章异步电机的基本理论.ppt

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1、第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性本章要求本章要求n目的要求：目的要求：理解异步电机工作原理，理解异步电机理解异步电机工作原理，理解异步电机的磁路系统，理解转子静止时异步电机的运行，掌的磁路系统，理解转子静止时异步电机的运行，掌握转子旋转时异步电机的运行，掌握异步电动机的握转子旋转时异步电机的运行，掌握异步电动机的功率和转矩平衡关系，掌握异步电动机电磁转矩的功率和转矩平衡关系，掌握异步电动机电磁转矩的计算计算n重点难点：重点难点：转子旋转时异步电机的运行，异步电动转子旋转时异步电机的运行，异步电动机的功率和转矩平衡关系，异步电动机电磁转矩的机的功率和转矩平

2、衡关系，异步电动机电磁转矩的计算计算n考核点：考核点：转子旋转时异步电机的运行，异步电动机转子旋转时异步电机的运行，异步电动机的功率和转矩平衡关系，异步电动机电磁转矩的计的功率和转矩平衡关系，异步电动机电磁转矩的计算算第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n用途：用途：n工业、农业和日常生活工业、农业和日常生活n容量：几瓦几千千瓦容量：几瓦几千千瓦n主要用作电动机，主要用作电动机，90动力来源动力来源9.1 9.1 异步电机的结构及额定值异步电机的结构及额定值 第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性拖动各种生产机械拖动各种生产

3、机械第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性日常生活中日常生活中第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n特征特征n转速与同步速不等转速与同步速不等n定转子没有电的联系定转子没有电的联系n感应电机：能量通过电磁感应传递感应电机：能量通过电磁感应传递第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n分类分类n相数：三相和单相相数：三相和单相n单相异步机可用于家用电器单

4、相异步机可用于家用电器n转子：鼠笼式和绕线式转子：鼠笼式和绕线式n鼠笼式：结构简单、牢固鼠笼式：结构简单、牢固n绕线式：可用于改善启动性能和调速绕线式：可用于改善启动性能和调速第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n优点：优点：n结构简单，制造、使用和维护方便结构简单，制造、使用和维护方便n运行可靠，效率高，价格低廉运行可靠，效率高，价格低廉n异步电动机系列，品种，规格繁多异步电动机系列，品种，规格繁多n应用最广、需求最大应用最广、需求最大第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n缺点：缺点：n转速不易调节转速不易调节n鼠笼式电

5、机的起动性能差鼠笼式电机的起动性能差n异步电机的激磁须由电网供给，功率异步电机的激磁须由电网供给，功率因素滞后，增加系统无功负担因素滞后，增加系统无功负担第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性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。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n定子定子n定子铁芯定子铁芯n硅钢片迭成，各片间绝缘硅钢片迭成，各片间绝缘n定子齿、槽定子齿、槽n

6、定子绕组定子绕组n通常用双层三相对称短距绕组通常用双层三相对称短距绕组n小型电机可用单层绕组小型电机可用单层绕组第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n转子转子n转子铁芯转子铁芯n硅钢片迭成，各片间绝缘硅钢片迭成，各片间绝缘n转子齿、槽转子齿、槽n转子绕组转子绕组n鼠笼式鼠笼式n焊接鼠笼和铸铝鼠笼焊接鼠笼和铸铝鼠笼n线绕式线绕式n对称绕组，相数可以不为三相对称绕组，相数可以不为三相第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n气隙气隙n定、转子之间的间隙，一般用定、转子之间的间隙，一般用表示。异步电机的表示。异步电机的气隙很小，中、

7、小型异步电机气隙很小，中、小型异步电机=0.21.5mm。n为减小激磁电流，气隙应尽可能地小为减小激磁电流，气隙应尽可能地小n气隙应为机械条件所容许的最小值气隙应为机械条件所容许的最小值第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n定子槽形定子槽形n半闭口槽半闭口槽n槽口宽度小于槽宽的一半，适用于散嵌绕组槽口宽度小于槽宽的一半，适用于散嵌绕组n应用于小型电动机应用于小型电动机n优点：可减小主磁路的磁阻以减小激磁电流优点：可减小主磁路的磁阻以减小激磁电流第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n半开口槽半开口槽n槽口的宽度略大于槽宽的一

8、半，简化嵌线槽口的宽度略大于槽宽的一半，简化嵌线n适用于适用于500V以下的中型电动机以下的中型电动机n优点：也可减小主磁路磁阻以减小激磁电流优点：也可减小主磁路磁阻以减小激磁电流第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n开口槽开口槽n槽口的宽度等于槽宽槽口的宽度等于槽宽n适用于适用于500V以上的大中型电动机以上的大中型电动机n优点：优点：易于嵌成形绕组。绕组预制成形，绝易于嵌成形绕组。绕组预制成形，绝缘处理后，整体放入缘处理后，整体放入第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n鼠笼转子槽形鼠笼转子槽形n通常采用半闭口槽通常采用

9、半闭口槽n槽形取决于对起动和运行性能的要求槽形取决于对起动和运行性能的要求n小功率电机采用平行齿小功率电机采用平行齿n槽面积大，转子电阻小，运行性槽面积大，转子电阻小，运行性能好能好第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n功率较大电机采用平行槽功率较大电机采用平行槽n槽面积相对减小，转子电槽面积相对减小，转子电阻增大，起动性能好阻增大，起动性能好第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n凸形凸形槽、刀形槽可进一步提高起动槽、刀形槽可进一步提高起动转矩转矩第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n闭

10、口闭口槽可减小杂散损耗，但漏磁槽可减小杂散损耗，但漏磁较大，功率因素低较大，功率因素低第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n鼠笼转子的制造鼠笼转子的制造n焊接焊接n用铜条焊接成鼠笼状用铜条焊接成鼠笼状n铸铝铸铝n用铝代替铜用铝代替铜n可采用浇铸法或压铸法，将熔化的铝注入转可采用浇铸法或压铸法，将熔化的铝注入转子槽中子槽中n风扇与转子做成一个整体风扇与转子做成一个整体第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n鼠笼转子的结构图鼠笼转子的结构图第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n鼠笼转子的装配图

11、鼠笼转子的装配图第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n线绕转子的结构特点线绕转子的结构特点n与定子有相同极数的对称绕组与定子有相同极数的对称绕组n相数可以与定子不同，通常采用三相星形连接相数可以与定子不同，通常采用三相星形连接n转子上有集电环，与转子绕组相连转子上有集电环，与转子绕组相连n集电环上有一电刷，与外接变阻器相连集电环上有一电刷，与外接变阻器相连n改善起动性能改善起动性能n起动完毕切除外接变阻器起动完毕切除外接变阻器n调节转速调节转速第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n线绕转子的装配图线绕转子的装配图第第9 9

12、章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 异步电动机的铭牌和额定值异步电动机的铭牌和额定值n额定功率额定功率 n额定方式下运行时，轴上输出的机械功率额定方式下运行时，轴上输出的机械功率n额定电压额定电压 n额定方式下运行时，定子绕组应加的线电压额定方式下运行时，定子绕组应加的线电压第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n额定电流额定电流 n额定电压和额定功率运行时，流入定子绕额定电压和额定功率运行时，流入定子绕组的额定线电流组的额定线电流n额定频率额定频率n工业频率为工业频率为 n额定转速额定转速n额定状态运行时的转子转速额定状态运行时的

13、转子转速第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n其他其他n电机的功率因数，相数，接线法电机的功率因数，相数，接线法n外壳防护等级及绝缘等级外壳防护等级及绝缘等级n线绕式异步电机：还标明定子外施额定电线绕式异步电机：还标明定子外施额定电压时转子开路电压及转子额定电流压时转子开路电压及转子额定电流第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 国产电动机简介国产电动机简介nJ，JO系列系列n1953年：中小型三相鼠笼式异步电机年：中小型三相鼠笼式异步电机nJ2，JO2，JO3，JO4系列系列n60年代：年代：E级绝缘，减轻质量和体积级绝缘

14、，减轻质量和体积第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性nY系列系列n80年代：年代：B级绝缘，性能优良，运行可靠级绝缘，性能优良，运行可靠nY2系列系列n90年代：年代：CAD技术，体积更小，效率更高技术，体积更小，效率更高第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n派生系列和专用系列派生系列和专用系列nYR线绕式转子电动机线绕式转子电动机nYX高效率电动机高效率电动机nYA、YB、YF 防爆类异步电动机防爆类异步电动机nYZ 起重及冶金用异步电动机起重及冶金用异步电动机nYD 变极多速异步电动机变极多速异步电动机nYCT 电磁调

15、速异步电动机电磁调速异步电动机第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性nYLJ 力矩异步电动机力矩异步电动机nYQ 高起动转矩异步电动机高起动转矩异步电动机nYH 高转差率异步电动机高转差率异步电动机nYDF 电动阀门异步电动机电动阀门异步电动机nYTD 电梯异步电动机电梯异步电动机nYEZ 锥形转子制动异步电动机锥形转子制动异步电动机第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n新型单相异步机的发展新型单相异步机的发展n单相电阻起动单相电阻起动n单相电容起动单相电容起动n单相电容运转单相电容运转n单相罩极单相罩极第第9 9章章 异步

16、电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性9.2 9.2 三种运行状态三种运行状态 9.2.1 三相异步电机原理三相异步电机原理 异异步步电电机机定定子子绕绕组组接接在在三三相相对对称称交交流流电电网网上上，转转子子绕绕组组对对称称短短路路。定定子子绕绕组组中中流流过过三三相相对对称称电电流流，在在气气隙隙中中将将建建立立基基波波旋旋转转磁磁场场。这这个个基基波波旋旋转转磁磁场场在在短短路路的的转转子子绕绕组组中中感感应应电电动动势势并并产产生生相相应应的的电电流流，该该电电流流与与气气隙隙中中的的旋旋转转磁磁场场相相互互作作用用而而产产生生电电磁磁转转矩矩。第第9 9章章 异步电机

17、的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性相相绕组磁势及其基波绕组磁势及其基波 (见见04旋转磁势旋转磁势)第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性三相合成三相合成磁势及其基波磁势及其基波第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n转差转差 率

18、率ns=(n1-n)n1n同步转速同步转速n1-n1=60f1p n转子转速转子转速n-转子的机械转速转子的机械转速 第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n三种运行方式三种运行方式 当异步电机的负载发生变化时，转子的转当异步电机的负载发生变化时，转子的转差率随之变化，使得转子导体的电势、电流差率随之变化，使得转子导体的电势、电流和电磁转矩发生相应的变化，因此异步电机和电磁转矩发生相应的变化，因此异步电机转速随负载的变化而变动。转速随负载的变化而变动。n电动机运行电动机运行n发电机运行发电机运行n电磁制动电磁制动第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步

19、电机的理论分析与运行特性n电动机运行电动机运行 n n异步电动机转速通常在同步转速以下，异步电动机转速通常在同步转速以下，n电磁力电磁力Fe克服外力克服外力F作功作功nn1 FeFxobDelta n 第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 当转子转速低于旋转磁场转速时转差率当转子转速低于旋转磁场转速时转差率0s n1)，则转差率，则转差率s0。此时转子导体中。此时转子导体中的感应电动势以及电流的有功分量将与电动机状态的感应电动势以及电流的有功分量将与电动机状态时相反，因此电磁转矩的方向将与旋转磁场和转子时相反，因此电磁转矩的方向将与旋转磁场和转子转向两者相反

20、，即电磁转矩为制动性质的转矩。为转向两者相反，即电磁转矩为制动性质的转矩。为使转子持续地以高于旋转磁场的转速旋转。原动机使转子持续地以高于旋转磁场的转速旋转。原动机的驱动转矩必须克服制动的电磁转矩；此时转子从的驱动转矩必须克服制动的电磁转矩；此时转子从原动机输入机械功率，通过电磁感应由定于输出电原动机输入机械功率，通过电磁感应由定于输出电功率，电机处于功率，电机处于发电机发电机状态。状态。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n电磁制动电磁制动n n电磁转矩制止转子的加速电磁转矩制止转子的加速bn1 FeFnxoDelta n 第第9 9章章 异步电机的理论分

21、析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 若由机械或其他外因使转子逆着旋转磁场方向若由机械或其他外因使转子逆着旋转磁场方向旋转旋转(n1。此时转子导体。此时转子导体“切割切割”气隙磁场的相对速度方向与电动机状态时相同，气隙磁场的相对速度方向与电动机状态时相同，故转子导体中的感应电动势和电流的有功分量与电故转子导体中的感应电动势和电流的有功分量与电动机状态时同方向，电磁转矩方向亦相同。但由于动机状态时同方向，电磁转矩方向亦相同。但由于转子转向改变，故对转子而言，此电磁转矩表现为转子转向改变，故对转子而言，此电磁转矩表现为制动转矩。此时电机处于制动转矩。此时电机处于电磁制动电磁制动状态，它一方面状

22、态，它一方面从外界输入机械功率，同时又从电网吸取电功率，从外界输入机械功率，同时又从电网吸取电功率，两者都变成电机内部的损耗。两者都变成电机内部的损耗。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n电机稳定运行时定转子之间的电机稳定运行时定转子之间的作用力（电磁力）作用力（电磁力）拉不断的橡皮筋拉不断的橡皮筋=第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 主磁通和漏磁通主磁通和漏磁通n主磁通主磁通n由基波磁势产生的互磁通，交链着定子绕由基波磁势产生的互磁通，交链着定子

23、绕组和转子绕组组和转子绕组n用用 m表示表示n主要路径：定转子齿、轭，气隙主要路径：定转子齿、轭，气隙n最重要特征：穿过气隙最重要特征：穿过气隙第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n漏磁通漏磁通n除去主磁通以外的磁通除去主磁通以外的磁通,不传递能量不传递能量n定、转子绕组漏磁通只匝链定、转子绕定、转子绕组漏磁通只匝链定、转子绕组本身组本身第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n漏磁通组成漏磁通组成n不穿过气隙的不穿过气隙的n槽漏磁通槽漏磁通n端部漏磁通端

24、部漏磁通n穿过气隙的穿过气隙的n谐波漏磁通，谐波漏磁通，但不产生有用转矩但不产生有用转矩第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 +槽漏磁通槽漏磁通端部漏磁通端部漏磁通第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性谐波磁通全部归于漏磁通谐波磁通全部归于漏磁通谐波电势为全部电势与基波电势之差谐波电势为全部电势与基波电势之差谐波磁通称为差异漏磁通，简称差漏磁通谐波磁通称为差异漏磁通，简称差漏磁通定转子漏磁通均包含定转子漏磁通均包含槽漏磁通槽漏磁通端部漏磁通端部漏磁通谐波漏磁通谐波漏磁通第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理

25、论分析与运行特性 9.3三相异步电机的等效电路三相异步电机的等效电路 转子不动时的异步电机转子不动时的异步电机n电磁物理过程电磁物理过程 假设条件：假设条件：n不考虑漏磁，气隙中只有基波磁通不考虑漏磁，气隙中只有基波磁通n定转子中只有基波电势定转子中只有基波电势n漏电势作用以漏抗上的压降表示漏电势作用以漏抗上的压降表示第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 将异步电动机转轴卡住，转子绕组将异步电动机转轴卡住，转子绕组短路，在定子方施加一三相对称的低短路，在定子方施加一三相对称的低电压，此时异步电动机的运行称为转电压，此时异步电动机的运行称为转子静止时的运行，也

26、称为堵转试验或子静止时的运行，也称为堵转试验或短路试验（相当于变压器做短路实验）短路试验（相当于变压器做短路实验）第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 定子对称三相绕组流过对称的三相电流定子对称三相绕组流过对称的三相电流产生圆形旋转磁动势产生圆形旋转磁动势F1 产生旋转磁场产生旋转磁场同同时切割定子、转子绕组产生三相对称的感应时切割定子、转子绕组产生三相对称的感应电动势电动势转子绕组中出现三相对称的电流转子绕组中出现三相对称的电流转子绕组产生圆形旋转磁动势转子绕组产生圆形旋转磁动势F2 与与F1 同转同转速、同转向，保持相对静止。速、同转向，保持相对静止。实

27、际电机旋实际电机旋转磁场是转磁场是F2 与与 F1 共同作用的结果。共同作用的结果。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 堵转条件下异步电机电磁过程分析堵转条件下异步电机电磁过程分析第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 转子不动时的定、转子回路，转子不动时的定、转子回路，没有电的直接联系。没有电的直接联系。n=0r2x2r1x1E2E1f2=f1f1I1I2U1第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n1=60f1/pf2=n1p/60 =(60f1/p)*p/60 =f1第第9 9章章 异

28、步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性nn0，异步机与变压器类似异步机与变压器类似n定子绕组相当于变压器的原边定子绕组相当于变压器的原边n转子绕组相当于变压器的副边，且短路转子绕组相当于变压器的副边，且短路n区别呢区别呢？第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n电压平衡方程式电压平衡方程式n下标下标1表示定子侧，表示定子侧，2表示转子侧表示转子侧n 为定子的电阻和漏抗为定子的电阻和漏抗n 为为转转子的电阻和漏抗子的电阻和漏抗第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n电磁关系（电磁关系（n=0时时）n电磁关系与变压

29、器类似电磁关系与变压器类似n定转子电流频率相同定转子电流频率相同n转子为多相绕组，流过对称电流，产生转子为多相绕组，流过对称电流，产生旋转磁场旋转磁场第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n转子的旋转磁场速度与定子的相同转子的旋转磁场速度与定子的相同n定转子电流共同产生合成磁场定转子电流共同产生合成磁场n外加电压与感应电势和漏阻抗压降外加电压与感应电势和漏阻抗压降平衡平衡n感应电势感应电势反映反映主磁通的大小主磁通的大小第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n磁势平衡式磁势平衡式第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步

30、电机的理论分析与运行特性 I1L称为定子电流的负载分量。在负载运行时，异步电动机定子电流I1分成Im和I1L两个分量：Im是励磁电流用于建立电机铁心中的主磁通m，I1L是负载分量用于建立磁动势F1L去抵消二次侧磁势F2。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n定转子绕组的磁势定转子绕组的磁势nm1、m2分别为定转子绕组的相数分别为定转子绕组的相数第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n定子绕组和转子绕组必须有相同极数定子绕组和转子绕组必须有相同极数第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n 所得

31、方程里既有电量，又有磁量所得方程里既有电量，又有磁量n 实质是一个电磁混合问题实质是一个电磁混合问题n 处理办法处理办法：n 折算折算，简化关系简化关系，消去磁消去磁量量难点，注意听了！难点，注意听了！第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n折算折算n定义：就是把转子绕组折算到定子定义：就是把转子绕组折算到定子n特征：转子绕组折算到定子后特征：转子绕组折算到定子后n有相同相数有相同相数n有相同匝数有相同匝数n有相同的绕组系数有相同的绕组系数n目的：目的：求得等效电路，简化问题，找出定、求得等效电路，简化问题，找出定、转子边电的联系转子边电的联系n原则：折算前后

32、电机的电磁关系不变原则：折算前后电机的电磁关系不变考点！考点！第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n电流的折算：电流的折算：n转子磁势保持不变转子磁势保持不变 等效转子等效转子 实际转子实际转子电流比电流比第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n电势的折算：电势的折算：n转子视在功率保持不变转子视在功率保持不变第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n阻抗的折算阻抗的折算n保持转子铜耗不变保持转子铜耗不变第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n阻抗的折算阻抗的

33、折算n保持转子无功不变保持转子无功不变第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n归算后的平衡式归算后的平衡式对等效转子列出的量对等效转子列出的量第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n等效电路（一相转子静止时）等效电路（一相转子静止时）第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性转子静止时的运行状况雷同于变压器，转子静止时的运行状况雷同于变压器，有完全类似的等效电路，该问题已解决。有完全类似的等效电路，该问题已解决。要是能找到要是能找到旋转运行旋转运行时各量与时各量与静止运行静止运行的关系就好了！的关

34、系就好了！第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 转子转子转动转动后的异步电机磁场后的异步电机磁场 第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n转子转动后对转子各物理量的影响转子转动后对转子各物理量的影响n转子电势和电流的频率转子电势和电流的频率（转子为参考）（转子为参考）转子旋转时，转子绕组的电势、电流的频率决转子旋转时，转子绕组的电势、电流的频率决定于气隙中的旋转磁场和转子的相对转速。气定于气隙中的旋转磁场和转子的相对转速。气隙中旋转磁场以（隙中旋转磁场以（n1-n）的转速切割转子，故）的转速切割转子，故转子绕组中电势和电流的

35、频率为转子绕组中电势和电流的频率为f2。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 f2亦称为亦称为转差频率转差频率。当转子不转时，。当转子不转时，n=0，s=1，f2=f1。异步电机在作电动机额定运行时，。异步电机在作电动机额定运行时，s值很小，一般在值很小，一般在0.010.04范围内变化。当范围内变化。当f1=50Hz时，时，f2=0.5Hz2Hz，可见此时转子，可见此时转子铁心中主磁通交变的频率很低，转子铁耗很小，铁心中主磁通交变的频率很低，转子铁耗很小，可以忽略不计。可以忽略不计。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n

36、转子基波磁势相对于转子的转速转子基波磁势相对于转子的转速 n转子基波磁势相对于定子的转速转子基波磁势相对于定子的转速 不论转子如何转动转子不论转子如何转动转子基波磁势与定子基波磁势没有相对运动！基波磁势与定子基波磁势没有相对运动！考过若干次了！呵呵考过若干次了！呵呵第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n转子转动后的基本方程转子转动后的基本方程（找关系）（找关系）第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 转子旋转时，定、转子绕组中电流转子旋转时，定、转子绕组中电流频率不同频率不同，故不能将定、转子平衡方程式联立求解。故不能将定、

37、转子平衡方程式联立求解。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性由于异步电机定、转子无电的直接联系，由于异步电机定、转子无电的直接联系，转子只是通过其磁动势转子只是通过其磁动势F2对定子作用，因此对定子作用，因此只要只要保证保证F2不变不变，可以用一个，可以用一个静止的转子静止的转子来来代替旋转的转子代替旋转的转子，而定子方各物理量不发，而定子方各物理量不发生任何变化，即对电网等效生任何变化，即对电网等效-频率归算。频率归算。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n频率折算频率折算n原因：原因：n0时，时，定转子电流频率不同定转

38、子电流频率不同n目的：用等效的转子电路代替实际转子电目的：用等效的转子电路代替实际转子电路，且与定子电路同频率路，且与定子电路同频率n原则：折算后转子电流的大小和相位不变，原则：折算后转子电流的大小和相位不变，即损耗、功率不变即损耗、功率不变n归算对定子回路没有影响归算对定子回路没有影响第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 上式告诉我们，不能简单地将旋转的转子堵上式告诉我们，不能简单地将旋转的转子堵住，而应在转子回路中串入一个住，而应在转子回路中串入一个(1-s)R2/s的电的电阻，使得回路电阻变为阻，使得回路电阻变为R2/s，再将其堵转，这样，再将其堵转，

39、这样才能保证才能保证I2=I2s。上述分析说明，转子回路中串。上述分析说明，转子回路中串入一个入一个(1-s)R2/s的模拟电阻并堵转起来，与原旋的模拟电阻并堵转起来，与原旋转的转子相比，转的转子相比，F2不变，这种变换称为不变，这种变换称为频率折算频率折算。最令人费解的方程最令人费解的方程第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性电流频率的变化：电流频率的变化：第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n折算前后的变化：用折算前后的变化：用r2/s代替代替r2第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性经

40、过频率折算，用经过频率折算，用等效的静止的等效的静止的转子来代替转子来代替原来旋转的转子原来旋转的转子 第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性转动时的电路转动时的电路E1E2sf2=sf1m2,N2,kw2m1,N1,kw1U1I1I2nr2x2sr1x1f1第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性E1E2f2=f1m2,N2,kw2m1,N1,kw1U1I1I2n=0r2x2r1x1f1r2(1-s)/s频率归算后的电路频率归算后的电路第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性频率折算的物理意义频

41、率折算的物理意义频率折算：频率折算：将转动的转子等效为不转将转动的转子等效为不转 的转子的转子折算后，转子回路中增加了一个电阻，折算后，转子回路中增加了一个电阻，即模拟电阻：即模拟电阻：模拟电阻应反映电机的转动模拟电阻应反映电机的转动模拟电阻电功率为模拟电阻电功率为 ，模拟，模拟了轴上的机械功率了轴上的机械功率第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性9.4 等效电路及相量图参数等效电路及相量图参数目的：目的：找出定转子各量间的电的联系。找出定转子各量间的电的联系。思路：思路：频率折算，旋转转子频率折算，旋转转子=静止转子静止转子 绕组折算，静止转子绕组折算，静止

42、转子=等效转子等效转子革命成功分了两步走。革命成功分了两步走。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性9.4.1 频率折算频率折算 目的：目的：为了简化计算，便于导出统一的等效电路。为了简化计算，便于导出统一的等效电路。方法：方法：用一个静止的转子来代替旋转的转子用一个静止的转子来代替旋转的转子。条件：条件：折算前后磁动势折算前后磁动势F2不变；不变；折算前后折算前后 转转子的各种功率不变。子的各种功率不变。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性转动转子各物理量(f2)静止转子各物理量(f1)I2sE2sR2X2sI2E2R2X

43、2第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性9.4.2 绕组折算绕组折算目的：目的：为了简化计算，便于导出统一的等效电路。为了简化计算，便于导出统一的等效电路。方法：方法：把转子绕组折算到定子侧。用一个相数为把转子绕组折算到定子侧。用一个相数为m1、匝数为、匝数为N1、绕组系数为、绕组系数为kW1(与定子相同的与定子相同的)的的等效转子绕组来替代原来的转子绕组等效转子绕组来替代原来的转子绕组。条件：条件：折算前后磁动势折算前后磁动势F2不变；不变；折算前后折算前后 转转子的各种功率不变。子的各种功率不变。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分

44、析与运行特性 对异步机进行了频率归算后，因定转子频对异步机进行了频率归算后，因定转子频率不同而发生的问题解决了，但还不能把定转率不同而发生的问题解决了，但还不能把定转子电路联系起来，因子电路联系起来，因 所以还要象变压器的处理方法一样，进行所以还要象变压器的处理方法一样，进行绕组归算，才能得出两个电路有电的联系的等绕组归算，才能得出两个电路有电的联系的等效电路。所谓绕组的归算，就是人为的用一个效电路。所谓绕组的归算，就是人为的用一个相数，匝数以及绕组系数和定子一样的绕组去相数，匝数以及绕组系数和定子一样的绕组去代替原来的转子绕组，在折算中必须保证归算代替原来的转子绕组，在折算中必须保证归算前后

45、转子的电磁效应不变。前后转子的电磁效应不变。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性由转子磁势不变 得出归算后转子电流 由电势与匝数和绕组系数成正比 第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 E1和E2是等电位点，就可以将定转子电路连接起来。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性1 电流的折算：除以电流的折算：除以Ki2 电势的折算：乘以电势的折算：乘以Ke3 阻抗的折算：阻抗的折算：乘以乘以Ke Ki第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性转子各物理量的折算折算后

46、的方程式组第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性各参数均为每相值！各参数均为每相值！必考！必考！第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性相量图相量图ImI1-I2 m 1E2=E1I2r2(1-s)/sI2r2jI2x2I2 2-E1I1r1jI1x1U1第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n等效电路及简化等效电路及简化n计算电机电流、功率、功率因数、效率计算电机电流、功率、功率因数、效率及转矩及转矩n等效电路包含六个参数

47、，可由空载和短等效电路包含六个参数，可由空载和短路试验求得路试验求得第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n为简化计算，可将为简化计算，可将T形等效电路进行简化形等效电路进行简化n由于异步机激磁电流相对较大，由于异步机激磁电流相对较大，简化与变压器略有不同简化与变压器略有不同第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n修正系数修正系数:n异步电机中，异步电机中，第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n转子电流转子电流 r1x1c1r2c1x2-I2c1r2(1-s)/sU1求转子电流的较准确近似电

48、路求转子电流的较准确近似电路第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性定子电流定子电流第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性求定子电流的较准确近似等效电路求定子电流的较准确近似等效电路U1c1r1c1x1c12r2c12x2-I2/c1c12r2(1-s)/sr1+rmx1+xmImI1第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性异步电动机的简化等效电路异步电动机的简化等效电路U1r1x1r2x2-I2r2(1-s)/sr1+rmx1+xmImI1容量较大的电机，容量较大的电机，第第9 9章章 异步电机

49、的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性9.5 功率、转矩平衡方程功率、转矩平衡方程(重点重点)l 输入到三相异步机的电功率输入到三相异步机的电功率U1，I1：定子绕组的每相值：定子绕组的每相值：U1，I1间的夹角间的夹角第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性l 输入功率的一小部分转化为定子铜耗输入功率的一小部分转化为定子铜耗l 输入功率的一小部分转化为定子铁心输入功率的一小部分转化为定子铁心 损耗，忽略转子铁心损耗损耗，忽略转子铁心损耗第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性l 输入功率扣除定子铜耗和定子铁耗后，输入功

50、率扣除定子铜耗和定子铁耗后，其余部分是经由气隙，传递到转子的功其余部分是经由气隙，传递到转子的功 率，称为电磁功率。率，称为电磁功率。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性l 输入到转子的电磁功率有一部分转化为输入到转子的电磁功率有一部分转化为 转子铜耗。转子铜耗。l电磁功率扣除转子铜耗后转化为模拟电电磁功率扣除转子铜耗后转化为模拟电 阻功率。阻功率。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性l 模拟电阻功率扣除机械损耗和附加损耗模拟电阻功率扣除机械损耗和附加损耗 得到电机轴上输出机械功率得到电机轴上输出机械功率P2。l 转子铜耗