電機(jī)拖動基礎(chǔ)異步電動機(jī)原理

1、電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、價格異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、價格 低廉、運(yùn)行可靠、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行效率高且低廉、運(yùn)行可靠、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行效率高且 適用性強(qiáng)，但功率因數(shù)較低，用于調(diào)速系統(tǒng)適用性強(qiáng)，但功率因數(shù)較低，用于調(diào)速系統(tǒng) 時控制方式復(fù)雜時控制方式復(fù)雜 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 7.1 異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)、工作原理異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)、工作原理 7.1.1 三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu) p三相異步電動機(jī)主要是由三相異步電動

2、機(jī)主要是由定子定子和和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子兩部分組成。兩部分組成。 p根據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可以分為：根據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可以分為：繞線式繞線式和和鼠籠式鼠籠式 p異步電動機(jī)的定子異步電動機(jī)的定子 n機(jī)座機(jī)座 n定子鐵心定子鐵心用用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成厚的硅鋼片疊壓而成 n定子繞組定子繞組用絕緣的銅（或鋁）導(dǎo)線繞成用絕緣的銅（或鋁）導(dǎo)線繞成 p異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子 n轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心用用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成厚的硅鋼片疊壓而成 n轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組繞線式轉(zhuǎn)子、鼠籠式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子、鼠籠式轉(zhuǎn)子相間短路相間短路 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸支撐轉(zhuǎn)子鐵心的作用支撐轉(zhuǎn)子鐵心的作用 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)

3、械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 1. 定子定子 (1) 定子鐵心：屬于電機(jī)磁路，用于嵌放定子繞組，采用導(dǎo)定子鐵心：屬于電機(jī)磁路，用于嵌放定子繞組，采用導(dǎo) 磁性能良好、比損耗小的磁性能良好、比損耗小的0.5mm厚低硅鋼片疊成。厚低硅鋼片疊成。 定子鐵心硅鋼片定子鐵心硅鋼片 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) (2) 定子繞組：屬于電機(jī)電路部分，用絕緣導(dǎo)線制成的三相定子繞組：屬于電機(jī)電路部分，用絕緣導(dǎo)線制成的三相 對稱繞組。小型異步電機(jī)繞組用圓導(dǎo)線繞成，低壓中型異步對稱繞組。小型異步電機(jī)繞組用圓導(dǎo)線繞成，低壓中型異步 電機(jī)繞組為成型

4、線圈，高壓大中型異步電機(jī)繞組是用絕緣帶電機(jī)繞組為成型線圈，高壓大中型異步電機(jī)繞組是用絕緣帶 包扎并浸漆處理過的成型線圈。包扎并浸漆處理過的成型線圈。 (3) 機(jī)座：用于固定和支撐定子鐵心，由鑄鐵或鑄鋼制成。機(jī)座：用于固定和支撐定子鐵心，由鑄鐵或鑄鋼制成。 (4) 端蓋：用于支持轉(zhuǎn)子和防護(hù)外物侵入，由鑄鐵或鑄鋼制端蓋：用于支持轉(zhuǎn)子和防護(hù)外物侵入，由鑄鐵或鑄鋼制 成。成。 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 (1) 轉(zhuǎn)子鐵心：屬于電機(jī)磁路，用于嵌放轉(zhuǎn)子繞組，采用轉(zhuǎn)子鐵心：屬于電機(jī)磁路，用于嵌放轉(zhuǎn)子繞組，采用 0.5mm厚硅鋼片沖制

5、后疊壓而成。厚硅鋼片沖制后疊壓而成。 轉(zhuǎn)子鐵心硅鋼片轉(zhuǎn)子鐵心硅鋼片 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) (2) 轉(zhuǎn)子繞組：結(jié)構(gòu)型式有籠型和繞線型轉(zhuǎn)子繞組：結(jié)構(gòu)型式有籠型和繞線型相間短路相間短路 籠型繞組籠型繞組：自行閉合的對稱多相繞組，形狀象鼠籠。：自行閉合的對稱多相繞組，形狀象鼠籠。100kW 以上采用銅條焊接鼠籠，以上采用銅條焊接鼠籠，100kW以下采用注鋁鼠籠。以下采用注鋁鼠籠。 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 繞線型繞組繞線型繞組：與定子繞組相似，為對稱三相繞組，一般星形：與定子

6、繞組相似，為對稱三相繞組，一般星形 聯(lián)結(jié)。三出線端分別接到轉(zhuǎn)軸上三個滑環(huán)上，通過電刷引出聯(lián)結(jié)。三出線端分別接到轉(zhuǎn)軸上三個滑環(huán)上，通過電刷引出 電流。其特點(diǎn)是可以通過滑環(huán)電刷在轉(zhuǎn)子回路接入附加電阻電流。其特點(diǎn)是可以通過滑環(huán)電刷在轉(zhuǎn)子回路接入附加電阻 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 繞線型異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞線型異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) (3) 轉(zhuǎn)軸與風(fēng)扇：轉(zhuǎn)軸用于支撐轉(zhuǎn)子鐵心和

7、輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)軸與風(fēng)扇：轉(zhuǎn)軸用于支撐轉(zhuǎn)子鐵心和輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩， 由鋼材料制成，風(fēng)扇安裝在轉(zhuǎn)軸上，起冷卻作用。由鋼材料制成，風(fēng)扇安裝在轉(zhuǎn)軸上，起冷卻作用。 3. 氣隙：定、轉(zhuǎn)子間空氣隙，中小型異步電機(jī)一般為氣隙：定、轉(zhuǎn)子間空氣隙，中小型異步電機(jī)一般為 0.21.5mm。為了降低電機(jī)空載電流和提高電機(jī)功率，氣隙。為了降低電機(jī)空載電流和提高電機(jī)功率，氣隙 應(yīng)盡可能小，但氣隙太小又可能造成定、轉(zhuǎn)子在運(yùn)行中發(fā)生應(yīng)盡可能小，但氣隙太小又可能造成定、轉(zhuǎn)子在運(yùn)行中發(fā)生 摩擦，因此摩擦，因此異步電機(jī)氣隙長度應(yīng)為定、轉(zhuǎn)子在運(yùn)行中不發(fā)生異步電機(jī)氣隙長度應(yīng)為定、轉(zhuǎn)子在運(yùn)行中不發(fā)生 機(jī)械摩擦所允許的最小值機(jī)械摩擦所允許

8、的最小值。 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 三相籠型異步電動機(jī)的部件圖三相籠型異步電動機(jī)的部件圖 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 三相繞線型異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)三相繞線型異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu) 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 三相異步電動機(jī)的外形三相異步電動機(jī)的外形 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 7.1.2 異步電動機(jī)的主要分類異步電動機(jī)的主要分類 p按定子相數(shù)分按定子相數(shù)分：單相

9、異步電動機(jī)；兩相異步電動機(jī)；：單相異步電動機(jī)；兩相異步電動機(jī)； 三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī) p按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：繞線式異步電動機(jī)；鼠籠式異步電動：繞線式異步電動機(jī)；鼠籠式異步電動 機(jī)（單鼠籠異步電動機(jī)、雙鼠籠異步電動機(jī)、深槽式機(jī)（單鼠籠異步電動機(jī)、雙鼠籠異步電動機(jī)、深槽式 異步電動機(jī)）異步電動機(jī)） p按有無換向器分按有無換向器分：無換向器異步電動機(jī)；換向器異步：無換向器異步電動機(jī)；換向器異步 電動機(jī)電動機(jī) 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 7.1.3 異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)形式異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)形式 p防護(hù)式防護(hù)式能夠防止外界的雜物落入電

10、機(jī)內(nèi)部，并能在與垂能夠防止外界的雜物落入電機(jī)內(nèi)部，并能在與垂 直線成直線成45角的任何方向防止水滴、鐵屑等掉入電機(jī)內(nèi)部。角的任何方向防止水滴、鐵屑等掉入電機(jī)內(nèi)部。 冷卻方式：電動機(jī)軸上裝有風(fēng)扇。冷卻方式：電動機(jī)軸上裝有風(fēng)扇。 p封閉式封閉式電動機(jī)內(nèi)部的空氣和機(jī)殼外面的空氣彼此相互隔電動機(jī)內(nèi)部的空氣和機(jī)殼外面的空氣彼此相互隔 開。冷卻方式：機(jī)殼外表面散熱（風(fēng)扇、冷卻片）。用于開。冷卻方式：機(jī)殼外表面散熱（風(fēng)扇、冷卻片）。用于 灰塵較多的場合?；覊m較多的場合。 p防爆式防爆式全封閉電動機(jī)，把電動機(jī)內(nèi)部和外界的易燃、易全封閉電動機(jī)，把電動機(jī)內(nèi)部和外界的易燃、易 爆氣體隔開。爆氣體隔開。 電子科技大學(xué)

11、機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 7.1.4 異步電動機(jī)的銘牌異步電動機(jī)的銘牌 p額定功率額定功率 PN：電動機(jī)額定運(yùn)行時軸上輸出的機(jī)械功率：電動機(jī)額定運(yùn)行時軸上輸出的機(jī)械功率(kW) p額定電壓額定電壓 UN：額定運(yùn)行狀態(tài)下加在定子繞組上的：額定運(yùn)行狀態(tài)下加在定子繞組上的線電壓線電壓 (kV) p額定電流額定電流 IN：電動機(jī)在定子繞組上加額定電壓、軸上輸出：電動機(jī)在定子繞組上加額定電壓、軸上輸出 額定功率時，定子繞組中的額定功率時，定子繞組中的線電流線電流(A) p額定頻率額定頻率 f1：工業(yè)用電頻率為：工業(yè)用電頻率為50Hz，定子邊頻率為，定子邊

12、頻率為f1，轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子 邊頻率為邊頻率為f2 p額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 nN：電動機(jī)加額定頻率的額定電壓，且軸上輸出：電動機(jī)加額定頻率的額定電壓，且軸上輸出 額定功率時的電機(jī)的轉(zhuǎn)速額定功率時的電機(jī)的轉(zhuǎn)速(r/min) p額定功率因數(shù)額定功率因數(shù) cos：指電動機(jī)在額定負(fù)載時，定子邊的功：指電動機(jī)在額定負(fù)載時，定子邊的功 率因數(shù)率因數(shù) 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) p絕緣等級與溫升絕緣等級與溫升 p電動機(jī)工作方式電動機(jī)工作方式（連續(xù)、短時等），（連續(xù)、短時等），連接方法（連接方法（Y或或）。 對繞線式異步電動機(jī)還要標(biāo)明對繞線式異步電動機(jī)還要標(biāo)明

13、轉(zhuǎn)子繞組的接法轉(zhuǎn)子繞組的接法、轉(zhuǎn)子繞組額、轉(zhuǎn)子繞組額 定電動勢定電動勢 E2N（指定子繞組加額定電壓、轉(zhuǎn)子繞組開路時滑（指定子繞組加額定電壓、轉(zhuǎn)子繞組開路時滑 環(huán)之間的電動勢）和轉(zhuǎn)子的額定電流環(huán)之間的電動勢）和轉(zhuǎn)子的額定電流 I2N 三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)PN、UN、IN、cos、N、nN、T2N 的關(guān)系：的關(guān)系： NNNNN IUP cos3 N N N n kWP T )( 9550 2 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī) 型型 號號 Y132S6 功功 率率 3 kW 頻頻 率率 50Hz 電電 壓壓

14、 380 V 電電 流流 7.2 A 聯(lián)聯(lián) 結(jié)結(jié) Y 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速速 960r/min 功率因數(shù)功率因數(shù) 0.76 絕緣等級絕緣等級 B 2p = 6 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 如何根據(jù)電動機(jī)的銘牌進(jìn)行定子的接線？如何根據(jù)電動機(jī)的銘牌進(jìn)行定子的接線？ p假設(shè)定子繞組有六個引線端子，且首尾端已知假設(shè)定子繞組有六個引線端子，且首尾端已知 n銘牌銘牌“電壓電壓380V/220V，接法，接法Y/” p若電源電壓為若電源電壓為380V，則接成，則接成Y p若電源電壓為若電源電壓為220V，則接成，則接成 n銘牌銘牌“電壓電壓380V，接法，接法”

15、 p只有只有接法，但在電動機(jī)起動時，可以接成接法，但在電動機(jī)起動時，可以接成Y Y型，起動完型，起動完 畢后再接為畢后再接為型。型。 p定子繞組有三根引出線端子，只要電源電壓符合電動機(jī)銘定子繞組有三根引出線端子，只要電源電壓符合電動機(jī)銘 牌電壓值，即可。牌電壓值，即可。 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 7.1.5 異步電動機(jī)的工作原理異步電動機(jī)的工作原理 F 1 n N S T 1 nn p利用利用感應(yīng)原理感應(yīng)原理進(jìn)行工作，因此也進(jìn)行工作，因此也 稱為感應(yīng)電動機(jī)稱為感應(yīng)電動機(jī) p工作的條件工作的條件 p空間有空間有旋轉(zhuǎn)的磁場旋轉(zhuǎn)的磁場 p

16、轉(zhuǎn)子與磁場有相對運(yùn)動，即轉(zhuǎn)子與磁場有相對運(yùn)動，即 nn1 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子導(dǎo)條或轉(zhuǎn)子三相繞組導(dǎo)條或轉(zhuǎn)子三相繞組短路短路 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 7.2 三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī) 轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)子繞組開路轉(zhuǎn)子繞組開路 時的電磁關(guān)系時的電磁關(guān)系 7.2.1 規(guī)定正方向規(guī)定正方向 p繞線式三相異步電動機(jī)，定、轉(zhuǎn)子繞組都是繞線式三相異步電動機(jī)，定、轉(zhuǎn)子繞組都是 Y 接，定子接，定子 繞組接在三相對稱電源上，轉(zhuǎn)子繞組開路。繞組接在三相對稱電源上，轉(zhuǎn)子繞組開路。 p由于三相繞組對稱，則討論由于三相繞組對稱，則討論A相定、轉(zhuǎn)子繞組相定、轉(zhuǎn)子繞

17、組中的電量與中的電量與 合成磁通勢合成磁通勢之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。 pU1,E1,I1分別是定子繞組的相電壓、相電動勢和相電流；分別是定子繞組的相電壓、相電動勢和相電流； U2,E2,I2分別是轉(zhuǎn)子繞組的相電壓、相電動勢和相電流，分別是轉(zhuǎn)子繞組的相電壓、相電動勢和相電流， 正方向如圖所示正方向如圖所示。轉(zhuǎn)子繞組開路時，。轉(zhuǎn)子繞組開路時，I2=0。 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) )( 1 nB IE , 1 A 1 X 1 B 1 Y 1 C 1 Z 2 A 2 X 2 B 2 Y 2 C 2 Z n 2 1 2 1 A A 2 A 2

18、 B 2 C 0 2 I 2 E 2 U 1 A 1 B 1 C 1 I 1 1 s E E 1 U p 由電流正向確定磁通勢方向。由電流正向確定磁通勢方向。 磁通勢、磁通和磁密正方向?yàn)榇磐▌荨⒋磐ê痛琶苷较驗(yàn)?定子到轉(zhuǎn)子定子到轉(zhuǎn)子，A 相繞組的軸線相繞組的軸線 處處定為定為空間空間 0點(diǎn)。點(diǎn)。 電動機(jī)電動機(jī) 慣例慣例 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 慣例慣例 0 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) p勵磁磁通勢勵磁磁通勢只有定子三相電流產(chǎn)生的磁場只有定子三相電流產(chǎn)生的磁場 假設(shè)定子假設(shè)定子A相電流：相電流： 由三相定子電流形成的旋轉(zhuǎn)磁通勢為：由三相定子電流

19、形成的旋轉(zhuǎn)磁通勢為： 7.2.2 磁通及磁通勢磁通及磁通勢 tIi cos2 0 )cos( 2 3 10 tFf 合成旋轉(zhuǎn)磁通勢合成旋轉(zhuǎn)磁通勢 的特點(diǎn)：的特點(diǎn)： l 幅值：幅值： l 轉(zhuǎn)向：由轉(zhuǎn)向：由落后領(lǐng)先相相落后領(lǐng)先相相 l 轉(zhuǎn)速（相對定子）：轉(zhuǎn)速（相對定子）： 0 11 0 2 24 2 3 I p kW F W p f n 1 1 60 0 F 轉(zhuǎn)子繞組開路時，作用轉(zhuǎn)子繞組開路時，作用 在磁路上只有定子磁通在磁路上只有定子磁通 勢，因此，勢，因此， 也稱為也稱為勵勵 磁磁通勢磁磁通勢，電流，電流 叫叫 勵磁電流勵磁電流。 0 F 0 I 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電

20、子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) j 0 I 1 0t )0(, 21 AA 0 F 1 為了方便，把為了方便，把時間軸時間軸 +j，空間坐標(biāo)軸空間坐標(biāo)軸+A1，+A2三者重三者重 疊在一起，稱為疊在一起，稱為時間空間相矢量圖時間空間相矢量圖，簡稱，簡稱時空相矢量圖時空相矢量圖。 （沒有任何物理意義，但作圖方便，電磁關(guān)系明確）（沒有任何物理意義，但作圖方便，電磁關(guān)系明確） A相電流相電流時間相量圖時間相量圖和磁通勢和磁通勢空間向量圖空間向量圖 j 21 AA 0 F 1 0 I B 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) p主磁通與定子漏

21、磁通主磁通與定子漏磁通 p主磁通主磁通：通過氣隙同時鏈著定、轉(zhuǎn)子兩個繞組的磁通：通過氣隙同時鏈著定、轉(zhuǎn)子兩個繞組的磁通 叫主磁通，用叫主磁通，用 表示，為氣隙每極平均磁通。表示，為氣隙每極平均磁通。 p主磁通所對應(yīng)的主磁通所對應(yīng)的氣隙磁密氣隙磁密用空間矢量表示為用空間矢量表示為 ，為最，為最 大值向量。大值向量。 p定子繞組漏磁通定子繞組漏磁通：把不鏈轉(zhuǎn)子繞組而只鏈定子繞組本：把不鏈轉(zhuǎn)子繞組而只鏈定子繞組本 身的磁通叫定子繞組漏磁通，簡稱定子漏磁通，用身的磁通叫定子繞組漏磁通，簡稱定子漏磁通，用 表示。表示。 1 1S B 不考慮主磁路里不考慮主磁路里磁滯磁滯、渦流渦流的影響，的影響，氣隙磁密

22、氣隙磁密 應(yīng)與應(yīng)與 勵磁磁通勢勵磁磁通勢 同方向同方向。 B 0 F 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 電壓變比電壓變比 22 11 2 1 1221211111 44. 4;44. 4 W W e WW kW kW E E k kWfEkWfE 7.2.3 主磁通感應(yīng)電動勢主磁通感應(yīng)電動勢 旋轉(zhuǎn)著的氣隙每極主磁通在定、轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動旋轉(zhuǎn)著的氣隙每極主磁通在定、轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動 勢有效值分別為：勢有效值分別為： f1為定、轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動勢的頻率為定、轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動勢的頻率 n1為合成磁場相對定子和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為合成磁場相對定子和

23、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 60 1 1 pn f 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 主磁通感應(yīng)電動勢在時空相矢量圖中的位置主磁通感應(yīng)電動勢在時空相矢量圖中的位置 j 21 AA 2 E 0 F 1 E 1 0 I B )( 1 nB 21,E E 1 A 1 X 1 B 1 Y 1 C 1 Z 2 A 2 X 2 B 2 Y 2 C 2 Z n 2 1 2 1 A A 0 B 在空間在空間0時，時，A相繞組感應(yīng)電動勢為零相繞組感應(yīng)電動勢為零 B 在空間在空間90時（即沿時（即沿 正方向轉(zhuǎn)過正方向轉(zhuǎn)過90 ），），A相繞組感應(yīng)電相繞組感應(yīng)電 動勢為正最大值

24、動勢為正最大值 1 E B B 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 7.2.4 勵磁電流勵磁電流 p與變壓器一樣，在定子、轉(zhuǎn)子鐵心與變壓器一樣，在定子、轉(zhuǎn)子鐵心 中會產(chǎn)生中會產(chǎn)生磁滯和渦流損耗磁滯和渦流損耗，即，即鐵損鐵損。 因此，氣隙磁密的變化滯后于勵磁因此，氣隙磁密的變化滯后于勵磁 磁通勢的變化?？梢缘刃У匕褎畲糯磐▌莸淖兓？梢缘刃У匕褎畲?電流分成兩部分：電流分成兩部分：有功分量有功分量和和無功無功 分量分量。 j 21 AA 2 E 1 E 1 B 0 F 0 I a I 0 r I 0 ra III 000 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工

25、程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 定子繞組定子繞組 每相電阻每相電阻 定子定子 漏電漏電 動勢動勢 定子每相漏電抗定子每相漏電抗 定子每相漏阻抗定子每相漏阻抗 7.2.5 電壓方程式電壓方程式 p定子一相回路的電壓方程定子一相回路的電壓方程 小結(jié)論：異步電動機(jī)小結(jié)論：異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組開路轉(zhuǎn)子繞組開路 時的電壓方程式及相量圖，與時的電壓方程式及相量圖，與三相三相 變壓器二次側(cè)開路變壓器二次側(cè)開路時的情況完全一時的情況完全一 樣。樣。 1 A 1 B 1 C 0 I 11,s EE 1 U 101 1101 10101 11011 zIE jxrIE xI jrI

26、E ErIEU s 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 7.2.6 等值電路及相量圖等值電路及相量圖 22 10 1100 11011 EU zzI jxrIjxrI jxrIEU m mm 1 U 0 I 1 E 1 r 1 jx m r m jx B 2 E 20 U 1 E 0 I a I 0 r I 0 10r I 10 x I j 1 U 0 90 1 E 異步電動異步電動 機(jī)空載功率因機(jī)空載功率因 數(shù)很低。數(shù)很低。 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 7.3 三相異步電動機(jī)三相異

27、步電動機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時的電磁關(guān)系時的電磁關(guān)系 1 A 1 B 1 C 1 I 1 1 s E E 1 U 2 A 2 B 2 C 2 I 2 2 s E E n 三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時的電磁關(guān)系類似與第五章三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時的電磁關(guān)系類似與第五章 介紹過的介紹過的變壓器二次側(cè)短路變壓器二次側(cè)短路 的情況。的情況。 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 7.3.1 磁通勢與磁通磁通勢與磁通 p磁通勢磁通勢 ) 60 ( ) 60 ()( 1 11 1 1111 pn fE p f nFfI 相相對對定定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速 ) 6060

28、( )() 60 ( 12 22 121 1 22 p f p f nF fIf pn fE 相相對對于于定定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速 假設(shè)令定子三相繞組中先通入三相對稱電流，由于轉(zhuǎn)假設(shè)令定子三相繞組中先通入三相對稱電流，由于轉(zhuǎn) 子堵轉(zhuǎn)，則子堵轉(zhuǎn)，則定子和轉(zhuǎn)子都是靜止定子和轉(zhuǎn)子都是靜止的。的。 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 三相對稱電流三相對稱電流 產(chǎn)生的產(chǎn)生的定子空間旋轉(zhuǎn)磁通勢定子空間旋轉(zhuǎn)磁通勢 ： p幅值：幅值： p轉(zhuǎn)向：從領(lǐng)先相繞組軸線到落后相繞組軸線轉(zhuǎn)向：從領(lǐng)先相繞組軸線到落后相繞組軸線 p轉(zhuǎn)速：相對于轉(zhuǎn)速：相對于定子繞組定子繞組的轉(zhuǎn)速

29、為的轉(zhuǎn)速為 瞬間位置：當(dāng)瞬間位置：當(dāng)A A相電流相電流 達(dá)正最大值時，定子磁通勢達(dá)正最大值時，定子磁通勢 應(yīng)在相繞組軸線處。應(yīng)在相繞組軸線處。 1 I 1 F 1 11 1 2 24 2 3 I p kW F W p f n 1 1 60 1 I 1 F 結(jié)論：結(jié)論： 和和 相對于定轉(zhuǎn)子同向、同速旋轉(zhuǎn)。定子和相對于定轉(zhuǎn)子同向、同速旋轉(zhuǎn)。定子和 轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流頻率相同。轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流頻率相同。 1 F 2 F 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 和和 同步旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)（相對于定子轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)向相同），（相對于定子

30、轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)向相同）， 合成磁通勢為合成磁通勢為 。由合成磁通勢產(chǎn)生氣隙空間的。由合成磁通勢產(chǎn)生氣隙空間的 主磁通主磁通 。 021 FFF 1 F 2 F 1 三相對稱電流三相對稱電流 產(chǎn)生的產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子空間旋轉(zhuǎn)磁通勢轉(zhuǎn)子空間旋轉(zhuǎn)磁通勢 ： p幅值幅值： p轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向：從領(lǐng)先相繞組軸線到落后相繞組軸線：從領(lǐng)先相繞組軸線到落后相繞組軸線 p轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速：相對于：相對于轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速為的轉(zhuǎn)速為 瞬間位置瞬間位置：當(dāng)：當(dāng)A A相電流相電流 達(dá)正最大值時，轉(zhuǎn)子磁通勢達(dá)正最大值時，轉(zhuǎn)子磁通勢 應(yīng)在相繞組軸線處。應(yīng)在相繞組軸線處。 2 I 2 F 2 22 2 2 24 2 3 I p kW F W 1

31、 12 2 6060 n p f p f n 2 I 2 F 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 2 I 2 E B 0 F 1 F 21 AAj 2 2 F 2 F 轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子電動勢、電流及磁通勢時空相矢量圖轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子電動勢、電流及磁通勢時空相矢量圖 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) p定子繞組定子繞組電流為電流為 I1 時，產(chǎn)生的漏磁通，表現(xiàn)的漏電抗為時，產(chǎn)生的漏磁通，表現(xiàn)的漏電抗為x1 p轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組電流為電流為 I2 時，也要產(chǎn)生漏磁通，表現(xiàn)的漏電抗為時，也要產(chǎn)生漏磁通

32、，表現(xiàn)的漏電抗為 x2（轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子一相的漏電抗轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子一相的漏電抗） p無論無論 x1 還是還是 x2 都是都是三相電流三相電流 在產(chǎn)生一相漏電抗時起的作在產(chǎn)生一相漏電抗時起的作 用用 px1 和和 x2 一般情況下為常數(shù)一般情況下為常數(shù)。只有當(dāng)定、轉(zhuǎn)子電流非常大，。只有當(dāng)定、轉(zhuǎn)子電流非常大， 漏磁路出現(xiàn)飽和時，漏磁路出現(xiàn)飽和時，x1 和和 x2 數(shù)值才會變小。數(shù)值才會變小。 p漏磁通漏磁通 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) p 轉(zhuǎn)子回路電壓方程：轉(zhuǎn)子回路電壓方程： p 定子回路電壓方程：定子回路電壓方程： p 定轉(zhuǎn)子磁通勢合

33、成關(guān)系式：定轉(zhuǎn)子磁通勢合成關(guān)系式： 轉(zhuǎn)子繞組每轉(zhuǎn)子繞組每 相漏阻抗相漏阻抗 2 2 2 222222 r x arctg zIjxrIE 7.3.2 定、轉(zhuǎn)子回路方程定、轉(zhuǎn)子回路方程 11111 jxrIEU 021 FFF 轉(zhuǎn)子繞組回路的功轉(zhuǎn)子繞組回路的功 率因數(shù)角率因數(shù)角 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 7.3.3 轉(zhuǎn)子繞組的折合轉(zhuǎn)子繞組的折合轉(zhuǎn)子折合到定子轉(zhuǎn)子折合到定子 折合原則折合原則：維持轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢維持轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢 F2 的大小和相位不變的大小和相位不變。 我們設(shè)想把實(shí)際的轉(zhuǎn)子抽出，換上一個新轉(zhuǎn)子，其我們設(shè)想把實(shí)際的轉(zhuǎn)子抽

34、出，換上一個新轉(zhuǎn)子，其相數(shù)相數(shù)、 每相串聯(lián)匝數(shù)每相串聯(lián)匝數(shù)以及以及繞組系數(shù)繞組系數(shù)都分別和定子一樣，即也是都分別和定子一樣，即也是 三相、三相、W1、kW1。每相感應(yīng)的電動勢為。每相感應(yīng)的電動勢為E2、電流為、電流為I2、 轉(zhuǎn)子漏阻抗為轉(zhuǎn)子漏阻抗為z2，但，但產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁通勢卻和原轉(zhuǎn)子產(chǎn)生產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁通勢卻和原轉(zhuǎn)子產(chǎn)生 的一樣的一樣。如此替換并不影響整個定子邊，符合折合的依。如此替換并不影響整個定子邊，符合折合的依 據(jù)。據(jù)。 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) e W W i iW W WW WW k mkWm kW k I k I kW k

35、Wm I IkWIkWm I p kW I p kWm F 2222 11 22 11 222 2 2112222 2 11 2 222 2 33 1 3 3 2 24 2 3 2 24 2 轉(zhuǎn)子每相電流的折合轉(zhuǎn)子每相電流的折合 電流變比電流變比 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 021 0 11 2 11 1 11 021 2 24 2 3 2 24 2 3 2 24 2 3 III I p kW I p kW I p kW FFF WWW 將磁通勢平衡關(guān)系變?yōu)榱穗娏麝P(guān)系。將磁通勢平衡關(guān)系變?yōu)榱穗娏麝P(guān)系。 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子

36、科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 轉(zhuǎn)子每相電動勢及阻抗參數(shù)的折合轉(zhuǎn)子每相電動勢及阻抗參數(shù)的折合 和變壓器的折和變壓器的折 合過程一樣，屬于合過程一樣，屬于 比例折合，折合前比例折合，折合前 后后漏阻抗的阻抗角漏阻抗的阻抗角 和和功率關(guān)系功率關(guān)系都不變。都不變。 222111112 44. 4EkEEkEkWfE eew 22 2 22 2 2 2 2 222 xkjkrkk zkk jxrkk k I Ek I E x jrz ieie ie ie i e 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 7.3.4 基本方程式、等值

37、電路和相量圖基本方程式、等值電路和相量圖 m z E I IIIEE x jrIE jxrIEU 1 0 02121 2222 11111 ; 1 U 1 I 21 EE 1 r 1 jx m r m jx 2 r 2 x j 2 I 0 I 2 I 22x I j 21 EE B 2 I 0 I 1 I 1 E 11x I j 1 U 2 22r I 1 11r I 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) p從等值電路和相量圖可以看出：從等值電路和相量圖可以看出： p定、轉(zhuǎn)子漏阻抗都很小，若在原邊加額定電壓，這時定、定、轉(zhuǎn)子漏阻抗都很小，若在原

38、邊加額定電壓，這時定、 轉(zhuǎn)子電流都很大，約為額定值的轉(zhuǎn)子電流都很大，約為額定值的47倍，即倍，即在轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時，在轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時， 有可能將電機(jī)燒壞有可能將電機(jī)燒壞。 在堵轉(zhuǎn)時，在堵轉(zhuǎn)時，感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢基本上是基本上是定子電壓定子電壓的一半，而在電的一半，而在電 動機(jī)正常工作狀態(tài)下，動機(jī)正常工作狀態(tài)下，感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢與與定子電壓定子電壓基本相等?；鞠嗟取?因此，在堵轉(zhuǎn)時氣隙磁場約為正常運(yùn)行時的一半。因此，在堵轉(zhuǎn)時氣隙磁場約為正常運(yùn)行時的一半。 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 例題例題：有一臺三相四極：有一臺三相四極50Hz的繞線式

39、異步電動機(jī)，轉(zhuǎn)子每相的繞線式異步電動機(jī)，轉(zhuǎn)子每相 電阻電阻 r2=0.02，轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時每相的漏電抗，轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時每相的漏電抗 x2=0.08，電壓，電壓 變比變比 ke=E1/E2=10。當(dāng)。當(dāng) E1=200V時，求轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)子一時，求轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)子一 相電動勢相電動勢E2、轉(zhuǎn)子相電流、轉(zhuǎn)子相電流 I2 以及轉(zhuǎn)子功率因數(shù)以及轉(zhuǎn)子功率因數(shù)cos2。 解：解：(1)轉(zhuǎn)子相電動勢為轉(zhuǎn)子相電動勢為 電動機(jī)堵轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子繞組電流很大，很容易損壞電機(jī)。電動機(jī)堵轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子繞組電流很大，很容易損壞電機(jī)。 (2)轉(zhuǎn)子相電流為轉(zhuǎn)子相電流為 (3)功率因數(shù)為功率因數(shù)為 VkEE e 2010200 12 243.

40、0 08.002.0 02.0 cos 222 2 2 2 2 2 xr r AxrEI5 .24208.002.020 222 2 2 222 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 例題：一臺繞線式三相異步電動機(jī)，當(dāng)定子加額定電壓而轉(zhuǎn)例題：一臺繞線式三相異步電動機(jī)，當(dāng)定子加額定電壓而轉(zhuǎn) 子開路時，滑環(huán)上電壓為子開路時，滑環(huán)上電壓為 260V ，轉(zhuǎn)子繞組為，轉(zhuǎn)子繞組為 Y 接，不轉(zhuǎn)時接，不轉(zhuǎn)時 轉(zhuǎn)子每相漏阻抗為轉(zhuǎn)子每相漏阻抗為 0.06+j0.2(設(shè)定子每相漏阻抗設(shè)定子每相漏阻抗Z1=Z2)。 (1)定子加額定電壓，求轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子相電流；定子

41、加額定電壓，求轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子相電流； (2)當(dāng)在轉(zhuǎn)子回路串入三相對稱電阻，每相阻值為當(dāng)在轉(zhuǎn)子回路串入三相對稱電阻，每相阻值為0.2時，計(jì)時，計(jì) 算轉(zhuǎn)子每相電流。算轉(zhuǎn)子每相電流。 1 U 0 I 1 E 1 r 1 jx m r m jx 解：解：(1)根據(jù)轉(zhuǎn)子開路時的等值電路，可知根據(jù)轉(zhuǎn)子開路時的等值電路，可知 121 EEU V V EU1 .150 3 260 21 則，定子每相額定電壓的折合則，定子每相額定電壓的折合 值近似為值近似為 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 因此，電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組中串入電阻，可以減小轉(zhuǎn)子電流。因此，電動機(jī)轉(zhuǎn)子

42、繞組中串入電阻，可以減小轉(zhuǎn)子電流。 (2)串電阻后的轉(zhuǎn)子電流為串電阻后的轉(zhuǎn)子電流為 A z U I2 .359 2 . 0206. 02 1 .150 2 22 2 1 2 根據(jù)異步電動機(jī)堵轉(zhuǎn)的等值電路，則轉(zhuǎn)子繞組電流有效值為根據(jù)異步電動機(jī)堵轉(zhuǎn)的等值電路，則轉(zhuǎn)子繞組電流有效值為 1 U 21 II 1 r 1 x j 2 r 2 jx A Rz U I293 2 . 022 . 006. 02 1 .150 2 22 2 1 2 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 7.4 三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的電磁關(guān)系時的電磁關(guān)系

43、p三相異步電動機(jī)正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，三相異步電動機(jī)正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，nn1； p當(dāng)產(chǎn)生的當(dāng)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 T=作用于轉(zhuǎn)軸上的作用于轉(zhuǎn)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL時，異步時，異步 電動機(jī)的轉(zhuǎn)速電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n為某一確定值；為某一確定值； p可以用可以用轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率 s 衡量衡量 n 與與 n1 之間的差距。之間的差距。 p轉(zhuǎn)子各電量的大小均與轉(zhuǎn)子各電量的大小均與轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率 s 有關(guān)，因此分析三相異步電有關(guān)，因此分析三相異步電 動機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時各量的大小，首先要定義轉(zhuǎn)差率。動機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時各量的大小，首先要定義轉(zhuǎn)差率。 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖

44、動基礎(chǔ) 7.4.1 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率（轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)差或或滑差滑差）：其大小可以反映電動機(jī)轉(zhuǎn)子的）：其大小可以反映電動機(jī)轉(zhuǎn)子的 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 1 2 1 1 n n n nn s 當(dāng)當(dāng)n1和和n轉(zhuǎn)向相同：轉(zhuǎn)向相同： 當(dāng)當(dāng)n1和和n轉(zhuǎn)向相反：轉(zhuǎn)向相反： 1 2 1 1 n n n nn s 異步電動機(jī)正常運(yùn)行時，異步電動機(jī)正常運(yùn)行時，s=0.010.09(多多0.030.06) 其中，其中，n1和和n都取絕對值，都取絕對值，n2表示轉(zhuǎn)表示轉(zhuǎn) 子相對于磁場的轉(zhuǎn)速。子相對于磁場的轉(zhuǎn)速。 s 0 1 n1與與n同向同向, 且且|n|n1| 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與

45、拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的定轉(zhuǎn)子磁通勢轉(zhuǎn)速定轉(zhuǎn)子磁通勢轉(zhuǎn)速及及定轉(zhuǎn)子電量頻率定轉(zhuǎn)子電量頻率關(guān)系關(guān)系 假設(shè)假設(shè)n1與與n同向（結(jié)論適用于同向（結(jié)論適用于n1與與n反向的情況）反向的情況） n fE p f nFfI 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速為為 11 1 1111 60 相相對對定定子子相相對對轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子 和和 反反向向）和和（或或相相對對轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速 nnn p f nF pn fIE nnnnnnnnF ss 21 2 22 2 222 112121 60 60 , 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 轉(zhuǎn)子繞組中的各電量

46、的頻率是變化的。正常運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子繞組中的各電量的頻率是變化的。正常運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子 頻率一般為頻率一般為 Hzf5 .25 .0 2 f1 和和 f2 之間的關(guān)系：之間的關(guān)系： 結(jié)論：結(jié)論： 和和 相對于定子同向、同速旋轉(zhuǎn)（同步旋轉(zhuǎn)）相對于定子同向、同速旋轉(zhuǎn)（同步旋轉(zhuǎn)） 1 F 2 F 。，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速，即即時時，當(dāng)當(dāng)01 606060 1212 1 1 1112 2 nnnffs sf n nnpnnnppn f 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 7.4.2 定、轉(zhuǎn)子磁通勢及磁通勢關(guān)系定、轉(zhuǎn)子磁通勢及磁通勢關(guān)系 三相對稱電流三相對稱電

47、流 產(chǎn)生的氣隙空間旋轉(zhuǎn)磁通勢產(chǎn)生的氣隙空間旋轉(zhuǎn)磁通勢 ： p幅值：幅值： p轉(zhuǎn)向：從領(lǐng)先相繞組軸線到落后相繞組軸線轉(zhuǎn)向：從領(lǐng)先相繞組軸線到落后相繞組軸線 p轉(zhuǎn)速：相對于定子繞組的轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速：相對于定子繞組的轉(zhuǎn)速為 瞬間位置：當(dāng)瞬間位置：當(dāng) 達(dá)正最大值時，轉(zhuǎn)子磁通勢達(dá)正最大值時，轉(zhuǎn)子磁通勢 應(yīng)應(yīng) 在相繞組軸線處。在相繞組軸線處。 1 I 1 F 1 11 1 2 24 2 3 I p kW F W p f n 1 1 60 1 I 1 F 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 三相對稱電流三相對稱電流 產(chǎn)生的氣隙空間旋轉(zhuǎn)磁通勢產(chǎn)生的氣隙空間旋轉(zhuǎn)磁

48、通勢 ： p幅值：幅值： p轉(zhuǎn)向：從領(lǐng)先相繞組軸線到落后相繞組軸線轉(zhuǎn)向：從領(lǐng)先相繞組軸線到落后相繞組軸線 p轉(zhuǎn)速：相對于轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速：相對于轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速為 瞬間位置：當(dāng)瞬間位置：當(dāng) 達(dá)正最大值時，轉(zhuǎn)子磁通勢達(dá)正最大值時，轉(zhuǎn)子磁通勢 應(yīng)應(yīng) 在相繞組軸線處。在相繞組軸線處。 s I 2 2 F s W I p kW F 2 22 2 2 24 2 3 1 12 2 6060 sn p sf p f n 2 I 2 F 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 合成磁通勢（異步電動機(jī)正常運(yùn)行時的勵磁磁通勢）合成磁通勢（異步電動機(jī)正常運(yùn)行時的勵磁

49、磁通勢） p幅值：幅值： p轉(zhuǎn)向：從領(lǐng)先相繞組軸線到落后相繞組軸線轉(zhuǎn)向：從領(lǐng)先相繞組軸線到落后相繞組軸線 p轉(zhuǎn)速：相對于定子繞組的轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速：相對于定子繞組的轉(zhuǎn)速為 p當(dāng)三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速當(dāng)三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n n旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)時，定轉(zhuǎn)子磁定轉(zhuǎn)子磁 通勢同步旋轉(zhuǎn)通勢同步旋轉(zhuǎn)，只是磁通勢的大小及相互之間的相，只是磁通勢的大小及相互之間的相 位有所不同。位有所不同。 對應(yīng)的電流為勵磁電流，約為對應(yīng)的電流為勵磁電流，約為2050%2050%額定值。額定值。 0 11 0 2 24 2 3 I p kW F W 1 n 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)

50、電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 7.4.3 定、轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢定、轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢 電機(jī)正常運(yùn)行時氣隙電機(jī)正常運(yùn)行時氣隙 里每極磁通量里每極磁通量 轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)開路時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)開路時轉(zhuǎn)子 繞組中的感應(yīng)電動勢繞組中的感應(yīng)電動勢 2 1221 12222 44. 4 44. 4 sE kWsf kWfE W Ws 轉(zhuǎn)子邊感應(yīng)電動勢：轉(zhuǎn)子邊感應(yīng)電動勢： 定子邊感應(yīng)電動勢：定子邊感應(yīng)電動勢： 11111 44. 4 W kWfE 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 的的頻頻率率和和、時時，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速為為 ）（正正常常運(yùn)運(yùn)行行時時， 電電抗抗時時，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子繞繞組組一

51、一相相的的漏漏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速為為 時時，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子繞繞組組的的相相電電流流轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速為為 勢勢時時，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子繞繞組組的的相相電電動動轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速為為 sss ss s s s xIEnf xxsxx nx nI nE 2222 2222 2 2 2 p當(dāng)異步電動機(jī)以轉(zhuǎn)速當(dāng)異步電動機(jī)以轉(zhuǎn)速 n 恒速運(yùn)轉(zhuǎn)時，恒速運(yùn)轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子回路方程轉(zhuǎn)子回路方程 sss jxrIE 2222 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 例題：一臺三相異步電機(jī)，定子繞組接到頻率為例題：一臺三相異步電機(jī)，定子繞組接到頻率為 f1=50Hz 的的 三相對稱電源上，已知

52、它運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速三相對稱電源上，已知它運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速 nN=960r/min。求：。求： (1)該電動機(jī)的極對數(shù)該電動機(jī)的極對數(shù) p，額定轉(zhuǎn)差率，額定轉(zhuǎn)差率 sN，額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行 時，轉(zhuǎn)子電動勢的頻率時，轉(zhuǎn)子電動勢的頻率 f2。 (2)當(dāng)它的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速當(dāng)它的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速 n有下述情況時，試分別求它有下述情況時，試分別求它 們的轉(zhuǎn)差率。們的轉(zhuǎn)差率。 a.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與磁場轉(zhuǎn)向相同，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與磁場轉(zhuǎn)向相同，轉(zhuǎn)速 n 分別為分別為 950r/min， 1000r/min，1040r/min和和0 b.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與磁場轉(zhuǎn)向相反，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與磁場轉(zhuǎn)向相反，轉(zhuǎn)速 n=500r/min 解

53、：解：(1)若在求解若在求解n1的過程中未給出極對數(shù)的過程中未給出極對數(shù)p，可以假定極對數(shù)，可以假定極對數(shù)， 根據(jù)電機(jī)銘牌的額定轉(zhuǎn)速進(jìn)行求解。求解的原則為：根據(jù)電機(jī)銘牌的額定轉(zhuǎn)速進(jìn)行求解。求解的原則為：額定運(yùn)額定運(yùn) 行轉(zhuǎn)速是最接近同步轉(zhuǎn)速的速度，但要小于同步轉(zhuǎn)速行轉(zhuǎn)速是最接近同步轉(zhuǎn)速的速度，但要小于同步轉(zhuǎn)速。 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)，電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速為根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)，電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速為 (2)a.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與磁場轉(zhuǎn)向相同時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與磁場轉(zhuǎn)向相同時， 轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為950r/min時的轉(zhuǎn)差率時的轉(zhuǎn)差率 min/1000 3 5

54、06060 1 1 r p f n 05. 0 1000 9501000 1 1 n nn s 該電動機(jī)的極對數(shù)為該電動機(jī)的極對數(shù)為3，額定轉(zhuǎn)差率為，額定轉(zhuǎn)差率為 04. 0 1000 9601000 1 1 n nn s N 轉(zhuǎn)子電動勢的頻率為轉(zhuǎn)子電動勢的頻率為 Hzsff25004. 0 12 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為0r/min時的轉(zhuǎn)差率時的轉(zhuǎn)差率 1 1000 01000 1 1 n nn s b.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與磁場轉(zhuǎn)向相反，轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與磁場轉(zhuǎn)向相反，轉(zhuǎn)速為500r/min時的轉(zhuǎn)差率時的轉(zhuǎn)差率 5 . 1 10

55、00 5001000 1 1 n nn s 轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為1040r/min時的轉(zhuǎn)差率時的轉(zhuǎn)差率 04. 0 1000 10401000 1 1 n nn s 轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為1000r/min時的轉(zhuǎn)差率時的轉(zhuǎn)差率 0 1000 10001000 1 1 n nn s 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 例題：例題：Y180M2 型三相異步電動機(jī)，型三相異步電動機(jī)， PN=22 kW，UN=380 V， 三角形聯(lián)結(jié)，三角形聯(lián)結(jié)，IN = 42.2 A， N = 0.89，fN = 50Hz，nN = 2940 r/min。求額定運(yùn)行時的：。求額定運(yùn)

56、行時的：(1) 轉(zhuǎn)差率；轉(zhuǎn)差率；(2) 定子繞組的相電流；定子繞組的相電流； (3) 輸入有功功率；輸入有功功率； (4) 效率。效率。 解解：(1) 由型號可知，由型號可知，p=1，則同步轉(zhuǎn)速，則同步轉(zhuǎn)速 min/3000 1 506060 1 r p f n N 02. 0 3000 29403000 1 1 n nn sN 額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)差率 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) A I I N 36.24 3 2 .42 3 1 kWIUP NNNN 72.2489. 02 .4238033 1 %0 .89%100 72.24 22

57、 %100 1 N N P P (2) 定子繞組相電流定子繞組相電流 (3) 輸入有功功率輸入有功功率 (4) 效率效率 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 例題：某繞線型三相異步電動機(jī)，例題：某繞線型三相異步電動機(jī)， nN=2880r/min，fN=50 Hz， 轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組Y接，開路時的額定線電壓接，開路時的額定線電壓 U2N=254 V。求該電動。求該電動 機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時轉(zhuǎn)子每相繞組轉(zhuǎn)子每相繞組的電動勢的電動勢E2s 和轉(zhuǎn)子頻率和轉(zhuǎn)子頻率 f2 。 解解：(1) 同步轉(zhuǎn)速的求解同步轉(zhuǎn)速的求解 min/300

58、0 1 rn 根據(jù)額定轉(zhuǎn)速根據(jù)額定轉(zhuǎn)速nN=2880r/min，得同步轉(zhuǎn)速，得同步轉(zhuǎn)速 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)差率 04. 0 3000 28803000 1 1 n nn s N N Hzfsfsf NN 25004. 0 112 V U ssEE N S 87. 5 3 25404. 0 3 2 22 額定狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子頻率額定狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子頻率 額定狀態(tài)下轉(zhuǎn)子每相繞組電動勢額定狀態(tài)下轉(zhuǎn)子每相繞組電動勢 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 例題：一臺繞線式三相異

59、步電動機(jī)，當(dāng)定子加例題：一臺繞線式三相異步電動機(jī)，當(dāng)定子加50Hz額定電壓額定電壓 而轉(zhuǎn)子開路時，轉(zhuǎn)子滑環(huán)上感應(yīng)電動勢為而轉(zhuǎn)子開路時，轉(zhuǎn)子滑環(huán)上感應(yīng)電動勢為 260V ，轉(zhuǎn)子繞組為，轉(zhuǎn)子繞組為 Y 接。不轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子每相漏阻抗為接。不轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子每相漏阻抗為 0.06+j0.2，電動機(jī)額定轉(zhuǎn)，電動機(jī)額定轉(zhuǎn) 差率差率 sN=0.04。求這臺電動機(jī)額定運(yùn)行時轉(zhuǎn)子相電動勢。求這臺電動機(jī)額定運(yùn)行時轉(zhuǎn)子相電動勢E2sN， 轉(zhuǎn)子相電流轉(zhuǎn)子相電流 I2sN的有效值及頻率的有效值及頻率f2。 解：解：額定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)子頻率額定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)子頻率 Hzfsf N 25004. 0 12 V U sEsE N NNNSN 0

60、 . 6 3 26004. 0 3 2 22 額定運(yùn)行時的相電動勢額定運(yùn)行時的相電動勢 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) A xr E z E I S SN S SN SN 1 .99 008. 006. 0 0 . 6 222 2 2 2 2 2 2 2 額定運(yùn)行時的漏電抗額定運(yùn)行時的漏電抗 額定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)子相電流額定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)子相電流 008. 02 . 004. 0 22 xsx NS 電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ) 7.4.4 轉(zhuǎn)子繞組的頻率折合轉(zhuǎn)子繞組的頻率折合 p頻率折合頻