东北电力大学电机学讲义第10章.ppt

东北电力大学东北电力大学第第10章章 三相异步电动机的运行分析三相异步电动机的运行分析 三相异步电机的定子和转子之间只有磁的耦合，三相异步电机的定子和转子之间只有磁的耦合，没有电的直接联系，它是靠电磁感应作用，实现定、没有电的直接联系，它是靠电磁感应作用，实现定、转子之间的能量传递的。转子之间的能量传递的。异步电机与变压器内部的电磁关系是相通的。所异步电机与变压器内部的电磁关系是相通的。所以，借助变压器的基本工作原理来研究异步电机是合以，借助变压器的基本工作原理来研究异步电机是合理而且有效的。理而且有效的。分析变压器内部电磁关系的三种基本方法也同样分析变压器内部电磁关系的三种基本方法也同样适用于异步电动机。适用于异步电动机。东北电力大学东北电力大学10.1 转子不转时的异步电动机转子不转时的异步电动机 一般异步电动机转子总是旋转的，转子不动是一般异步电动机转子总是旋转的，转子不动是它的一种特殊情况，即电机处于堵转状态。此时，它的一种特殊情况，即电机处于堵转状态。此时，异步电动机的运行方式与变压器二次侧短路时的运异步电动机的运行方式与变压器二次侧短路时的运行状态非常相似。其定子侧相当于变压器的一次侧，行状态非常相似。其定子侧相当于变压器的一次侧，转子侧相当于变压器的二次侧，变压器的二次侧和转子侧相当于变压器的二次侧，变压器的二次侧和异步电机的转子侧电动势、电流都是电磁感应产生异步电机的转子侧电动势、电流都是电磁感应产生的。其不同之处在于，异步电机三相合成磁动势为的。其不同之处在于，异步电机三相合成磁动势为旋转磁动势，变压器为脉动磁动势；异步电机定、旋转磁动势，变压器为脉动磁动势；异步电机定、转子之间有气隙，空载励磁电流较大，而变压器一、转子之间有气隙，空载励磁电流较大，而变压器一、二次绕组之间磁路无气隙，空载励磁电流较小；异二次绕组之间磁路无气隙，空载励磁电流较小；异步电机的绕组是分布绕组，而变压器的绕组为集中步电机的绕组是分布绕组，而变压器的绕组为集中绕组。绕组。东北电力大学东北电力大学 转子绕组开路时，转子回路没有电流，不转子绕组开路时，转子回路没有电流，不产生磁动势。此时，电机气隙中的磁动势只有产生磁动势。此时，电机气隙中的磁动势只有定子磁动势定子磁动势 ，因此称其为励磁磁动势，相，因此称其为励磁磁动势，相应的定子电流应的定子电流 称为励磁电流。称为励磁电流。1 1、励磁磁动势、励磁磁动势一、转子绕组开路时的三相异步电动机一、转子绕组开路时的三相异步电动机 东北电力大学东北电力大学2 2、主磁通和定子漏磁通、主磁通和定子漏磁通 通过气隙同时交链定子和转子绕组的磁通称为主通过气隙同时交链定子和转子绕组的磁通称为主磁通，不交链转子绕组只交链定子绕组的磁通称为定磁通，不交链转子绕组只交链定子绕组的磁通称为定子绕组漏磁通。漏磁通主要有槽部漏磁通和端部漏磁子绕组漏磁通。漏磁通主要有槽部漏磁通和端部漏磁通。通。东北电力大学东北电力大学3 3、感应电动势、感应电动势 定、转子一相感应电动势有效值的比值，称定、转子一相感应电动势有效值的比值，称为电动势比，用为电动势比，用 表示。表示。东北电力大学东北电力大学 4 4、等效电路等效电路 图图101 转子绕组开路时异步电机等效电路转子绕组开路时异步电机等效电路 东北电力大学东北电力大学 定子绕组中流过三相对称电流，建立旋转磁动定子绕组中流过三相对称电流，建立旋转磁动势。该磁场同时切割定子和转子绕组，并感应电动势。该磁场同时切割定子和转子绕组，并感应电动势。因为转子绕组闭合，转子绕组中有电流流过，势。因为转子绕组闭合，转子绕组中有电流流过，转子电流建立转子旋转磁动势。转子旋转磁动势的转子电流建立转子旋转磁动势。转子旋转磁动势的旋转方向与定子的旋转磁动势相同。旋转方向与定子的旋转磁动势相同。二、转子绕组短路且堵转时的异步电机二、转子绕组短路且堵转时的异步电机1、转子堵转时物理情况、转子堵转时物理情况图图102 转子堵转时的定、转子电路转子堵转时的定、转子电路 东北电力大学东北电力大学图图10103 3三相异步电机转子堵转时的电磁关系示意图三相异步电机转子堵转时的电磁关系示意图 东北电力大学东北电力大学2、电压平衡方程式、电压平衡方程式 3、磁动势平衡方程式、磁动势平衡方程式 东北电力大学东北电力大学4 4、转子绕组的折算、转子绕组的折算(1)转子电流的折算(2)转子电动势的折算 东北电力大学东北电力大学(3)转子每相阻抗的折算同理可得：东北电力大学东北电力大学10.2 转子旋转时三相异步电机的运行转子旋转时三相异步电机的运行一、转子旋转时的物理情况一、转子旋转时的物理情况图图10104 4三相异步电机转子旋转时的电磁关系示意图三相异步电机转子旋转时的电磁关系示意图 东北电力大学东北电力大学二、转子绕组的各电磁量二、转子绕组的各电磁量1.转子绕组电动势频率2.转子绕组感应电动势3.转子绕组漏抗 东北电力大学东北电力大学4.转子绕组的电流5.转子绕组功率因数 东北电力大学东北电力大学三、磁动势平衡关系三、磁动势平衡关系1.定子磁动势2.转子磁动势3.磁动势平衡方程式四、电压平衡方程式四、电压平衡方程式 东北电力大学东北电力大学图图105 频率折算的等效电路频率折算的等效电路(a)频率折算前异步电机等效电路；频率折算前异步电机等效电路；(b)频率折算后异步电机等效电路频率折算后异步电机等效电路五、频率的折算五、频率的折算 东北电力大学东北电力大学六、异步电机的等效电路六、异步电机的等效电路1.“T”型等效电路图图106 异步电机异步电机“T”型等效电路型等效电路 东北电力大学东北电力大学2.“”型等效电路图图107 异步电机的异步电机的“”型等效电路型等效电路 东北电力大学东北电力大学3.简化等效电路图图108 异步电机的简化等效电路异步电机的简化等效电路 东北电力大学东北电力大学七、异步电机的相量图七、异步电机的相量图 东北电力大学东北电力大学 利用异步电动机等效电路计算时，需要知利用异步电动机等效电路计算时，需要知道电动机的参数，与变压器类似，异步电动机道电动机的参数，与变压器类似，异步电动机的参数也可以通过空载试验和短路试验得到。的参数也可以通过空载试验和短路试验得到。10.3 10.3 三相异步电动机的参数测定三相异步电动机的参数测定 东北电力大学东北电力大学一、空载试验一、空载试验 利用异步电动机的空载试验可以测量励磁参利用异步电动机的空载试验可以测量励磁参数，包括励磁电阻、励磁电抗和励磁阻抗，以及数，包括励磁电阻、励磁电抗和励磁阻抗，以及铁耗和机械损耗。铁耗和机械损耗。图图1010 异步电动机的空载特性异步电动机的空载特性 东北电力大学东北电力大学 图图1011 曲线曲线 东北电力大学东北电力大学参数参数计计算：算：东北电力大学东北电力大学 利用异步电动机的短路试验可以测量电机的利用异步电动机的短路试验可以测量电机的短路阻抗、短路电阻、短路电抗，还可以确定起短路阻抗、短路电阻、短路电抗，还可以确定起动转矩与起动电流。动转矩与起动电流。二、二、短路试验短路试验图图1012 异步电动机的短路特性异步电动机的短路特性 东北电力大学东北电力大学参数参数计计算：算：东北电力大学东北电力大学10.4 鼠笼转子参数鼠笼转子参数 一、转子的极数一、转子的极数 鼠笼转子的极对数和定子的磁极对数相等。东北电力大学东北电力大学二、转子的相数二、转子的相数 如果转子导条数 不能被极对数 整除，则转子相数 如果转子导条数 能被极对数整除，则转子相数转子各相之间的相位角为:东北电力大学东北电力大学三、转子每相匝数及绕组系数三、转子每相匝数及绕组系数 四、导条及端环中电流四、导条及端环中电流 东北电力大学东北电力大学五、转子参数五、转子参数