.9NyI222023/7/27472.單層整距分布繞組的磁動(dòng)勢(shì)123

2

y1=0－123

Fq1

Fy1

21

3Fq1

2312023/7/2748

整距線圈組的合成基波磁動(dòng)勢(shì)幅值Fq1為

Fq1

=q

Fy1

kq1

kq1=sinq

sin2q2基波磁動(dòng)勢(shì)的分布系數(shù)(q個(gè)基波磁動(dòng)勢(shì)矢量和)2023/7/27493.雙層短距分布繞組的磁動(dòng)勢(shì)

0－F1

Fq1

180o－

※等效為q＝3的兩組單層整距分布繞組。2Fq1Fq1F1

2023/7/2750

短距線圈組的合成基波磁動(dòng)勢(shì)幅值F1為

F1(p=1)

=2Fq1

cos

=

2Fq1ky1

2基波磁動(dòng)勢(shì)的節(jié)距系數(shù)ky1=

cos

=

sin90o

2y1

基波繞組系數(shù)kW1

F1(p=1)

=

2Fq1ky1

=2q

Fy1

kq1ky1

=2q

Fy1

kW1

kW1=

kq1ky12023/7/27514.單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)

※對(duì)于極對(duì)數(shù)為p，每極每相槽數(shù)為q的雙層短距繞組有每對(duì)極下有兩個(gè)線圈組，每個(gè)線圈組有q個(gè)Ny

匝線圈，則相繞組每對(duì)極下的線圈匝數(shù)為

2qNy，而相繞組的串聯(lián)匝數(shù)為N=2pqNy，則F1=kW1=0.9kW122NIp

NIp

f1=F1

cos

xcost

2023/7/2752

結(jié)論：①

單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)是脈振磁動(dòng)勢(shì)。②

F1

的位置與該相繞組的軸線重合。③分量F1是磁動(dòng)勢(shì)的主要成分，諧波次數(shù)越高，幅值越小；采取分布和短距繞組利于改善磁動(dòng)勢(shì)的波形。④單相繞組的脈振磁動(dòng)勢(shì)近似按正弦規(guī)律分布，實(shí)際呈階梯形分布。2023/7/2753Oft脈振磁場(chǎng)定子：?jiǎn)蜗嗬@組；轉(zhuǎn)子：籠型。1.定子單相繞組產(chǎn)生的脈振磁場(chǎng)U1U2SNNS2023/7/27545.3.2三相繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)——旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)fU1(x,t)=F1

cos

xcost

fV1(x,t)=F1

cos(x－

)

cos(t－

)

2

3

2

3

fW1(x,t)=F1

cos(x－

)

cos(t－

)

4

3

4

3

fU1(x,t)=F1cos(t－

x)＋

F1cos(t＋

x)1

2

1

2

4

3

fV1(x,t)=F1cos(t－

x)＋

F1cos(t＋

x－)1

2

1

2

2

3

fW1(x,t)=F1cos(t－

x)＋

F1cos(t＋

x－)1

2

1

2

1.三相繞組的基波合成磁動(dòng)勢(shì)

2023/7/2755

f1(x,t)=F1cos(t－

x)3

2

f1(x,t)=fU1＋fV1＋fW1

=F1cos(t－

x)F1=F1=×0.9

kW1=1.35kW1NIp

NIp

3

2

3

2

基波合成旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的幅值

f1(x,t)是一個(gè)在空間按正弦規(guī)律分布的恒幅、正向行波。

Of1

x

F1

1vt0=0t1=1

2023/7/2756

旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速：60f1

p

n1=

波幅位置：F1的波幅位于電流達(dá)到最大值的那相繞組的軸線上。

2023/7/2757FV130°FW1U1U2V1V2W2W1

t=0o時(shí)

U相繞組軸線NS××F130°iU=0iV=Imsin(－120o)iW=Imsin120oFU1=0FV1=F1

sin(－120o)FW1=F1

sin120o

F1=2FV1

cos30o

F1=F1

32圖解法2023/7/2758U1U2V1V2W2W1t=90o時(shí)NSiU=Im

iV=Imsin(－30o)iW=Imsin210oFV1FW1FW1＋FV160°FU160°F1FU1=F1

FV1=FW1

Im2=－Im2=－F1

2=

F1=F1＋F1

2F

=

FU1＋FW1＋FV1

F1=F1

322023/7/2759結(jié)論：一個(gè)在空間按正弦規(guī)律分布且幅值隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的脈振磁動(dòng)勢(shì)，可以分解為兩個(gè)等速、相反旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)；每一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的幅值為原脈振磁動(dòng)勢(shì)幅值的一半。fU1(x,t)=F1

cos

xcost

fU1(x,t)=F1cos(t－

x)＋

F1cost(t＋

x)1

2

1

2

單相脈振磁動(dòng)勢(shì)的分解2023/7/27605.3.3三相定子繞組建立的磁場(chǎng)1.主磁場(chǎng)※——

氣隙長(zhǎng)度；

Bm1——?dú)庀洞琶艿姆怠?/p>

B1(x,t)=0

cos(t－x)

F1

=Bm1cos(t－x)

2.漏磁場(chǎng)2023/7/27615.4

三相交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)5.4.1集中整距線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1.通過(guò)線圈U1－U2

的氣隙磁通

U1U2NSx=0U=Bm1cos(t－x)ldx

22－=

l

Bm1cost2

=mcost

※l——線圈的有效長(zhǎng)度；m

——每極磁通量。

2023/7/2762=Nym

sint

dU

dt

eU

=－Ny

2.線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為

Ey1=Nym

2=2

f1Nym=4.44

f1Nym3.分布繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)21

32312023/7/2763①q個(gè)整距線圈構(gòu)成一相繞組的一個(gè)線圈組；

②相鄰兩個(gè)線圈電動(dòng)勢(shì)的相位差為。設(shè)

q=3，則Eq

Ey1

=

2Rsin2Eq1

=

2Rsinq

2q2

Eq1

=Ey1sin2sin=q

Ey1

kq1=q

Ey1sinq

sin2q221

3231OqR分布系數(shù)

2023/7/27645.4.2短距繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ey1=Ec1

－Ec1

=2Ec1NSEc1Ec1

y1=NSEy1Ec1

Ec1

Ec1

y1Ec1Ey1

y1180oEc1

Ec1

－y1

=180°Ey1=Ec1

－Ec1

Ey1=2Ec1

sin90°

y1Ey1=2Ec12023/7/27655.4.3相電動(dòng)勢(shì)Ey1(y1)=2Ec

sin90°

y1=Ey1

ky1

節(jié)距系數(shù)

①

設(shè)電機(jī)有2p個(gè)磁極；②如定子繞組為雙層繞組，則共有2p個(gè)線圈組；

③如定子繞組為單層繞組，則共有p個(gè)線圈組；④一相繞組的總串聯(lián)匝數(shù)為N。則

E1

=

4.44f1

kW1Nm

有效匝數(shù)

E1

=

4.44f1kq1

ky1Nm2023/7/27665.5三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路5.5.1轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)和電動(dòng)勢(shì)

f2=p(n1－n)60=

sf1(轉(zhuǎn)差頻率)

=p

n160n1－nn11.轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流的頻率f2

2.轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)F2的轉(zhuǎn)速(1)F2相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速

n2=

p60

f2=60sf1p=

sn1=n

(2)F2相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)速

n2＋n=n＋n=(n1－n)＋n=n12023/7/2767結(jié)論：

轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)與定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)在空間是沿同一方向以同一速度旋轉(zhuǎn)的，二者組成了統(tǒng)一的合成旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，共同產(chǎn)生氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。2023/7/2768NSU1U2U1U3U2U4NNSSE1=4.44f

1kw1

N1mE2s=4.44f

2kw2

N2m

=4.44sf

1kw2

N2m

定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率：3.定、轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小

f1=pn160(與交流電源同頻率)

當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)：E2=4.44f

1kw2

N2m(s=1，f2

=f1)因此E2s=

sE2E1=－j4.44f

1kw1

N1Φm

E2s=

－j4.44f2

kw2N2m

2023/7/27695.5.2定、轉(zhuǎn)子繞組的電壓方程—頻率折算U1

=－E1＋(R1＋jX1)

I11.定子電路的電壓方程（每相）※R1、X1——定子一相繞組的電阻和漏電抗。

=－E1＋

Z1I1E1

=－(Rm＋jXm)

I0I1

=I0＋I(xiàn)1L=－

Zm

I0※

Rm、Xm、Zm——定子一相繞組的勵(lì)磁電阻、勵(lì)磁電抗、勵(lì)磁阻抗。

※I0、I1L——定子相電流的勵(lì)磁分量和負(fù)載分量。

2023/7/27702.轉(zhuǎn)子電路的電壓方程（每相）

X2s

=

2f2L2

=2sf1L2

=

sX2※R2——轉(zhuǎn)子繞組的相電阻；

L2——轉(zhuǎn)子相繞組的漏電感；

X2

=

2

f1L2——轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的漏電抗。E2s=

(R2＋jX2s)

I2s頻率折算：求轉(zhuǎn)子相電流：==I2

E2＋jX2

R2

sI2s=E2sR2＋jX2s2023/7/2771頻率折算的含義：用一個(gè)電阻為R2/s

的靜止等效轉(zhuǎn)子代替電阻為

R2

的實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，而等效轉(zhuǎn)子的F2

不變。頻率折算的意義：①

旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子被等效的靜止轉(zhuǎn)子所代替，定、轉(zhuǎn)子繞組即具有相同的頻率；②

定、轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比等于其有效匝數(shù)之比:kw1N1/(kw2N2)

；③

可以把異步電動(dòng)機(jī)看成是一個(gè)具有空氣隙且二次繞組有可變電阻R2/s的變壓器。2023/7/2772頻率折算后的等效電路R1jX1jX2s

R2f1f2m1、

kw1N1m2、

kw2N2R1jX1jX2

R2/sf1f1m1、

kw1N1m2、

kw2N2I1U1I2sE1E2sI1U1I2E1E22023/7/27735.5.3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)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(dòng)勢(shì)的折算折算前：E2=

4.44f1

kw2N2Φm

折算后：定、轉(zhuǎn)子的電動(dòng)勢(shì)之比：=kw1N1kw2N2E1E2=E2=E1=

4.44f1

kw1N1m

E2=E1=

keE2

E2E2ke

=

2023/7/27742.電流的折算折算前：折算后：F2

=0.9m2kw2N2

I22p=F2電流比：=m1kw1N1m2kw2N2F2

=0.9m1kw1N1

I22p

I2I2ki

=

I2kiI2

=

0.9m2kw2N2I22p=0.9m1kw1N1I22p

2023/7/27753.阻抗的折算折算前：Z2=+jX2R2s折算后：阻抗比：=keki

Z2'

=kZ

Z2R2

=kZ

R2X2=kZ

X2=E2

I2Z2=

＋jX2

R2s=E2I2E2I2|Z2||Z2|kZ

==E2I2※

折算前后轉(zhuǎn)子的損耗和漏磁場(chǎng)的磁場(chǎng)儲(chǔ)能應(yīng)保持不變。2023/7/27764.折算后的基本方程式U1

=－E1＋(R1＋jX1

)

I1E2

=(＋

jX2

)

I2

R2

s

=－(Rm＋jXm

)

I0E2

=

E1=－ZmI0

I1

=I0＋I(xiàn)1L

=

I0＋(－I2)

2023/7/2777R1jX1jX2

R2/s

RmjXm5.5.4異步電動(dòng)機(jī)的等效電路I1I0U1E1I2R1jX1jX2

R2RmjXmI1I0U1E1I21－ssR22023/7/2778關(guān)于附加電阻

1－ssm2R2I22總機(jī)械功率：轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的機(jī)械功率相對(duì)應(yīng)的等效電阻R2s=R2＋R2

1－ss

1－ssm1R2I22

2023/7/2779從等值電路分析異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況+-+-異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)異步電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載時(shí)異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)屬于轉(zhuǎn)子短路并堵轉(zhuǎn)注意

當(dāng)定子電壓不變時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)從空載到負(fù)載主磁通和勵(lì)磁電流的變化都不大。2023/7/2780R1jX1jX2

R2/s

5.5.5異步電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化等效電路RmjXmI1U1E1I2I0能否像變壓器那樣忽略勵(lì)磁支路？2023/7/27815.6三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩

5.6.1三相異步電動(dòng)機(jī)的功率關(guān)系

1.輸入功率P1

R1jX1jX2

R2RmjXmU11－ssR2

T形等效電路P1

=pCu1＋pFe＋Pem

pCu1pFepCu2PmPem2023/7/2782(1)

定子銅損耗pCu1pCu1=m1R1I12=3R1I12(2)

鐵損耗pFe（轉(zhuǎn)子鐵損耗可忽略不計(jì)）

pFe

=

pFe1

=

m1RmIm2=3RmIm2P1

=3U1I1cos1=3U1LI1Lcos1P1

=PCu1＋PFe＋Pem

2023/7/27832.電磁功率Pem

Pem

=

P1－pCu1－pFe

Pem

=

m2E2I2cos2

轉(zhuǎn)子銅損耗pCu2

pCu2

=

m2R2I22

=

m1E2I2cos2

R2s=

m1I22

=

m1R2I2

2＋m1R2I22

1－ss

=

m1R2I22

Pem

=

pCu2＋PmpCu2

=

sPem

——轉(zhuǎn)差功率

2023/7/27843.總機(jī)械功率PmPm

=

Pem－pCu2=(1－s

)Pem4.輸出功率

P2

P2=Pm－(pm＋pad)

機(jī)械損耗附加損耗

Pm=

m1R2I22

1－ss

P1pCu1+pFePempCu2pm+pad

P2Pm

空載損耗P0

=

pm＋pad

2023/7/2785總損耗p

p

=pFe＋pCu＋pm＋pad=pFe1＋(pCu1＋pCu2)＋pm＋pad

功率平衡方程式

P2=P1－p

效率

=×100%P2P12023/7/27865.6.2三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩關(guān)系Pm=P2＋p0Tem

=T2＋T0÷

1.電磁轉(zhuǎn)矩Tem

Tem

=

PmPmn

=9.55

=

60Pm2nTem

=

Pem1

=

60Pem2n1Pemn1

=9.552.空載轉(zhuǎn)矩T0T0

=

P0

=

60P02nP0n

=9.553.輸出轉(zhuǎn)矩T2T2

=

P2

=

60P22nP2n

=9.552023/7/2787電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為TL，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)

T2=TL若TL→T2＞TL→n

→s→E2s→I2s

(I1)T2→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(shí)，

T0

T2

因此Tem=T2=TL2023/7/2788

【例5-6】

一臺(tái)4極三相異步電動(dòng)機(jī)，PN=90kW，UN=380V，△聯(lián)結(jié)，fN

=50Hz，pCu1=1450.9W，