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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机电系,*,第五章 异步电机（二）,三相异步电动机运行原理及单相异步电动机,第一节 三相异步电动机运行时的电磁过程,一、,异步电动机负载时的物理情况,当三相异步电动机的定子绕组接到对称三相电源时，定子绕组中就通过三相交流电流。若不计谐波和齿槽影响，这个对称三相交流电流将在气隙内形成按正弦规律分布、并且以同步转速,n,0,旋转的旋转磁动势,F,1,，由旋转磁动势,F,1,建立旋转的气隙主磁场,B,m,。,这个旋转磁场切割定子、转子绕组，分别在定子、转子绕组内感应出定子电动势和转子电动势。在转子电动势作用下转子回路中有对称三相电流流过。于是，在气隙磁场和转子电流的相互作用下，产生了电磁转矩，转子就顺着旋转磁场的方向转动。,空载的情况下：,n,n,s,I,2,0,当电机带有机械负载后：,nn,s,I,2,增大。,不论转子是绕线型还是笼型，转子磁动势,F,2,都是一种旋转磁动势。,笼型转子的磁动势,（一）,转子磁动势分析,2,机电系,2,、,F,2,转速的大小,如果相序为,A-B-C,的异步电动机定子电流所产生的旋转磁场按逆时针方向旋转，因为,n,n,0,，则转子电流相序为,a,-,b-c,。则转子磁动势,F,2,的旋转方向也按照相序,a-,b-c,，即：按逆时针方向。,1,、转子磁动势,F,2,的旋转方向,转子绕组内感应电动势和电流的频率为,f,2,为转差频率，转子电流形成的,转子磁动势,F,2,的旋转方向与,F,1,的旋转方向相同，它相对于转子的转速为,n,，而相对于定子的转速为,n,+,n,=,n,s,3,机电系,（二）,磁动势平衡,转子磁动势,F,2,与定子磁动势,F,1,相对静止，得到合成磁动势,F,1,+,F,2,负载时,空载时,电动机从空载到负载，定子绕组的感应电动势的变化很小，差不多和电源电压相平衡。所以，可以近似认为,于是,4,机电系,两极异步电动机的定子、转子绕组示意图,负载时定子、转子磁动势和电流的相矢图,5,机电系,（三）,电磁关系,有效值,异步电动机的负载运行时的电磁关系,相量表达式,定、转子的漏磁通在各自绕组中感应产生漏电动势,6,机电系,二、基本方程式,（一）,磁动势平衡方程式,式中,m,1,、,m,2,为定子、转子的相数；,I,m,为对应于励磁磁动势的励磁电流。,励磁电流,负载电流,令,则,异步电动机的电流比,7,机电系,（二）,电动势平衡方程式,R,为转子电阻的外加电阻,Z,m,为表征铁心磁化特性和铁耗的一个综合参数，称为励磁阻抗；,X,m,称为励磁电抗；,R,m,为反映铁耗的励磁电阻。,定子漏电抗,转子漏电抗,因此,8,机电系,旋转时异步电动机的电路,异步电动机负载时的基本方程式列出如下,9,机电系,第二节 三相异步电动机的等效电路及相量图,为电动势比,一、,异步电动机的等效电路,（一）,频率归算,频率归算,保持整个电磁系统的电磁性能不变，把一种频率的参数和物理量换算成另一种频率的参数和物理量。在这里，就是用一个具有定子频率而等效于转子的电路去代换实际转子电路。,所谓,“,等效,”,是指：,1,）进行代换后，转子电路对定子电路的电磁效应不变。,2,）等效的转子电路的电磁性能（有功功率、无功功率、铜耗等）必须和实际转子电路一样。,10,机电系,若,R,=0,而静止转子电路中电流,频率归算后的定、转子电路,在附加电阻 上产生的功耗，实质上表征了异步电动机的机械功率,（二）,绕组归算,绕组归算后的定、转子电路,由转子磁动势不变,11,机电系,由转子总的视在功率不变,式中,由转子铜耗和漏磁通储能不变,12,机电系,（三）,异步电动机,的等效电路,经过归算后，定子、转子的电动势方程式,磁动势方程式,励磁支路的电动势方程式,13,机电系,几种异步电动机的典型运行情况,1,、空载运行,2,、额度负载下运行,转子电路基本上是电阻性的，功率因数较高。,3,、起动时的情况,附加电阻为零，起动电流很大，功率因数较低。,4,、异步发电运行,转差率为负，附加电阻也为负值。表示从转子轴上输入（而不是输出）机械功率。,14,机电系,5,、电磁制动状态运行,，附加电阻为负值，表示从转子轴上输入（而不是输出）机械功率。,异步电机近似等效电路,二、异步电动机的相量图,异步电动机的相量图,15,机电系,异步电动机近似等效电路的相量图,例,5-1,一台,2,对极的三相异步电动机，有关数据如下：,定子绕组为三角形接法，试求额定负载时的定子电流、转子电流、励磁电流、功率因数、输入功率和效率。,解,16,机电系,（,1,）用,T,形等效电路计算,设 ，定子电流,定子线电流有效值,17,机电系,定子功率因数,定子输入功率,转子电流 和励磁电流,效率,18,机电系,（,2,）用近似等效电路计算,负载支路阻抗,励磁支路阻抗,转子电流（即负载电流）,励磁电流,19,机电系,定子电流,定子线电流有效值,定子功率因数,定子输入功率,效率,20,机电系,能量转换关系,功率关系,第三节 三相异步电动机的功率和转矩,一、功率转换过程,二、功率方程式,式中，,U,1,定子相电压；,I,1,定子相电流；,定子功率因数角；,转子功率因数角；,21,机电系,总机械功率,三、转矩方程式,旋转磁场对转子做功的物理情况,式中,电动机输出的机械转矩；,机械损耗转矩；,附加损耗转矩；,空载转矩；,电磁转矩。,22,机电系,四、电磁转矩公式,转矩常数,例,5-2,根据,例,5-1,中的数据，还知道电动机的机械损耗,，额定负载时的附加损耗 ，试计算各种功率和转矩。,解,定子和转子的铜耗、及定子铁耗,23,机电系,同步角速度,转子机械角速度,总机械功率,电磁功率,负载制动功率,空载制动功率,电磁转矩,或者,24,机电系,第四节 三相异步电动机的工作特性及其测取方法,一、工作特性的分析,1,、转速特性,2,、定子电流特性,3,、功率因数特性,4,、电磁转矩特性,5,、效率特性,25,机电系,二、工作特性的求取,工作特性的求取,可以用直接负载法，通过做实验求取；也可以利用等效电路进行计算。,第五节,三相异步电动机参数的测定,一、空载试验与励磁参数的确定,1,、空载试验,异步电动机在额定电压、额定频率下，轴上不带任何负载运行。,空载特性曲线,26,机电系,2,、励磁参数与铁耗及机械损耗的确定,曲线,空载时异步电动机的等效电路,27,机电系,二、堵转试验及堵转时参数的确定,堵转时异步电动机的等效电路,异步电动机的堵转特性,28,机电系,第五节 三相异步电动机的转矩与转差率的关系,临界转差率,s,m,最大转矩,29,机电系,第六节 单相异步电动机,单相供电,一相断开,一、由单相电源供电的异步电动机的运行,单相异步电动机的工作原理,单相异步电动机特性：,1,）电动机静止时，合成转矩为零，电动机无起动转矩；,2,）若外力拖动电动机正向或反向转动，撤去外力后，电动机将继续加速到接近同步转速。,30,机电系,椭圆形旋转磁场的矢量表示,则每极脉振磁通为,设脉振磁场按正弦发布,式中，,为极距；,l,为定子铁心长度。,31,机电系,二、单相异步电动机的主要类型和起动方法,分相式电动机的接线图,分相式电动机的定子示意图,分相式电动机的主绕组和辅助绕组空间上相差,90,电角度，,接在同一单相电源上。在辅助绕组中串入适当的电容、电阻或电感，使两个绕组电流的相位不同。这样就可以在电动机内形成一种旋转磁场，从而产生起动转矩。,1,、分相式电动机,1,）电阻分相电动机,辅助绕组用细铜丝绕制。起动转矩较小，起动电流较大。,32,机电系,2,）电容分相电动机,如果电容选择恰当，电动机辅助绕组中的电流相位超前主绕组电流相位,90,，从而起动转矩较大，起动电流较小。,三相异步电动机作单相运行的接线图,罩极式电动机的磁通相量图,罩极式电动机的结构示意图,2,、罩极式电动机,穿过短路铜环的总磁通是由两部分磁通合成的，,与未穿过铜环部分的磁通,形成一定的相位差。,33,机电系,三、单相异步电动机的用途,日常生活、家用电器、医疗器械以及某些工业装置。,第七节 直线异步电动机,一、工作原理,扁平形直线异步电动机,34,机电系,二、结构形式及其特点,1,、结构形式,（,1,）扁平形,（,2,）管形,（,3,）圆盘形,35,机电系,2,、结构特点,长次级、短初级的形式,第五章 结束,36,机电系,
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