异步电动机的基本理论知识课件

College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery第六章第六章 异步电动机的基本理论异步电动机的基本理论6-1 6-1 异步电动机的用途和分类异步电动机的用途和分类6-2 6-2 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构6-3 6-3 异步电动机型号和额定值异步电动机型号和额定值6-4 6-4 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理6-5 6-5 异步电机的三种运行状态异步电机的三种运行状态6-6 6-6 异步电动机电势平衡方程式异步电动机电势平衡方程式6-7 6-7 异步电动机的磁势平衡方程式异步电动机的磁势平衡方程式6-8 6-8 异步电动机的等效电路及相量图异步电动机的等效电路及相量图6-9 6-9 异步电动机的功率平衡和转矩平衡异步电动机的功率平衡和转矩平衡6-10 6-10 异步电动机工作特性异步电动机工作特性第六章异步电动机的基本理论6-1异步电动机的用途和分类1 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery6-1 6-1 异步电机的用途和分类异步电机的用途和分类一、异步电机一、异步电机的用途的用途 异异步步电电机机主主要要用用作作电电动动机机，拖拖动动各各种种生生产产机机械械。例例如如：风风机机、泵泵、压压缩缩机机、机机床床、轻轻工工及及矿矿山山机机械械、农农业业生生产产中中的的脱脱粒粒机机和和粉粉碎机、农副产品中的加工机械等等。碎机、农副产品中的加工机械等等。在在民民用用生生活活中中，电电扇扇、洗洗衣衣机机、电电冰冰箱箱和空调器等一般由单相异步电动机来拖动。和空调器等一般由单相异步电动机来拖动。6-1异步电机的用途和分类一、异步电机的用途异步电2 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery 异步电动机能在生产和生活领域中异步电动机能在生产和生活领域中得到广泛的应用，具有众多得到广泛的应用，具有众多优点：优点：结结构构简简单单、制制造造容容易易、价价格格低低廉廉、运运行行可可靠靠、坚坚固固耐耐用用、运运行行效效率率较较高高并并具有适用的工作特性。具有适用的工作特性。缺点：缺点：功率因数较差，电机在运行过程中功率因数较差，电机在运行过程中需从从电网吸收感性无功功率，因此它需从从电网吸收感性无功功率，因此它的功率因数总小于的功率因数总小于1。异步电动机能在生产和生活领域中结构简单、制造3 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery交流电动机交流电动机电动机电动机直流电动机直流电动机异步机异步机同步机同步机他励、并励、串励、复励他励、并励、串励、复励电动机的分类电动机的分类交流电动机电动机直流电动机异步机他励、并励、串励、复励电动机4 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery二、异步电动机二、异步电动机的分类的分类按定子绕组供按定子绕组供电电源相数电电源相数按转子绕组的结构按转子绕组的结构单相感应电动机单相感应电动机三相感应电动机三相感应电动机两相感应电动机两相感应电动机异步电机异步电机鼠笼式异步电动机鼠笼式异步电动机绕线式异步电动机绕线式异步电动机结构简单，坚固，结构简单，坚固，成本低，运行性能成本低，运行性能不如绕线式不如绕线式通过外串电阻改善电机通过外串电阻改善电机的起动，调速等性能的起动，调速等性能二、异步电动机的分类按定子绕组供按转子绕组的结构单相感应电动5 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery定子部分定子部分1 1、定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成、定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成导磁部分。导磁部分。2 2、定子绕组：放在定子铁心内圆槽内、定子绕组：放在定子铁心内圆槽内导电部分。导电部分。3 3、机座：固定定子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。、机座：固定定子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。转子部分转子部分1 1、转子铁心：、转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。2 2、转子绕组：、转子绕组：1 1）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，形成一个）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，形成一个 多相对称短路绕组。多相对称短路绕组。2 2）绕线式转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。）绕线式转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件所能允许达到异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件所能允许达到的最小值的最小值,一般为一般为0.21mm。6-2 6-2 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构气隙气隙定子部分1、定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成导磁部分6 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery按转子结构分按转子结构分：绕线型异步电动机绕线型异步电动机鼠笼型异步电动机鼠笼型异步电动机按转子结构分：绕线型异步电动机鼠笼型异步电动机7 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery下面是它主要部件的拆分图。下面是它主要部件的拆分图。右图是一台三相鼠笼型异步电右图是一台三相鼠笼型异步电动机的外形图。动机的外形图。下面是它主要部件的拆分图。右图是一台三相鼠笼型异步电8 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery 三相异步电动机的转子部分结构类型主要有两三相异步电动机的转子部分结构类型主要有两种：种：鼠笼型鼠笼型和和绕线型绕线型。鼠笼型转子绕组由插入每个转子槽中的导条和鼠笼型转子绕组由插入每个转子槽中的导条和两侧的短路端环构成，如果去掉转子铁心，剩余的两侧的短路端环构成，如果去掉转子铁心，剩余的转子绕组就像一个松鼠笼子。转子绕组就像一个松鼠笼子。鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图三相异步电动机的转子部分结构类型主要有两种：鼠笼型和9 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery这种电机的这种电机的特点特点是：可以在转子绕组中串入附加电阻，是：可以在转子绕组中串入附加电阻，来改善电机的起动性能或作转速调节用。来改善电机的起动性能或作转速调节用。下图是三相绕线型转子结构。绕组的三个出线端子下图是三相绕线型转子结构。绕组的三个出线端子接到固定在转轴上的三铜环上，通过电刷引出。接到固定在转轴上的三铜环上，通过电刷引出。这种电机的特点是：可以在转子绕组中串入附加电阻，来改善电机的10 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery异步电动机的基本理论知识课件11 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery1.型号型号Y132M4磁极数磁极数(极对数极对数p=2)同步转速同步转速1500r/min额定转差率额定转差率2.额定转速额定转速nN:电机轴上的转速。电机轴上的转速。如：如：nN=1440转转/分分6-3异步电动机的型号和额定值异步电动机的型号和额定值1.型号Y132M4磁极数(极对数12 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery3.联接方式：联接方式：Y/接法接法Y接法：接法：接法：接法：AB CZX YA B CZX YABCXYZAZBYXCABCXYZ接线盒：接线盒：3.联接方式：Y/接法Y接法：13 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery4.额定电压：额定电压：定子绕组在定子绕组在指定接法指定接法下应加的下应加的线电压线电压.说明说明:一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的值的5。线线电电压压AZBYXC线线电电压压ABCXYZ例例:380/220Y/是指：线电压为是指：线电压为380V时采用时采用Y接法；接法；当线电压为当线电压为220V时采用时采用 接法。接法。4.额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压.说明:一14 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery5.额定电流：额定电流：定子绕组在定子绕组在指定接法指定接法下的下的线电流。线电流。如：如：表示三角接法下，电机的线电流为表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电流，相电流为为6.48A；星形接法时线、相电流均为；星形接法时线、相电流均为6.48A。6.额定功率：额定功率：额额定定功功率率指指电电机机在在额额定定运运行行时时轴轴上上输输出出的的机机械械功功率率（），不不等等于于从从电电源源吸吸收收的的功功率率（）。两两者者的关系为：的关系为：其中其中鼠笼电机鼠笼电机=72935.额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。如：表示三角接法15 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery额定负载时一般为额定负载时一般为0.70.9，空载时功率因数很空载时功率因数很低约为低约为0.20.3。额定负载时，功率因数最大。额定负载时，功率因数最大。注意：实际应用中应选择合适容量的电机，注意：实际应用中应选择合适容量的电机，防止防止“大马大马”拉拉“小车小车”的现象。的现象。7.功率因数功率因数(cos 1)：P2PN此外还有此外还有绝缘等级绝缘等级等参数，不一等参数，不一一介绍。一介绍。cos 1额定负载时一般为0.70.9，空载时功16 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery磁铁磁铁闭合闭合线圈线圈e e方向用方向用右手定则右手定则确定确定f 方向用方向用左手定则左手定则确定确定磁场旋转磁场旋转6-4三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理磁铁闭合e方向用f方向用磁场旋转6-4三相异步电动机的17 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery磁极旋转磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线切割磁力线产生感应电动势导线长导线长磁感应强度磁感应强度切割速度切割速度（右手定则（右手定则）闭合导线产生电流闭合导线产生电流i（左手定则）（左手定则）通电导线在磁场中受通电导线在磁场中受力力磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线长磁感应强度切割速度18 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery1.线圈跟着磁铁转线圈跟着磁铁转两者转动方向一致两者转动方向一致 结论：结论：2.线圈比磁场转得慢线圈比磁场转得慢异步异步1.线圈跟着磁铁转两者转动方向一致结论：2.线圈比磁19 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery三相异步机的结构三相异步机的结构YBZXAC转子转子定子定子定子绕组定子绕组（三相）（三相）机座机座转子：在旋转磁场作用下，产转子：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。生感应电动势或电流。三相定子绕组：产生旋转磁场。三相定子绕组：产生旋转磁场。线绕式线绕式鼠笼鼠笼式式鼠笼转子鼠笼转子三相异步机的结构YBZXAC转子定子定子绕组机座转子：在旋转20 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery旋转磁场的产生旋转磁场的产生AYCBZ异步电动机中，旋转磁场代替了旋转磁极。异步电动机中，旋转磁场代替了旋转磁极。()电流电流出出()电流电流入入X旋转磁场的产生AYCBZ异步电动机中，旋转磁场代替了旋转磁极21 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machineryAXYCBZAXBYCZ合成磁场方向：合成磁场方向：向下向下AXYCBZAXBYCZ合成磁场方向：向下22 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machineryXBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得同理分析，可得其它电流角度下其它电流角度下的磁场方向：的磁场方向：XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得23 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery旋转方向旋转方向：取决于三相电流的相序。：取决于三相电流的相序。改变电机的旋转方向：换接其中两相。改变电机的旋转方向：换接其中两相。旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向旋转方向：取决于三相电流的相序。改变电机的旋转方向：换接其中24 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery旋转磁场的转速旋转磁场的转速大小大小电流频率为电流频率为f Hz，则磁场，则磁场1/f 秒旋转秒旋转1圈，每秒旋圈，每秒旋转转f 圈。每分钟旋转：圈。每分钟旋转：n1称为同步转速称为同步转速一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360旋转磁场的转速大小电流频率为fHz，则磁场1/f秒旋转125 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery极对数极对数（P）的概念的概念AXBYCZ此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：即：AXYCBZ极对数（P）的概念AXBYCZ此种接法下，合成磁场只有一对磁26 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery极对数极对数（P）的改变的改变CYABCXYZAXBZ 将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。形成的磁场则是两对磁极。AXBYCZ极对数（P）的改变CYABCXYZAXBZ27 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery极对数极对数CYABCXYZAXBZ极对数CYABCXYZAXBZ28 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery极对数和转速的关系极对数和转速的关系极对数和转速的关系29 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速三相异步电动机的同步转速极对数每个电流周期同步转速30 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速（额定转速）电动机转速（额定转速）:电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但但异步异步电动机电动机无转距无转距转子与旋转磁场间没有相对运动转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流无转子电流提示提示：如果如果电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速（额定转速）:电31 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery转差率转差率的概念：的概念：异步电动机运行中异步电动机运行中:转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差（转转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差（转速差）与同步转速的比。即：速差）与同步转速的比。即：电动机起动瞬间电动机起动瞬间:（转差率最大）（转差率最大）（转差率最小转差率最小）转子最大转速转子最大转速:转差率的概念：异步电动机运行中:转差32 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery转子感生电流的频率：转子感生电流的频率：转子感生电流的频率：33 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery例例1 1：三相异步电动机：三相异步电动机p=3，电源，电源f1=50Hz，电，电机额定转速机额定转速n=960r/min。求：转差率求：转差率s，转子电动势的频率，转子电动势的频率f2同步转速：同步转速：转差率：转差率：例1：三相异步电动机p=3，电源f1=50Hz，电机额定转34 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery6-5 异步电机的三种运行状态异步电机的三种运行状态n1为同步转速；为同步转速；n为转子转速；为转子转速；S(转差率转差率)=(n1-n)/n1100%根据转差率的大小和正负根据转差率的大小和正负,异步电机有三种运行状态异步电机有三种运行状态:即即电动机电动机、发电机发电机和和制动运行制动运行。6-5异步电机的三种运行状态n1为同步转速；n为转子转速；35 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery定子圆形旋转磁场定子圆形旋转磁场转子转子中感应电流中感应电流转子受力转子受力转动转动u0nn1，0S1；uT与与n同向，电磁转矩为同向，电磁转矩为 驱动性质；驱动性质；u电机此时吸入电能，输电机此时吸入电能，输 出机械能出机械能 电动机电动机0S10nn1电动机电动机 TTNnn1S1.电动机状态电动机状态定子圆形旋转磁场转子中感应电流转子受力转动0Sn1导导条中有电流条中有电流转子受力转子受力unn1,S0；uT与与n反向，起制动作用；反向，起制动作用；u吸收机械能，输出电能吸收机械能，输出电能发电机。发电机。Sn1发电机发电机TTNnn1S2.发电机状态发电机状态以另外的原动机拖动转子，使n与n1同向且nn1导S0T37 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery3.电磁制动状态电磁制动状态u定子磁场未变，以外力使转子速度定子磁场未变，以外力使转子速度n与与n1反向反向 n1；uT与与n反向，制动作用；反向，制动作用；u同时吸收电能及机械能，消耗于内部转子电阻上。同时吸收电能及机械能，消耗于内部转子电阻上。TTNnn1SS1n138 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery机械能转变为电机械能转变为电能能电能和机械能变电能和机械能变成内能成内能电能转变为机电能转变为机械能械能能量关系能量关系制动制动制动制动驱动驱动电磁转矩电磁转矩转差率转差率转速转速外力使电机快速外力使电机快速旋转旋转外力使电机沿磁外力使电机沿磁场反方向旋转场反方向旋转定子绕组接对定子绕组接对称电源称电源实现实现发电机发电机电磁制动电磁制动电动机电动机状态状态机械能转变为电能电能和机械能变成内能电能转变为机械能能量关系39 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery6-6异步电动机电势平衡方程式异步电动机电势平衡方程式 三相对称电机只讨论其中一相即可分析基本原理、三相对称电机只讨论其中一相即可分析基本原理、导出基本方程式、等效电路、相量图。导出基本方程式、等效电路、相量图。R1定子电阻；定子电阻；R2转子电阻；转子电阻；X1定子漏电抗；定子漏电抗；X2转子漏电抗；转子漏电抗；SR2 nR1f1f2N1Kw1N2Kw26-6异步电动机电势平衡方程式三相对称电机只讨论其中一40 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery一、定子绕组电势平衡方程式一、定子绕组电势平衡方程式 定子绕组接到交流电源上，与电源电压相平衡的定子绕组接到交流电源上，与电源电压相平衡的电势（压降）包括：电势（压降）包括：主电势主电势、漏磁电势漏磁电势和和电阻压降电阻压降。u主电势（感应电势）：主电势（感应电势）：定子绕组通入三相对称交流电流时，将会产生旋定子绕组通入三相对称交流电流时，将会产生旋转的主磁通，同时被定子绕组和转子绕组切割，并在转的主磁通，同时被定子绕组和转子绕组切割，并在其中产生感应电势。其中产生感应电势。u定子绕组感应电势的有效值：定子绕组感应电势的有效值：一、定子绕组电势平衡方程式41 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery定子电势平衡方程：定子电势平衡方程：u漏磁电势（漏电抗压降）漏磁电势（漏电抗压降）定子漏磁通：仅与定子绕组相匝链。定子漏磁通：仅与定子绕组相匝链。漏电抗压降：漏电抗压降：电阻压降：电阻压降：定子电势平衡方程：漏磁电势（漏电抗压降）定子漏磁通42 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery1 1、转子绕组的感应电势、转子绕组的感应电势 转子绕组切割主磁通的转速：转子绕组切割主磁通的转速：l 主磁通以同步速度旋转主磁通以同步速度旋转 l 转子以转速转子以转速n旋转旋转 l 转子绕组导体切割主磁通的相对转速为转子绕组导体切割主磁通的相对转速为(n1-n)=sn1转子绕组中感应电势的频率：转子绕组中感应电势的频率：l 公式：公式：l 结论：由于结论：由于s很小，转子感应电势频率很低。很小，转子感应电势频率很低。l 额定负载时只有：额定负载时只有：0.5-3Hz 二、转子绕组的电势及电流二、转子绕组的电势及电流1、转子绕组的感应电势转子绕组中感应电势的频率：二、转43 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery感应电势与转差率正比。感应电势与转差率正比。对对绕绕线线式式异异步步电电机机，转转子子绕绕组组每每相相串串联联匝匝数数，相相数数计算方法同定子绕组的计算。计算方法同定子绕组的计算。对对笼笼形形转转子子来来说说，由由于于每每个个导导条条中中电电流流相相位位均均不不一一样样，所所以以，每每个个导导条条即即为为一一相相，可可见见相相数数等等于于导导条条数数即转子槽数；每相串联匝数为半匝即即转子槽数；每相串联匝数为半匝即1/2。注注意意转转子子不不动动时时（s=1)时时的的感感应应电电势势与与转转子子旋旋转转时时感感应电势的关系。应电势的关系。u转子感应电势的有效值转子感应电势的有效值感应电势与转差率正比。转子感应电势的有效值44 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machineryu转子绕组的阻抗转子绕组的阻抗 由于转子绕组是闭合的，所以有转子电流流过。同由于转子绕组是闭合的，所以有转子电流流过。同样会产生漏磁电抗压降。样会产生漏磁电抗压降。漏电抗公式：漏电抗公式：v漏电抗也与转差率成正比。转速越高，漏电抗越小。漏电抗也与转差率成正比。转速越高，漏电抗越小。考虑到转子绕组的相电阻后：考虑到转子绕组的相电阻后：转子绕组的阻抗由于转子绕组是闭合的，所以有转子电流45 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machineryu转子绕组中的电流转子绕组中的电流 转子绕组短路，转子电压为转子绕组短路，转子电压为0 0，感应电势全部加，感应电势全部加在转子阻抗上在转子阻抗上,转子回路方程：转子回路方程：电流的有效值为：电流的有效值为：转子电流：转子电流：转子绕组中的电流转子绕组短路，转子电压为0，感应电势全46 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery6-7异步电动机的磁势平衡方程式异步电动机的磁势平衡方程式1、定子绕组的磁势定子绕组的磁势有效值：有效值：转速：转速：6-7异步电动机的磁势平衡方程式1、定子绕组的磁势47 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery2、转子绕组磁势转子绕组磁势u有效值有效值u转速转速 转子电流的频率：转子电流的频率：转子电流产生的旋转磁势的相对于转子的转速：转子电流产生的旋转磁势的相对于转子的转速：转子磁势的绝对转速：转子磁势的绝对转速：结论：结论：转子绕组的磁势与定子绕组的磁势转速相同，在转子绕组的磁势与定子绕组的磁势转速相同，在空间上相对静止。空间上相对静止。2、转子绕组磁势48 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery励（激）磁电流励（激）磁电流 Im和励和励(激激)磁磁势磁磁势Fm 产生主磁通产生主磁通 所需要的电流称为励（激）磁电流所需要的电流称为励（激）磁电流 Im；对应的磁势称为激磁磁势：对应的磁势称为激磁磁势：电势方程式：电势方程式：电源电压不变，阻抗压降很小，电势近似不变；电源电压不变，阻抗压降很小，电势近似不变；由公式：由公式：1 近似不变；近似不变；结论：激磁磁势和激磁电流几乎不变。结论：激磁磁势和激磁电流几乎不变。u激磁磁势近似不变激磁磁势近似不变励（激）磁电流Im和励(激)磁磁势Fm电势方程式：49 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machineryu理想空载运行时，激磁磁势全部由定子磁势理想空载运行时，激磁磁势全部由定子磁势F1提供，提供，即：即：u负载运行时，转子绕组中有电流负载运行时，转子绕组中有电流I2流过，产生一个流过，产生一个同步旋转磁势同步旋转磁势F2，为了保持，为了保持Fm不变，定子磁势不变，定子磁势F1除除了提供激磁磁势了提供激磁磁势Fm外，还必须抵消转子磁势外，还必须抵消转子磁势F2的影的影响，即：响，即：理想空载运行时，激磁磁势全部由定子磁势F1提供，即：负载运行50 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery异步电动机的磁势平衡方程：异步电动机的磁势平衡方程：结论：结论：理想空载运行时，转子电流为理想空载运行时，转子电流为0 0，定子电流，定子电流等于激磁电流。等于激磁电流。异步电动机的磁势平衡方程：结论：51 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery6-8 异步电动机的等效电路及相量图异步电动机的等效电路及相量图 等等效效电电路路法法是是分分析析异异步步电电动动机机的的重重要要手手段段。在在异异步步电电动动机机中中，作作等等效效电电路路遇遇到到的的两两大大障碍是：障碍是：定转子电路的频率不相同；定转子电路的频率不相同；定转子边的相数，匝数，绕组系数等不等。定转子边的相数，匝数，绕组系数等不等。一、异步电动机的等效电路一、异步电动机的等效电路6-8异步电动机的等效电路及相量图等效电路法52 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery三相异步电动机的等效电路及相量图三相异步电动机的等效电路及相量图一、频率折算一、频率折算(或归算或归算)频频率率折折算算：保保持持整整个个电电磁磁系系统统的的电电磁磁性性能能不不变变，把把一一种种频频率率的的参参数数和和物物理理量量换换算算成成另另一一种种频频率率的的参参数数和和物物理理量量。在在这这里里，就就是是用用一一个个具具有有定定子子频频率率而而等等效于转子的电路去代换实际转子电路。效于转子的电路去代换实际转子电路。所谓所谓“等效等效”是指：是指：u进进行行代代换换后后，转转子子电电路路对对定定子子电电路路的的电电磁磁效效应应不不变。变。u等等效效的的转转子子电电路路的的电电磁磁性性能能（有有功功功功率率、无无功功功功率、铜耗等）必须和实际转子电路一样。率、铜耗等）必须和实际转子电路一样。三相异步电动机的等效电路及相量图一、频率折算(或归算)频率折53 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machineryu转差率为转差率为s的异步电动机转子电路频率：的异步电动机转子电路频率：u转子静止时转子静止时s=1；则转子频率等于定子频率。；则转子频率等于定子频率。u频率折算既是用静止的转子代替旋转的转子。频率折算既是用静止的转子代替旋转的转子。u频率折算后，磁势平衡不变，即转子电流不变。频率折算后，磁势平衡不变，即转子电流不变。转差率为s的异步电动机转子电路频率：转子静止时s=1；则转子54 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machineryu转子不动，转子电阻为转子不动，转子电阻为 的异步的异步电动机的转子电流，和转子以转差率电动机的转子电流，和转子以转差率s s旋转的，转子电旋转的，转子电阻为阻为R2的异步电动机转子电流相等。的异步电动机转子电流相等。u频率折算的方法：给转子绕组电阻中，计入一个附频率折算的方法：给转子绕组电阻中，计入一个附加电阻，加电阻，即可以把原来旋转的转子看成静止的即可以把原来旋转的转子看成静止的转子。转子。推论：推论：转子不动，转子电阻为55 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery等效图等效图等效图56 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machineryu不论静止或者旋转的转子，其转子磁势总以同步转速不论静止或者旋转的转子，其转子磁势总以同步转速旋转，即转子磁势的转速不变，大小相位又没有变，故旋转，即转子磁势的转速不变，大小相位又没有变，故电机的磁势平衡依然维持。电机的磁势平衡依然维持。u静止的转子不再输出机械功率，即电机的功率平衡中静止的转子不再输出机械功率，即电机的功率平衡中少了一大块机械功率。少了一大块机械功率。u静止的转子中多了一个附加电阻，而电流没有变，所静止的转子中多了一个附加电阻，而电流没有变，所以多了一个电阻功率。以多了一个电阻功率。u附加电阻上消耗的电功率等于电机输出的机械功率。附加电阻上消耗的电功率等于电机输出的机械功率。对频率折算的讨论对频率折算的讨论不论静止或者旋转的转子，其转子磁势总以同步转速旋转，即转子磁57 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery二、绕组折算二、绕组折算用绕组（用绕组（m1、N1、kw1）等效替代绕组）等效替代绕组（m2、N2、kw2）替代的原则是：替代的原则是：l磁势平衡不变磁势平衡不变 l功率平衡不变功率平衡不变 u电流折算：根据磁势不变：电流折算：根据磁势不变：二、绕组折算用绕组（m1、N1、kw1）等效替代绕组（m2、58 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machineryu 电势折算：磁通应不变电势折算：磁通应不变u 阻抗折算：功率不变阻抗折算：功率不变漏电抗可同样方法折算漏电抗可同样方法折算电势折算：磁通应不变阻抗折算：功率不变漏电抗可同样方法折59 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machineryu经过频率折算和绕组折算后异步电动机的方程式经过频率折算和绕组折算后异步电动机的方程式u折算后转子电路方程式：折算后转子电路方程式：三、折算后的方程式和等效电路三、折算后的方程式和等效电路折算后的方程式折算后的方程式经过频率折算和绕组折算后异步电动机的方程式折算后转子电路方程60 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery等效图等效图等效图61 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery等效电路等效电路等效电路62 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machineryT形形等等效效电电路路由基本方程得出如下的由基本方程得出如下的T型等效路。型等效路。XmRmR1T形等效电路由基本方程得出如下的T型等效路。XmRmR163 College of Mechanical and Electrical Engineering College of Mechanical and Electrical Engineering,HLJUHLJU电机学电机学 Electric machinery Electric machinery型型简简化化等等效效电电路路型简化等效电路64 Co