相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理及單相異步電動(dòng)機(jī)

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1、5.1三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的電磁過程5.2三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路及相量圖5.3三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩5.4三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性及測(cè)取方法5.5三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定5.6三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系在了解了異步電動(dòng)機(jī)的概貌，闡明了磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng)以及電動(dòng)勢(shì)等這些參與電磁過程的基本物理量以后，本章首先分析異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁過程，然后將電磁過程用基本方程式加以綜合。和變壓器一樣，可從這些方程式導(dǎo)出等效電路與相應(yīng)的相量圖，并用等效電路與相量圖去分析功率和轉(zhuǎn)矩，從而得出異步電動(dòng)機(jī)的工作特性，并說明工作特性測(cè)取的方法

2、，為交流拖動(dòng)系統(tǒng)的分析奠定基礎(chǔ)本章小結(jié)5.1三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的電磁過程一、異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的物理情況當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組接到對(duì)稱三相電源時(shí)，定子繞組中就通過三相交流電流。若不計(jì)諧波和齒槽影響，這個(gè)對(duì)稱三相交流電流將在氣隙內(nèi)形成按正弦規(guī)律分布、并且以同步轉(zhuǎn)速n0旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F1，由旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F1建立旋轉(zhuǎn)的氣隙主磁場(chǎng)Bm。這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割定子、轉(zhuǎn)子繞組，分別在定子、轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應(yīng)出定子電動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)。在轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)作用下轉(zhuǎn)子回路中有對(duì)稱三相電流流過。于是，在氣隙磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子電流的相互作用下，產(chǎn)生了電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就順著旋

3、轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，建立氣隙磁場(chǎng)Bm的勵(lì)磁磁場(chǎng)Fm0就是定子繞組產(chǎn)生的三相基波合成磁動(dòng)勢(shì)F10即Fm0=F10空載的情況下：n≈ns,I2≈0當(dāng)電機(jī)帶有機(jī)械負(fù)載后：n

4、組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流的頻率為f2為轉(zhuǎn)差頻率，轉(zhuǎn)子電流形成的轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)F2的旋轉(zhuǎn)方向與F1的旋轉(zhuǎn)方向相同，它相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為Δn，而相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)速為Δn+n=ns（二）磁動(dòng)勢(shì)平衡轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)F2與定子磁動(dòng)勢(shì)F1相對(duì)靜止，得到合成磁動(dòng)勢(shì)F1+F2負(fù)載時(shí)空載時(shí)電動(dòng)機(jī)從空載到負(fù)載，定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化很小，差不多和電源電壓相平衡。所以，可以近似認(rèn)為于是兩極異步電動(dòng)機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子繞組示意圖負(fù)載時(shí)定子、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)和電流的相矢圖（三）電磁關(guān)系有效值異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系相量表達(dá)式定、轉(zhuǎn)子的漏磁通在各自繞組中感應(yīng)產(chǎn)生漏電動(dòng)勢(shì)二

5、、基本方程式（一）磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式勵(lì)磁電流負(fù)載電流令則異步電動(dòng)機(jī)的電流比式中m1、m2為定子、轉(zhuǎn)子的相數(shù)；Im為對(duì)應(yīng)于勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)的勵(lì)磁電流。Fm為勵(lì)磁磁勢(shì)（二）電動(dòng)勢(shì)平衡方程式RΩ為轉(zhuǎn)子電阻的外加電阻Zm為表征鐵心磁化特性和鐵耗的一個(gè)綜合參數(shù)，稱為勵(lì)磁阻抗；Xm稱為勵(lì)磁電抗；Rm為反映鐵耗的勵(lì)磁電阻。定子漏電抗轉(zhuǎn)子漏電抗因此旋轉(zhuǎn)時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的電路異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的基本方程式列出如下5.2三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路及相量圖為電動(dòng)勢(shì)比等效電路法是分析異步電動(dòng)機(jī)的重要手段。在異步電動(dòng)機(jī)中，作等效電路遇到的兩大障礙是：(1)定轉(zhuǎn)子電路的頻

6、率不相同；(2)定轉(zhuǎn)子邊的相數(shù)，匝數(shù)，繞組系數(shù)等不相等。一、異步電動(dòng)機(jī)的等效電路（一）頻率歸算頻率歸算——保持整個(gè)電磁系統(tǒng)的電磁性能不變，把一種頻率的參數(shù)和物理量換算成另一種頻率的參數(shù)和物理量。在這里，就是用一個(gè)具有定子頻率而等效于轉(zhuǎn)子的電路去代換實(shí)際轉(zhuǎn)子電路。所謂“等效”是指：1）進(jìn)行代換后，轉(zhuǎn)子電路對(duì)定子電路的電磁效應(yīng)不變。2）等效的轉(zhuǎn)子電路的電磁性能（有功功率、無功功率、銅耗等）必須和實(shí)際轉(zhuǎn)子電路一樣。轉(zhuǎn)差率為s的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路頻率：轉(zhuǎn)子靜止時(shí)s=1；則轉(zhuǎn)子頻率等于定子頻率。頻率折算既是用靜止的轉(zhuǎn)子代替旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。頻率

7、折算后，希望磁勢(shì)平衡不變，即轉(zhuǎn)子電流不變。轉(zhuǎn)子不動(dòng)，轉(zhuǎn)子電阻為的異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電流，和轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)差率s旋轉(zhuǎn)的，轉(zhuǎn)子電阻為R2的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電流相等。推論：頻率折算的方法：給轉(zhuǎn)子繞組電阻中，計(jì)入一個(gè)附加電阻，即可以把原來旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子看成靜止的轉(zhuǎn)子。頻率歸算后的定、轉(zhuǎn)子電路不論靜止或者旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)子磁勢(shì)總以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)子磁勢(shì)的轉(zhuǎn)速不變，大小相位又沒有變，故電機(jī)的磁勢(shì)平衡依然維持。靜止的轉(zhuǎn)子不再輸出機(jī)械功率，即電機(jī)的功率平衡中少了一大塊機(jī)械功率。靜止的轉(zhuǎn)子中多了一個(gè)附加電阻，而電流沒有變，所以多了一個(gè)電阻功率。附加電阻上消耗

8、的電功率等于電機(jī)輸出的機(jī)械功率。對(duì)頻率折算的討論（二）、繞組折算用繞組（m1、N1、kw1）等效替代繞組（m2、N2、kw2）代替的原則是：磁勢(shì)平衡不變功率平衡不變電流折算：根據(jù)磁勢(shì)不變：電勢(shì)、阻抗折算電勢(shì)折算：磁通應(yīng)不變。阻抗折算：功率不變。電抗和漏阻抗可同樣