電機(jī)與拖動(dòng)第五章

第五章異步電機(jī)（二）——三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理及單相異步電動(dòng)機(jī)第一節(jié)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)子就順著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。1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<ns,I2增大。

不論轉(zhuǎn)子是繞線型還是籠型，轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)F2都是一種旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。籠型轉(zhuǎn)子的磁動(dòng)勢(shì)（一）轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)分析22、F2轉(zhuǎn)速的大小如果相序?yàn)锳-B-C的異步電動(dòng)機(jī)定子電流所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，因?yàn)閚<n0，則轉(zhuǎn)子電流相序?yàn)閍-b-c。則轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)F2的旋轉(zhuǎn)方向也按照相序a-b-c，即：按逆時(shí)針方向。1、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)F2的旋轉(zhuǎn)方向

轉(zhuǎn)子繞組內(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=ns3（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4兩極異步電動(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5（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)6二、基本方程式（一）磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式式中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。勵(lì)磁電流負(fù)載電流令則異步電動(dòng)機(jī)的電流比7（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8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9第二節(jié)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。10若RΩ=0而靜止轉(zhuǎn)子電路中電流頻率歸算后的定、轉(zhuǎn)子電路

在附加電阻上產(chǎn)生的功耗，實(shí)質(zhì)上表征了異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率

（二）繞組歸算繞組歸算后的定、轉(zhuǎn)子電路由轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)不變11由轉(zhuǎn)子總的視在功率不變式中由轉(zhuǎn)子銅耗和漏磁通儲(chǔ)能不變12（三）異步電動(dòng)機(jī)的等效電路經(jīng)過歸算后，定子、轉(zhuǎn)子的電動(dòng)勢(shì)方程式磁動(dòng)勢(shì)方程式勵(lì)磁支路的電動(dòng)勢(shì)方程式13幾種異步電動(dòng)機(jī)的典型運(yùn)行情況1、空載運(yùn)行2、額度負(fù)載下運(yùn)行轉(zhuǎn)子電路基本上是電阻性的，功率因數(shù)較高。3、起動(dòng)時(shí)的情況附加電阻為零，起動(dòng)電流很大，功率因數(shù)較低。4、異步發(fā)電運(yùn)行轉(zhuǎn)差率為負(fù)，附加電阻也為負(fù)值。表示從轉(zhuǎn)子軸上輸入（而不是輸出）機(jī)械功率。145、電磁制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行

，附加電阻為負(fù)值，表示從轉(zhuǎn)子軸上輸入（而不是輸出）機(jī)械功率。異步電機(jī)近似等效電路二、異步電動(dòng)機(jī)的相量圖異步電動(dòng)機(jī)的相量圖15能量轉(zhuǎn)換關(guān)系功率關(guān)系第三節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩一、功率轉(zhuǎn)換過程二、功率方程式式中，U1——定子相電壓；I1——定子相電流；——定子功率因數(shù)角；——轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角；16總機(jī)械功率三、轉(zhuǎn)矩方程式旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子做功的物理情況式中——電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械轉(zhuǎn)矩；——機(jī)械損耗轉(zhuǎn)矩；——附加損耗轉(zhuǎn)矩；——空載轉(zhuǎn)矩；——電磁轉(zhuǎn)矩。17四、電磁轉(zhuǎn)矩公式——轉(zhuǎn)矩常數(shù)[例5-2]根據(jù)[例5-1]中的數(shù)據(jù)，還知道電動(dòng)機(jī)的機(jī)械損耗，額定負(fù)載時(shí)的附加損耗，試計(jì)算各種功率和轉(zhuǎn)矩。解定子和轉(zhuǎn)子的銅耗、及定子鐵耗18同步角速度轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度總機(jī)械功率電磁功率負(fù)載制動(dòng)功率空載制動(dòng)功率電磁轉(zhuǎn)矩或者19第四節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性及其測(cè)取方法一、工作特性的分析1、轉(zhuǎn)速特性2、定子電流特性3、功率因數(shù)特性4、電磁轉(zhuǎn)矩特性5、效率特性20二、工作特性的求取工作特性的求取——可以用直接負(fù)載法，通過做實(shí)驗(yàn)求??；也可以利用等效電路進(jìn)行計(jì)算。第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定一、空載試驗(yàn)與勵(lì)磁參數(shù)的確定1、空載試驗(yàn)異步電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率下，軸上不帶任何負(fù)載運(yùn)行?？蛰d特