相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理

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1、第十九章三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理0-1概述要求：掌握異步電機(jī)穩(wěn)態(tài)分析的基本方法---等效電路法異步電動(dòng)機(jī)分析中，主要涉及四個(gè)量-----（輸入能量的）電端口：電壓與電流；（輸出能量的）機(jī)械端口：功率和轉(zhuǎn)速（或轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速）。實(shí)際中要解決的問題：主要是已知異步電動(dòng)機(jī)電壓與輸出功率求解電流、轉(zhuǎn)速的問題；或已知電壓和轉(zhuǎn)速求電流和功率等問題。為解決上述問題仍用等效電路法，要設(shè)法找出與變壓器相似的等效電路。本章要求掌握等效電路方面的要點(diǎn)：1）如何得到等效電路？掌握繞組歸算、轉(zhuǎn)子位置歸算與頻率歸算等；2）等效電路各元件各代表什么？等效哪些實(shí)際的

2、物理量？為了得到等效電路的過程，主要解決以下三個(gè)問題：1）設(shè)法用靜止轉(zhuǎn)子等效旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，以便借用變壓器的分析方法；2）在氣隙磁場作用下，定轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電勢之間的關(guān)系，引入電壓變比；3）定轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁勢如何合成，引入電流變比。仿照變壓器的思路得到等效電路基本思路首先分析僅僅定子有電流而轉(zhuǎn)子沒有電流的情況——轉(zhuǎn)子繞組開路，轉(zhuǎn)子只有感應(yīng)電動(dòng)勢，但無電流；然后分析，轉(zhuǎn)子繞組短路，但轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)的情況；最后分析轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的情況——采用等效靜止轉(zhuǎn)子代替實(shí)際旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子。規(guī)定定、轉(zhuǎn)子各相電氣物理量的正方向；規(guī)定磁動(dòng)勢、磁通的正方向；確定定轉(zhuǎn)子繞組空間

3、坐標(biāo)。正方向的規(guī)定1）定、轉(zhuǎn)子繞組電流、電動(dòng)勢及端電壓的正方向；3）磁動(dòng)勢、磁通密度從定子內(nèi)圓出來進(jìn)入氣隙為正（定子鐵心內(nèi)圓表面N極為正）。2）繞組軸線的正方向：與電流、電動(dòng)勢成右手螺旋關(guān)系,并假設(shè)轉(zhuǎn)子A相繞組軸線在定子A相繞組軸線前方空間電角度；正方向的規(guī)定（下頁圖）定子漏磁通不起傳遞能量的媒介作用，只起電抗壓降的作用；包括：槽部漏磁通、端部漏磁通和諧波磁通一、異步電動(dòng)機(jī)的主磁通和定子漏磁通第一節(jié)轉(zhuǎn)子繞組開路時(shí)的電磁關(guān)系主磁通和變壓器一樣起到傳遞能量的媒介作用；二、基本電磁關(guān)系示意圖類比變壓器的空載運(yùn)行，說說它們的異同。由于轉(zhuǎn)子開

4、路，因此定子三相電流產(chǎn)生合成基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢用于建立主磁場，因此這個(gè)磁動(dòng)勢亦稱為勵(lì)磁磁動(dòng)勢。三、勵(lì)磁磁動(dòng)勢及勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流可看成由兩部分組成：提供鐵耗，是有功分量；建立磁動(dòng)勢產(chǎn)生主磁場，是無功分量，即：這樣得到定轉(zhuǎn)子每相電動(dòng)勢變比（）：和變壓器一、二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢的推導(dǎo)類似，得定、轉(zhuǎn)子每相電動(dòng)勢有效值的大小：四、主磁通在定轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢轉(zhuǎn)子位置位于對應(yīng)的定子位置前方空間電角度，用相量、表示時(shí)，可得：五、電動(dòng)勢平衡方程——定子一相繞組的漏阻抗定子一相電動(dòng)勢平衡式為：轉(zhuǎn)子回路開路，轉(zhuǎn)子回路電動(dòng)勢平衡方程：與變壓器分析時(shí)一樣，如果用

5、勵(lì)磁電流在參數(shù)上的壓降表示，則：——激磁阻抗；六、時(shí)空相矢圖和等效電路：一、基本電磁關(guān)系示意圖第二節(jié)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系根據(jù)全電流定律知道，產(chǎn)生氣隙磁密的磁動(dòng)勢是作用在磁路上的所有磁動(dòng)勢的總和。即認(rèn)為合成磁動(dòng)勢產(chǎn)生氣隙磁密：由于轉(zhuǎn)子短路，；由于轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)，頻率也為；旋轉(zhuǎn)速度為結(jié)論：與在定子內(nèi)圓空間同轉(zhuǎn)速、同轉(zhuǎn)向，即相對靜止。二、磁動(dòng)勢分析所示時(shí)－空向量圖對應(yīng)于轉(zhuǎn)子軸線位于定子軸線前方空間電角度的情況。分析發(fā)現(xiàn)與之間的夾角為，空間電角度（為轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)角）和轉(zhuǎn)子的具體位置()無關(guān)。為了分析問題的簡化，把軸和軸人為的重合。三、轉(zhuǎn)子位

6、置角及其折合轉(zhuǎn)子角折合以后，在時(shí)空相矢圖中肯定有和、和、和都相互重合的關(guān)系。這樣就有：四、電流形式的磁動(dòng)勢平衡方程簡化后有：，其中：式中，，稱為電流比。根據(jù)，就可得：目的：由于定轉(zhuǎn)子之間只有磁的聯(lián)系，沒有電路上的直接聯(lián)系，為了把定轉(zhuǎn)子電路直接連接起來構(gòu)成統(tǒng)一的的等效電路，必須像變壓器一樣，把異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)量歸算到定子側(cè)，或者說用一個(gè)等效的轉(zhuǎn)子來代替實(shí)際的轉(zhuǎn)子。等效轉(zhuǎn)子的相數(shù)為，有效匝數(shù)為。五、轉(zhuǎn)子繞組相數(shù)和有效匝數(shù)的折合原則：歸算后不能改變異步電機(jī)的電端口的電磁本質(zhì)。步驟：具體折合原則和步驟和處理變壓器的折合相似。給出轉(zhuǎn)子側(cè)電流、

7、電動(dòng)勢和阻抗折合后的結(jié)果：六、基本方程、等效電路和相量圖當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來后（），轉(zhuǎn)子中仍會(huì)感應(yīng)電流，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢。由于→相對定子的轉(zhuǎn)速為；那么→相對定子的轉(zhuǎn)速為？另外，那么與還會(huì)保持靜止嗎？一、問題的提出結(jié)論：無論轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)與否，轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢相對于定子磁動(dòng)勢總是靜止的，也就是說轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢轉(zhuǎn)速總是為。下面我們首先具體分析轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)磁動(dòng)勢。第三節(jié)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系異步電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載時(shí)通常在0.02~0.05范圍內(nèi)，由此可知：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢和電流的頻率很低，當(dāng)Hz時(shí)，Hz。1）轉(zhuǎn)子電流的頻率：其頻率取決于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組的相

8、對轉(zhuǎn)速：，即：二、轉(zhuǎn)子回路的電流和磁動(dòng)勢分析2）磁動(dòng)勢的轉(zhuǎn)速：相對于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為：，相對于定子的轉(zhuǎn)速就為：相對于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速加上轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，即：。結(jié)論：不論轉(zhuǎn)子靜止還是旋轉(zhuǎn)，與在空間上總相對靜止，都以同步速旋轉(zhuǎn)，所以得穩(wěn)定的磁動(dòng)勢平衡關(guān)系：說