《電機技術》2.2.2 三相異步電動機的負載運行任務手冊

三相異步電動機的負載運行【任務要求】知識點技能點負載運行時的轉子磁動勢；負載運行時的電磁關系；轉子繞組的各電磁物理量；折算、頻率折算、繞組折算；電動勢平衡方程；掌握負載運行時的轉子磁動勢；掌握負載運行時的電磁關系；理解轉子繞組的各電磁物理量；掌握折算、頻率折算、繞組折算的折算方法和原則；掌握負載運行時的電動勢平衡方程；重點難點負載運行時的電動勢平衡方程頻率折算、繞組折算【任務清單】三相異步電動機的負載運行(1)任務1：負載運行時的轉子磁動勢負載運行：定子接三相電源，轉軸帶機械負載，此時轉子電流不為零。異步電動機負載運行時，由于轉軸上帶了機械負載，原空載時的電磁轉矩不足以平衡轉軸上的負載轉矩，電動機轉速開始降低，旋轉磁場和轉子之間的相對運動速度開始增加，轉子繞組中的感應電動勢E2s及轉子電流I2都增大。此時，不但定子三相對稱電流I1要在氣隙中建立一個轉速為n1的旋轉磁動勢F1，轉子的多相對稱電流I2也要在氣隙中建立一個旋轉磁動勢F2。1)F2的旋轉方向：與定子磁動勢F1的旋轉方向相同。2)F2的轉速大?。恨D子磁動勢F2和定子磁動勢F1在空間的轉速相同，均為n1，轉向也相同，因此F2和F1在空間保持相對靜止。3)F2的幅值：任務2：負載運行時的電磁關系三相異步電動機負載運行時的電磁關系：由于電源的電壓和頻率都不變，而且主磁通Φ0的大小與電源電壓U1成正比，因此每極主磁通Φ0幾乎不變，這樣勵磁磁動勢也基本不變，負載時的勵磁磁動勢等于空載時的勵磁磁動勢，即經過推導，可以得出負載運行時的定轉子電流關系式：任務3：轉子繞組的各電磁物理量1、轉子繞組的感應電動勢轉子旋轉時的轉子繞組感應電動勢大?。恨D子不轉時轉子繞組感應電動勢大小：2、轉子繞組的漏阻抗轉子旋轉時的轉子繞組漏電抗X2s為：3、轉子繞組的電流和功率因數(shù)轉子每相電流為：其有效值為：綜上所述，除R2外，轉子各電磁量均與轉差率s有關，轉差率是異步電動機的一個重要參數(shù)。轉子頻率f2、轉子電抗X2、電動勢E2與轉差率s成正比。轉子電流I2隨轉差率增大而增大，轉子功率因數(shù)隨轉差率增大而減小。三相異步電動機的負載運行(2)任務1：折算與變壓器一、二次繞組類似，異步電動機定轉子之間也沒有電的直接聯(lián)系，中間是通過磁的耦合進行能量傳遞，對分析計算不方便，有必要將其折算成統(tǒng)一電路進行計算。折算分兩步進行，由于定轉子電流頻率不同，所以第一步要進行頻率折算，即將定轉子電流頻率折算成一致；第二步進行匝數(shù)折算，將定轉子的匝數(shù)折算成相同，這樣就可以將定轉子電路統(tǒng)一在一起。任務2：頻率折算折算方法：用一個靜止的轉子電路等效代替實際旋轉的轉子系統(tǒng),使轉子回路與定子電路有相同的頻率。等效原則：①保持轉子磁動勢不變；②保持轉子回路的電功率不變。轉子相電流：頻率折算的含義：用一個電阻為r2/s的靜止等效轉子代替電阻為r2的實際旋轉轉子，而等效轉子的F2不變。頻率折算的意義：①旋轉的轉子被等效的靜止的轉子所代替，定、轉子繞組即具有相同的頻率；②定、轉子的感應電動勢之比等于其有效匝數(shù)之比:kw1N1/(kw2N2)；③可以把異步電動機看成是一個具有空氣隙且二次繞組有可變電阻r2/s的變壓器。任務3：繞組折算折算方法：用一個和定子繞組完全相同的m1、N1、kW1等效轉子取代m2、N2、kW2實際的轉子繞組，折算的方法與變壓器基本相同。等效原則：保證電磁效應和功率關系不變。1）電流的折算如下式：2）電動勢的折算如下式：3）阻抗的折算：任務4：電動勢平衡方程經過頻率折算和繞組折算后的三相異步電動機定、轉子電路如圖所示：折算后的基本方程式：【任務拓展】請認真思考并回答下列問題1、三相異步電動機定子繞組與轉子繞組之間沒有直接的聯(lián)系，為什么負載增加時，定子電流和輸入功率會自動增加，試說明其物理過程。從空載到滿載電機主磁通有無變化？2、三相異步電動機在輕載下運行時，試分析其效率和功率因數(shù)都較額定負載時低的原因。如定子繞組為Δ聯(lián)接改為Y聯(lián)接運行，在輕載下其結果如何？此時所能負擔的最大負載必須少于多少？3、三相異步電動機等效電路中的代表什么含義？能否用電感或電容代替﹖為什么？