异步电机（3）运行原理

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1、第十六章三相异步电动机的运行原理第十六章三相异步电动机的运行原理第三篇第三篇 异步电机异步电机概述转子静止时的异步电动机转子旋转时的异步电动机笼型转子的极数、相数和匝数异步电动机的参数测定主要内容三相异步电动机的运行原理m1()Fn16.2 转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、二、转子绕组短路转子绕组短路转子被外力固定不动，相当于调压器副边短路，称为异步电动机的堵转。11()If11()F n定、转子基波磁动势同转向、同转速旋转，两者相对静止12mFFF(一)磁动势分析定子三相转子三相21()If21()F n磁动势平衡：111mm4222wwkmFIp111114222wwkm

2、FIp222224222ww kmFIp16.2 转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、二、转子绕组短路转子绕组短路 与 空间电角度为(90+),和转子的具体位置()无关。定、转子之间没有电路上的联系，转子对定子的影响是通过转子磁动势的作用实现的。转子a相相轴的位置不影响磁动势的分析结果，为简便，将定、转子相轴与时间轴重合。时空相矢图：时空相矢图：1）定子A相相轴与时轴重合，转子a相相轴在定子A相相轴前02FB2016.2 转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、二、转子绕组短路转子绕组短路时空相矢图：时空相矢图：2）定子A相相轴、转子a相相轴与时轴重合16.2 转子静止

3、时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、二、转子绕组短路转子绕组短路电流形式的磁动势关系和电流比：定子电流由激磁分量和负载分量组成；前者产生气隙磁密；后者产生的磁动势用来抵消转子磁动势，消除转子磁动势对气隙主磁通的影响。11221112112m424242222222wwwwkw kwkmmmIIIppp21miIIIk12mIII111i222wwm wkkm w k电流比：1m2m1L()IIIII 16.2 转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、二、转子绕组短路转子绕组短路mF1m()B2E1E1E11 1UI r与平衡(二)电动势分析1I1F定子三相转子三相2I2F22E

4、2 2I r与平衡16.2 转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、二、转子绕组短路转子绕组短路(二)电动势分析111m4.44wEjfwk 12eEEk11 1EjI x222EjI x111 11 1111UEI rjI xEI Z 22 22222EI rjI xI Z漏抗物理意义：任一相的漏抗由三相决定。定子漏抗是由定子三相对称电流联合产生的定子漏磁通在定子每一相中引起的电抗；转子漏抗是由转子三相对称电流联合产生的转子漏磁通在转子每一相中引起的电抗；16.2 转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、二、转子绕组短路转子绕组短路(三)转子绕组的归算111 11 111

5、1UEI rjI xEI Z 22 22222EI rjI xI Z定、转子简仅有磁的联系，没有电路上的直接联系。要进行归算：用一个等效的转子（相数为m1，有效匝数为w1kw1）代替实际的转子，同时，保持电磁关系和能量转换关系不变。16.2 转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、二、转子绕组短路转子绕组短路(三)转子绕组的归算归算的条件：1）主磁通不变；2）转子磁动势不变；3）转子有功损耗和无功功率不变。1、电动势的归算1122mm22e2111112222 4.444.44wwwwwkEEEEk EEf wkf w kw k 2、电流的归算112212222222111i2224

6、24211 2222wwwwwkw kmmIFIIIIm wkppkm w k16.2 转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、二、转子绕组短路转子绕组短路(三)转子绕组的归算3、阻抗的归算2222212 22 2 222ei 2z 212zei222221222 2222ei2z212 ()()mIm I rm I rrrk k rk rmIkk kmIm I xm I xxrk k xk xmI 阻抗比16.2 转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、二、转子绕组短路转子绕组短路(四)归算后的方程式、相量图和等效电路1、方程式111111111mm12m122222()

7、()UEI rjxEI ZEIZIIIEEEIrjx 16.2 转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、二、转子绕组短路转子绕组短路(四)归算后的方程式、相量图和等效电路2、相量图12EE22jI x 2I2 2I r mI2I1I1E1 1jI x1U1 1I rm16.2 转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、二、转子绕组短路转子绕组短路3、等效电路(四)归算后的方程式、相量图和等效电路16.2 转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、二、转子绕组短路转子绕组短路讨论：1）转子静止、转子绕组开路，转子无反磁动势，定子电流很小，U1E14.44f1W1kw1m

8、,m决定于外加电源电压的大小。2）转子静止、转子绕组短路，转子有电流，有反磁动势，定子电流很大，抵消反磁动势。U1I1(Z1+Z2)2I1Z1 2E,m为空载时的一半。3）x1*x2*=0.080.12，I1*U1*/(x1*+x2*)=1/(0.160.24)=47。堵转实验一般在降压情况下进行。16.2 转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理一、一、磁动势分析磁动势分析11()If11()F n(一)转子电流的频率定子三相转子三相2s(?)I2(?)F11112112()606060 0.02 0.05 1 2.5Hz Npnp nnnn pnfsfnsf(二)转子磁动势相对于转子

9、的速度21216060fsfnsnnpp 16.2 转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理一、一、磁动势分析磁动势分析(三)转子磁动势相对于定子的速度1221111nnnnnsnnnnnn 不论转子静止还是旋转，定、转子基波磁动势都以同步转速相当于定子旋转，两者相对静止，这是各类旋转电机产生平均转矩，实现机电能量转换的必要条件之一。16.2 转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、二、电动势分析电动势分析m1()F n1m()B2s2()Ef11()Ef1E11 1UI r与平衡11()I f11()F n定子三相转子三相2s2()I f21()F n22sE2 2I r与平

10、衡16.2 转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、二、电动势分析电动势分析22s222122222s2s22221224.44(4.44)2(2)swmwmssEEf w ksf w ksEEsEjI xxf Lsf Lsx 11111111()UEIrjxEI Z 2222sssEIrjx2222sssEIrjx16.2 转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、二、电动势分析电动势分析16.2 转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理三、三、转子的频率归算转子的频率归算等效静止转子等效静止转子等效条件：转子电流大小和相位不变等效条件：转子电流大小和相位不变等效静止

11、时等效静止时旋转时旋转时22222222222()sssEsEIrxrsx2222EIRX222221rsRrrsssxXxs数值关系数值关系:16.2 转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理三、三、转子的频率归算转子的频率归算等效静止转子等效静止转子222122222 ()()ErIfEIjxrsjxs频率为或相数和匝数相数和匝数归算后归算后2222()rEIjxs16.2 转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理四、四、基本方程式、相量图和等效电路基本方程式、相量图和等效电路基本方程式基本方程式:11111mm12m222212111mj4.44wUEI ZEIZIIIrEI

12、xsEEjf wk 16.2 转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理四、四、基本方程式、相量图和等效电路基本方程式、相量图和等效电路相量图相量图:12EE22jI x 2I22rIsmI2I1I1E1 1jI x1U1 1I rm16.2 转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理四、四、基本方程式、相量图和等效电路基本方程式、相量图和等效电路T型等效电路型等效电路:16.2 转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理四、四、基本方程式、相量图和等效电路基本方程式、相量图和等效电路准确变换等效电路基本方程式准确变换等效电路基本方程式:1112m1212121m211mm1m()

13、UUICZCZC ZUIZCZIIIUUICZZZ1m2221222121 ZCZrZjxsUIICZC ZC16.2 转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理四、四、基本方程式、相量图和等效电路基本方程式、相量图和等效电路准确变换等效电路准确变换等效电路:（小容量）（小容量）11mm1m;11.031.08 1 rx rxxCx16.2 转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理四、四、基本方程式、相量图和等效电路基本方程式、相量图和等效电路简化等效电路简化等效电路:（大容量）（大容量）C=1三相异步电动机的运行原理(总结）1）运行时，异步电动机近似于一台带纯电阻负载的变压器。n=0,s=1时，相当于一台副边短路的变压器；空载时，s 0，r2/s 趋于无穷大，转子相当于开路，定子电流基本为激磁电流，功率因数很低。2）异步电机可以看作一台广义的变压器，不仅可以变换电压、电流、频率、相位和相数，而且可以实现机电能量变换。r2(1-s)/s为机械功率的等效电阻。3）机械负载的变化由s的变化来体现。P2(机)T2 n s E2s I2s I1 P1(电)达到新的平衡 TM达到转矩平衡 4）异步电机功率因数总是滞后的，吸收感性无功。5）异步电机与变压器虽具有形式相同的等效电路，但参数相差较大。如：xm异*x变*