第六章異步電機(jī)建模與特性分析

1、 三相異步電機(jī)主要用作電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、三相異步電機(jī)主要用作電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠，成本低，效率高，得以廣制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠，成本低，效率高，得以廣泛應(yīng)用。但是，功率因數(shù)低、起動(dòng)和調(diào)速性能差。泛應(yīng)用。但是，功率因數(shù)低、起動(dòng)和調(diào)速性能差。6.1 6.1 三相異步電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu)6.2 6.2 三相交流電機(jī)的繞組三相交流電機(jī)的繞組 6.3 6.3 三相交流電機(jī)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)三相交流電機(jī)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)6.4 6.4 三相交流電機(jī)繞組的磁勢(shì)三相交流電機(jī)繞組的磁勢(shì)6.5 6.5 三相異步

2、電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行與三相異步電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行與負(fù)載負(fù)載6.66.6三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路和相量圖三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路和相量圖. .6.76.7三相異步電動(dòng)機(jī)的功率平衡、轉(zhuǎn)矩平衡三相異步電動(dòng)機(jī)的功率平衡、轉(zhuǎn)矩平衡6.86.8三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性6.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)6.1.16.1.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一、定子部分1.1.定子鐵心：由導(dǎo)磁性能很好的硅鋼片疊成定子鐵心：由導(dǎo)磁性能很好的硅鋼片疊成導(dǎo)磁部分。導(dǎo)磁部分。2 2、定子繞組：放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)、定子繞組：放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)導(dǎo)電部分。導(dǎo)電部分。3 3、機(jī)座：固

3、定定子鐵心及端蓋，具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。、機(jī)座：固定定子鐵心及端蓋，具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。二、轉(zhuǎn)子部分1 1、轉(zhuǎn)子鐵心：由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分。、轉(zhuǎn)子鐵心：由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分。2 2、轉(zhuǎn)子繞組：、轉(zhuǎn)子繞組： 1 1）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心的每個(gè)槽內(nèi)插入一）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心的每個(gè)槽內(nèi)插入一根裸導(dǎo)條，形成一個(gè)多相對(duì)稱短路繞組。根裸導(dǎo)條，形成一個(gè)多相對(duì)稱短路繞組。2 2）繞線式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)）繞線式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子繞組為三相對(duì)稱繞組，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)。子繞組為三相對(duì)稱繞組，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)。 異步電動(dòng)機(jī)的氣隙是均勻的。大小為機(jī)械條件所能允許達(dá)異步電動(dòng)機(jī)的氣隙是均勻的。大小為機(jī)械

4、條件所能允許達(dá)到的最小值。到的最小值。三、氣隙按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：繞線型異步電動(dòng)機(jī)繞線型異步電動(dòng)機(jī)鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)繼續(xù)繼續(xù)下面是它主要部件的拆分圖。下面是它主要部件的拆分圖。 右圖是一臺(tái)三相鼠籠型異步電右圖是一臺(tái)三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的外形圖。動(dòng)機(jī)的外形圖。鼠籠型轉(zhuǎn)子鼠籠型轉(zhuǎn)子鐵心和繞組鐵心和繞組結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖三相繞線型三相繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖返回6.1.2 6.1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理U2U1W2V1W1V21nn一、轉(zhuǎn)動(dòng)原理1 1、電生磁、電生磁：三相對(duì)稱繞組通三相對(duì)稱繞組通往三相對(duì)稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)往三相對(duì)稱電流產(chǎn)生

5、圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。磁場(chǎng)。2 2、磁生電、磁生電：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。3 3、電磁力、電磁力：轉(zhuǎn)子載流（有功轉(zhuǎn)子載流（有功分量電流）體在磁場(chǎng)作用下受分量電流）體在磁場(chǎng)作用下受電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。為機(jī)械能。二、轉(zhuǎn)差率11nnsn 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率是異步電機(jī)的一個(gè)基本物理量，它反映電機(jī)的各種是異步電機(jī)的一個(gè)基本物理量，它反映電機(jī)的各種運(yùn)行情況。運(yùn)行情況。轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，;s,n10 電機(jī)理想空載時(shí)電機(jī)理想空載時(shí)，.s,nn01 作為電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速在作為

6、電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速在10n范圍內(nèi)變化，轉(zhuǎn)差率在范圍內(nèi)變化，轉(zhuǎn)差率在0 0 1 1范圍內(nèi)變。范圍內(nèi)變。 負(fù)載越大，轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)差率越大；反之，轉(zhuǎn)差率越小。負(fù)載越大，轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)差率越大；反之，轉(zhuǎn)差率越小。轉(zhuǎn)差率的大小能夠反映電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小或負(fù)載大小。電機(jī)的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差率的大小能夠反映電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小或負(fù)載大小。電機(jī)的轉(zhuǎn)速為：速為：11n = (- s)n 額定運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率一般在額定運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率一般在0.010.060.010.06之間，即電機(jī)轉(zhuǎn)速接之間，即電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步速。近同步速。 同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用s s表示，表示

7、，即：即：三、異步電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)根據(jù)轉(zhuǎn)差率的大小和正負(fù)根據(jù)轉(zhuǎn)差率的大小和正負(fù), ,異步電機(jī)有三種運(yùn)行狀態(tài)異步電機(jī)有三種運(yùn)行狀態(tài)機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡姍C(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苣茈娔芎蜋C(jī)械能變電能和機(jī)械能變成內(nèi)能成內(nèi)能電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能械能能量關(guān)系制動(dòng)制動(dòng)制動(dòng)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)速外力使電機(jī)快速外力使電機(jī)快速旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)外力使電機(jī)沿磁外力使電機(jī)沿磁場(chǎng)反方向旋轉(zhuǎn)場(chǎng)反方向旋轉(zhuǎn)定子繞組接對(duì)定子繞組接對(duì)稱電源稱電源實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)電磁制動(dòng)電磁制動(dòng)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)狀態(tài)10 n n0n n10 s1s0s6.1.3 6.1.3 型號(hào)和額定值型號(hào)和額定值一、型號(hào)例例: :額定值關(guān)系有：額定值關(guān)系有：3NNNN

8、NPU I cos)VkV(UN或或額額定定電電壓壓額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)加在額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)加在定子繞組上的線電壓定子繞組上的線電壓. .)kW(PN額額定定功功率率額定條件下轉(zhuǎn)軸上額定條件下轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率。輸出的機(jī)械功率。)A(IN額額定定電電流流在額定運(yùn)行狀態(tài)下流在額定運(yùn)行狀態(tài)下流入定子繞組的線電流入定子繞組的線電流.min)/r(nN額額定定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速額定運(yùn)行時(shí)電額定運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速.NNf額額定定效效率率額額定定頻頻率率額額定定功功率率因因數(shù)數(shù)Ncos二、額定值二、額定值 三相異步電動(dòng)機(jī)的定子部分在結(jié)構(gòu)上和同步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)的定子部分在結(jié)構(gòu)上和同步電動(dòng)機(jī)的定子部分完全相同

9、。的定子部分完全相同。 對(duì)中、小容量的低壓異步電動(dòng)機(jī)，通常定子三相繞對(duì)中、小容量的低壓異步電動(dòng)機(jī)，通常定子三相繞組的六個(gè)出線頭都引出，這樣可根據(jù)需要靈活組的六個(gè)出線頭都引出，這樣可根據(jù)需要靈活地接成地接成“Y Y”形或形或“D D”形。形。U1 V1 W1U1 V1 W1W2 U 2 V2W2 U2 V2D聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)三、接線三、接線6.2交流電機(jī)的繞組6.2.1 交流繞組的基本知識(shí)一、基本要求和分類1 1）三相繞組對(duì)稱；）三相繞組對(duì)稱；2 2）力求獲得最大的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)；）力求獲得最大的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)；3 3）繞組的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)的波形力求接近正弦；）繞組的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)的波形力求接

10、近正弦；4 4）節(jié)省用銅量；）節(jié)省用銅量；5 5）繞組的絕緣和機(jī)械強(qiáng)度可靠，散熱條件好；）繞組的絕緣和機(jī)械強(qiáng)度可靠，散熱條件好；6 6）工藝簡(jiǎn)單、便于制造、安裝和檢修。）工藝簡(jiǎn)單、便于制造、安裝和檢修。二、交流繞組的基本概念二、交流繞組的基本概念1 1、極距、極距 兩個(gè)相鄰磁極軸線之間沿定子鐵心內(nèi)表面的距離。若定子的兩個(gè)相鄰磁極軸線之間沿定子鐵心內(nèi)表面的距離。若定子的槽數(shù)為槽數(shù)為Z Z，磁極對(duì)數(shù)為，磁極對(duì)數(shù)為p p，則極距：，則極距：Z=2 p2 2、線圈節(jié)距、線圈節(jié)距y一個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊之間所跨的距離稱為線圈的節(jié)距。一個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊之間所跨的距離稱為線圈的節(jié)距。.y的的繞繞組組為為整整

11、距距繞繞組組 3 3、電角度、電角度p電電角角度度機(jī)機(jī)械械角角度度.y的的繞繞組組為為短短距距繞繞組組 4 4、槽距角、槽距角a相鄰兩個(gè)槽之間的電角度相鄰兩個(gè)槽之間的電角度：0360p=Z6 6、相帶、相帶 每個(gè)極面下的導(dǎo)體平均分給各相，則每一相繞組在每個(gè)極每個(gè)極面下的導(dǎo)體平均分給各相，則每一相繞組在每個(gè)極面下所占的范圍，用電角度表示稱為相帶。面下所占的范圍，用電角度表示稱為相帶。 每一個(gè)極面下每相所占的槽數(shù)為每一個(gè)極面下每相所占的槽數(shù)為5 5、每極每相槽數(shù)、每極每相槽數(shù)q2Zq =pm6.2.26.2.2 三相單層繞組三相單層繞組 單層繞組的每個(gè)槽內(nèi)只放一個(gè)線圈邊，電機(jī)的線圈總數(shù)等于單層繞組

12、的每個(gè)槽內(nèi)只放一個(gè)線圈邊，電機(jī)的線圈總數(shù)等于定子槽數(shù)的一半。單層繞組分為鏈?zhǔn)?、交叉式和同心式繞組。定子槽數(shù)的一半。單層繞組分為鏈?zhǔn)?、交叉式和同心式繞組。一、單層鏈?zhǔn)嚼@組 單層鏈?zhǔn)嚼@組由形狀、幾何尺寸和節(jié)距相同的線圈連接而單層鏈?zhǔn)嚼@組由形狀、幾何尺寸和節(jié)距相同的線圈連接而成，整個(gè)外形如長(zhǎng)鏈。成，整個(gè)外形如長(zhǎng)鏈。 鏈?zhǔn)嚼@組的每個(gè)線鏈?zhǔn)嚼@組的每個(gè)線圈節(jié)距相等并且制造方圈節(jié)距相等并且制造方便；線圈端部連線較短便；線圈端部連線較短并且省銅。主要用于并且省銅。主要用于q=2q=2的的4 4、6 6、8 8極小型三極小型三相異步電動(dòng)機(jī)。相異步電動(dòng)機(jī)。二、單層交叉式繞組二、單層交叉式繞組 單層交叉式繞組由線圈

13、數(shù)和節(jié)距不相同的兩種線圈組構(gòu)成，單層交叉式繞組由線圈數(shù)和節(jié)距不相同的兩種線圈組構(gòu)成，同一組線圈的形狀、幾何尺寸和節(jié)距均相同，各線圈組的端部互同一組線圈的形狀、幾何尺寸和節(jié)距均相同，各線圈組的端部互相交叉。相交叉。 交叉式繞組由交叉式繞組由兩大一小線圈交叉兩大一小線圈交叉布置。線圈端部連布置。線圈端部連線較短，有利于節(jié)線較短，有利于節(jié)省材料，并且省銅。省材料，并且省銅。廣泛用于廣泛用于q1q1的且為的且為奇數(shù)的小型三相異奇數(shù)的小型三相異步電動(dòng)機(jī)步電動(dòng)機(jī)。三、單層同心式繞組 同心式繞組由幾個(gè)幾何尺寸和節(jié)距不等的線圈連成同心同心式繞組由幾個(gè)幾何尺寸和節(jié)距不等的線圈連成同心形狀的線圈組構(gòu)成。形狀的線圈

14、組構(gòu)成。 同心式繞組端同心式繞組端部連線較長(zhǎng)，適用部連線較長(zhǎng)，適用于于q=4q=4、6 6、8 8等偶等偶數(shù)的數(shù)的2 2極小型三相極小型三相異步電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)不適宜于大中型電機(jī)元件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)元件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，嵌線方便，單，嵌線方便，槽內(nèi)無層間絕緣槽內(nèi)無層間絕緣廣泛應(yīng)用于廣泛應(yīng)用于10kW10kW以下的以下的異步電動(dòng)機(jī)定子繞組異步電動(dòng)機(jī)定子繞組單層繞組為單層繞組為整距繞組整距繞組缺點(diǎn)電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)波形較差勢(shì)波形較差鐵損和噪鐵損和噪聲較大聲較大起動(dòng)性能較差三相單層繞組的優(yōu)缺點(diǎn)6.2.3 6.2.3 三相雙層繞組三相雙層繞組 雙層繞組每個(gè)槽內(nèi)放上、下兩層線圈的有效邊，線圈的

15、每雙層繞組每個(gè)槽內(nèi)放上、下兩層線圈的有效邊，線圈的每一個(gè)有效邊放在某一槽的上層，另一個(gè)有效邊則放置在相隔為一個(gè)有效邊放在某一槽的上層，另一個(gè)有效邊則放置在相隔為y y 的另一槽的下層。的另一槽的下層。雙層繞組分雙層疊繞組（如圖雙層繞組分雙層疊繞組（如圖2a=12a=1）和雙層波繞組（略）和雙層波繞組（略）。 雙層繞組的特點(diǎn)：雙層繞組的特點(diǎn)：1 1）線圈數(shù)等于槽數(shù)；）線圈數(shù)等于槽數(shù)；2 2）線圈數(shù)組數(shù)等于極數(shù)，也等于最大并聯(lián)支路數(shù)）線圈數(shù)組數(shù)等于極數(shù)，也等于最大并聯(lián)支路數(shù)；3 3）每相繞組的電動(dòng)勢(shì)等于每條支路的電動(dòng)勢(shì)。）每相繞組的電動(dòng)勢(shì)等于每條支路的電動(dòng)勢(shì)。優(yōu)點(diǎn)可以選擇最有利的節(jié)可以選擇最有利的

16、節(jié)距，使電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)距，使電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)波形更接近正弦波勢(shì)波形更接近正弦波所有線圈的形狀所有線圈的形狀和尺寸相同，便和尺寸相同，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化端部排列整齊端部排列整齊機(jī)械強(qiáng)度高機(jī)械強(qiáng)度高可組成較可組成較多的并聯(lián)多的并聯(lián)支路支路缺點(diǎn)嵌線困難用銅用銅量大量大6.36.3交流電機(jī)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)交流電機(jī)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)6.3.1 6.3.1 線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及短距系數(shù)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及短距系數(shù)一、一根導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì)二、整距繞組的電動(dòng)勢(shì) 每個(gè)整距繞組由每個(gè)整距繞組由N Nc c個(gè)相同和線匝組成，每個(gè)整距線圈的個(gè)相同和線匝組成，每個(gè)整距線圈的電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì): :111444y (y)ctcEN

17、E.fN電動(dòng)勢(shì)頻率電動(dòng)勢(shì)頻率: :60pnf 電動(dòng)勢(shì)大小電動(dòng)勢(shì)大小: :12 221cE.f電動(dòng)勢(shì)波形電動(dòng)勢(shì)波形: :Blve 隨時(shí)間變化的波形隨時(shí)間變化的波形取決于氣隙磁密在取決于氣隙磁密在空間的分布波形空間的分布波形三、短距線圈的電動(dòng)勢(shì)每個(gè)短距線圈的電動(dòng)勢(shì)每個(gè)短距線圈的電動(dòng)勢(shì): :14 4411()cyE.fN kyy稱為稱為短距系數(shù)短距系數(shù)：線圈短距時(shí)電動(dòng)線圈短距時(shí)電動(dòng)勢(shì)比整距時(shí)打的勢(shì)比整距時(shí)打的一個(gè)折扣一個(gè)折扣090111y (y )yy (y )Eyksin()E6.3.2 6.3.2 線圈組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及分布系數(shù)線圈組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及分布系數(shù) 一組線圈由一組線圈由q q個(gè)線圈組成個(gè)線

18、圈組成, ,若若q q個(gè)線圈為集中繞組時(shí)個(gè)線圈為集中繞組時(shí), ,各線圈各線圈電動(dòng)勢(shì)大小相等、相位相同，線圈組電動(dòng)勢(shì)為電動(dòng)勢(shì)大小相等、相位相同，線圈組電動(dòng)勢(shì)為: :11114.44q (q= )cyE=fqN k 若若q q個(gè)線圈為分布繞組個(gè)線圈為分布繞組, ,放在放在q q個(gè)槽內(nèi)個(gè)槽內(nèi), ,各線圈電動(dòng)勢(shì)大小相各線圈電動(dòng)勢(shì)大小相同同, ,相位相差相位相差電角度電角度, ,電動(dòng)勢(shì)為電動(dòng)勢(shì)為: :111114 444 4411()cyqcE.fqN kk.fqN kqqw11122q (q1)qq (q=1)qasinEk=aEqsin稱為稱為基波分布系數(shù)基波分布系數(shù):線圈組電動(dòng)勢(shì)等于集線圈組電動(dòng)勢(shì)

19、等于集中線圈組電動(dòng)勢(shì)打的中線圈組電動(dòng)勢(shì)打的一個(gè)折扣一個(gè)折扣.稱為稱為基波繞組基波繞組系數(shù)。系數(shù)。111wyqk= k k6.3.3 6.3.3 一相繞組的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一相繞組的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 一繞組有一繞組有2a2a條支路，一條支路由若干個(gè)線圈組路串聯(lián)組成。條支路，一條支路由若干個(gè)線圈組路串聯(lián)組成。一相繞組的基波電動(dòng)勢(shì)為一條支路的基波電動(dòng)勢(shì)一相繞組的基波電動(dòng)勢(shì)為一條支路的基波電動(dòng)勢(shì)1114.44pwE=fNk一、一相繞組的基波電動(dòng)勢(shì)對(duì)單層繞組：對(duì)單層繞組：2cpqNN=a對(duì)雙層繞組：對(duì)雙層繞組：c2pqNN=2a二、短距繞組、分布繞組對(duì)電動(dòng)勢(shì)波形的影響090224 44ksin()sinks

20、inE.fNkkyqpyqyqq對(duì)V次諧波：1pp nn p nff60改善電動(dòng)勢(shì)波形的方法改善電動(dòng)勢(shì)波形的方法: :001 pyE,k,y時(shí)時(shí)采采用用.ky盡可能小盡可能小讓讓0 （）（）采用短距繞組來削弱高次諧波采用短距繞組來削弱高次諧波（）采用分布繞組來削弱高次諧波（）采用分布繞組來削弱高次諧波盡盡可可能能小小讓讓qk改善主磁極磁場(chǎng)的分布改善主磁極磁場(chǎng)的分布改善交流繞組的構(gòu)成，削弱諧波電動(dòng)勢(shì)改善交流繞組的構(gòu)成，削弱諧波電動(dòng)勢(shì)采用接線消除線電動(dòng)勢(shì)中的三及其倍數(shù)的奇次諧波采用接線消除線電動(dòng)勢(shì)中的三及其倍數(shù)的奇次諧波005455 pyE,k,y時(shí)時(shí)6.4交流電機(jī)繞組的磁動(dòng)勢(shì)6.4.1 6.4.

21、1 單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)一、整距集中繞組的磁動(dòng)勢(shì) 一臺(tái)兩極氣隙均勻的交流電機(jī)一臺(tái)兩極氣隙均勻的交流電機(jī), ,一個(gè)整距一個(gè)整距繞組通入交流電流繞組通入交流電流, ,線圈磁動(dòng)勢(shì)在某瞬間的分線圈磁動(dòng)勢(shì)在某瞬間的分布如圖布如圖, ,由全電流定律得由全電流定律得: :iNiHdlc 忽略鐵心磁阻忽略鐵心磁阻, ,磁動(dòng)勢(shì)完全降落在兩磁動(dòng)勢(shì)完全降落在兩個(gè)氣隙上個(gè)氣隙上. .每個(gè)氣隙的磁動(dòng)勢(shì)為每個(gè)氣隙的磁動(dòng)勢(shì)為: :ttsinFsinINiNfcmcccc2121 空間分布為空間分布為矩形波矩形波, ,隨時(shí)間按隨時(shí)間按正弦規(guī)律正弦規(guī)律變變化化. .變化變化頻率為電流頻率頻率為電流頻率。 空間位置不

22、變而幅值和方向隨時(shí)間變化的磁動(dòng)勢(shì)稱為空間位置不變而幅值和方向隨時(shí)間變化的磁動(dòng)勢(shì)稱為脈動(dòng)磁脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)動(dòng)勢(shì)。矩形波磁動(dòng)勢(shì)可能分解為基波和一系列高次諧波矩形波磁動(dòng)勢(shì)可能分解為基波和一系列高次諧波: :133( , )sincossincos.sincos.ccccfx tFtxFtxFtx基波磁動(dòng)勢(shì)為基波磁動(dòng)勢(shì)為: :1420 92cccccFN I. N I 11( , )sincosccfx tFtx基波磁動(dòng)勢(shì)最大值為基波磁動(dòng)勢(shì)最大值為: : 整距繞組基波磁動(dòng)勢(shì)在空間按余弦分布，幅值位于繞組軸線，整距繞組基波磁動(dòng)勢(shì)在空間按余弦分布，幅值位于繞組軸線，空間每一點(diǎn)的磁動(dòng)勢(shì)大小按正弦規(guī)律變化空間每一點(diǎn)

23、的磁動(dòng)勢(shì)大小按正弦規(guī)律變化仍然為仍然為脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)。二、單相脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)1 1、整距分布繞組的磁動(dòng)勢(shì)、整距分布繞組的磁動(dòng)勢(shì)cqycyqpIkk)qN(kFF1111120.92 每個(gè)繞組由每個(gè)繞組由q q 個(gè)線圈串聯(lián)構(gòu)成，依次在定子圓周空間錯(cuò)開個(gè)線圈串聯(lián)構(gòu)成，依次在定子圓周空間錯(cuò)開槽距角槽距角,繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)為繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)為q q個(gè)線圈基波磁動(dòng)勢(shì)的空間矢量個(gè)線圈基波磁動(dòng)勢(shì)的空間矢量和：和：111qcqkqFF2 2、一組雙層短距分布繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)、一組雙層短距分布繞組的基波磁動(dòng)勢(shì) 雙層短距分布繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)為兩個(gè)等效繞組基波磁動(dòng)雙層短距分布繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)為兩個(gè)等效繞組基波磁動(dòng)

24、勢(shì)的相量和，用短距系數(shù)計(jì)及繞組短距的影響：勢(shì)的相量和，用短距系數(shù)計(jì)及繞組短距的影響：3 3、相繞組的磁動(dòng)勢(shì)、相繞組的磁動(dòng)勢(shì) 每個(gè)極下的磁動(dòng)勢(shì)和磁阻構(gòu)成一條分支磁路。若電機(jī)有每個(gè)極下的磁動(dòng)勢(shì)和磁阻構(gòu)成一條分支磁路。若電機(jī)有p p對(duì)磁極，就有對(duì)磁極，就有p p條并聯(lián)的對(duì)稱分支磁路，所以一相繞組的基波條并聯(lián)的對(duì)稱分支磁路，所以一相繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)就是該繞組在一對(duì)磁極下線圈所產(chǎn)生的基波磁動(dòng)勢(shì)，若磁動(dòng)勢(shì)就是該繞組在一對(duì)磁極下線圈所產(chǎn)生的基波磁動(dòng)勢(shì)，若每相電流為每相電流為I Ip p: :xcostsinIpNk.xcostsinFt)(x,fp1wpp9011 單相繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)是在空間按余弦規(guī)律分布

25、，單相繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)是在空間按余弦規(guī)律分布，幅值大小隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的幅值大小隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)。三、單相脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)的分解即一個(gè)脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)可以分解成兩個(gè)幅值大小相等的磁動(dòng)勢(shì)。即一個(gè)脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)可以分解成兩個(gè)幅值大小相等的磁動(dòng)勢(shì)。1111111122ppp+-ppf (x,t) F sincosxF sin(x)F sin(x)= f (x,t)+ f (x,t)pttt先分析)xtsin(F)t ,x(fpp 1121取幅值點(diǎn)分析2 xt;x,t220 時(shí)時(shí);x,t02 時(shí)時(shí);x,t22 時(shí)時(shí)xt)(x,f1p22綜上分析綜上分析。)t ,x(f,x)t ,x(f)

26、(pp向向旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)稱稱為為正正故故軸軸正正方方向向移移動(dòng)動(dòng)朝朝隨隨著著時(shí)時(shí)間間推推移移 111。)t ,x(f)(p勢(shì)勢(shì)幅幅值值的的一一半半的的幅幅值值為為單單相相基基波波磁磁動(dòng)動(dòng) 12min)/(60)/(22)/(2)3(1rpfsrpfpfnsmfdtdxv旋轉(zhuǎn)速度線速度為。x,)t ,x(f)t ,x(fpp的的負(fù)負(fù)方方向向只只是是旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)方方向向是是性性質(zhì)質(zhì)基基本本一一致致的的性性質(zhì)質(zhì)與與 11可見(1)(1)單相繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)為脈動(dòng)單相繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)為脈動(dòng), ,它可以分解為大小相等、它可以分解為大小相等、轉(zhuǎn)速相同而轉(zhuǎn)身相反的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)速相同而轉(zhuǎn)身相反的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)

27、磁場(chǎng)。(2)(2)反之反之, ,滿足上述性質(zhì)的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的合成即為脈滿足上述性質(zhì)的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的合成即為脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)。動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)。（3）由于正方向或反方向的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)在旋轉(zhuǎn)過程中，大）由于正方向或反方向的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)在旋轉(zhuǎn)過程中，大小不變，兩矢量頂點(diǎn)的軌跡為一圓形，所以這兩個(gè)磁動(dòng)勢(shì)為小不變，兩矢量頂點(diǎn)的軌跡為一圓形，所以這兩個(gè)磁動(dòng)勢(shì)為圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。6.4.2 6.4.2 三相繞組基波合成磁動(dòng)勢(shì)三相繞組基波合成磁動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)三相的合成磁動(dòng)勢(shì)：三相的合成磁動(dòng)勢(shì)： 取取U U相繞組軸線位置作為空間坐標(biāo)原點(diǎn)、以相序的方向作為相繞組軸線位置作為空間坐標(biāo)原點(diǎn)、以相序的方向作為

28、x x的參考方向、的參考方向、U U相電流為零時(shí)作為時(shí)間起點(diǎn)，則三相基波磁動(dòng)相電流為零時(shí)作為時(shí)間起點(diǎn)，則三相基波磁動(dòng)勢(shì)為：勢(shì)為：)xtsin(F)xtsin(F)xcos()tsin(Ff)xtsin(F)xtsin(F)xcos()tsin(Ff)xtsin(F)xtsin(FxcostsinFfpppWpppVpppU342121323234212132322121111111111111 11132pf (x,t) =Fsin(t-x) = F sin(t-x)可見：三相合成磁動(dòng)勢(shì)也是一個(gè)可見：三相合成磁動(dòng)勢(shì)也是一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。 交流電機(jī)三相對(duì)稱繞組交流電機(jī)三相對(duì)稱繞組

29、, , 通入三相對(duì)稱電流，磁動(dòng)勢(shì)是三相通入三相對(duì)稱電流，磁動(dòng)勢(shì)是三相的合成磁動(dòng)勢(shì)。的合成磁動(dòng)勢(shì)。 為了分析旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向，設(shè)三相對(duì)稱電流按余弦規(guī)為了分析旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向，設(shè)三相對(duì)稱電流按余弦規(guī)律變化，律變化，U U 相電流最大時(shí)為計(jì)時(shí)點(diǎn)，電流取首進(jìn)尾出為正，電相電流最大時(shí)為計(jì)時(shí)點(diǎn)，電流取首進(jìn)尾出為正，電流波形和各時(shí)刻旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的位置如圖所示：流波形和各時(shí)刻旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的位置如圖所示：U2U1W2V1W1V21n用圖解法分析用圖解法分析不同時(shí)刻三相合成磁動(dòng)勢(shì)不同時(shí)刻三相合成磁動(dòng)勢(shì) 合成磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向是從載有超前電流的相轉(zhuǎn)到載有滯后電合成磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向是從載有超前電流的相轉(zhuǎn)到載有滯后電流的相。

30、流的相。 產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的條件：產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的條件：一是三相或多相對(duì)稱繞組；二一是三相或多相對(duì)稱繞組；二是三相或多相對(duì)稱電流。兩個(gè)條件有一個(gè)不滿足，即產(chǎn)生橢圓形是三相或多相對(duì)稱電流。兩個(gè)條件有一個(gè)不滿足，即產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。 三相對(duì)稱繞組通入三相對(duì)稱電流，產(chǎn)生的基波合成磁動(dòng)勢(shì)是一個(gè)幅值恒定不變的圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，它有以下主要性質(zhì)(1)(1)幅值是單相脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)最大幅值的幅值是單相脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)最大幅值的3/23/2倍。倍。(2)(2)轉(zhuǎn)向由電流相序決定轉(zhuǎn)向由電流相序決定, ,從載有超前電流相轉(zhuǎn)到載有滯后電從載有超前電流相轉(zhuǎn)到載有滯后電流相流相. .(3)(3)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于電流

31、的頻率和電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于電流的頻率和電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)pfn601(4)(4)當(dāng)某相電流達(dá)最大值時(shí)當(dāng)某相電流達(dá)最大值時(shí), ,旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的波幅位置剛好轉(zhuǎn)到該旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的波幅位置剛好轉(zhuǎn)到該相繞組的軸線位置上相繞組的軸線位置上6.5.1.1 6.5.1.1 空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系6.5.1三相異步電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行一、主、漏磁通的分布 為了便于分析，根據(jù)磁通路徑和性質(zhì)不同，異步電動(dòng)機(jī)的為了便于分析，根據(jù)磁通路徑和性質(zhì)不同，異步電動(dòng)機(jī)的磁通分為主磁通和漏磁通。磁通分為主磁通和漏磁通。 主磁通同時(shí)交鏈定、轉(zhuǎn)子繞組，主磁通同時(shí)交鏈定、轉(zhuǎn)子繞組，其路徑為：定子鐵心其路徑為：定子鐵心氣隙氣

32、隙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心鐵心氣隙氣隙定子鐵心。主磁通起定子鐵心。主磁通起傳遞能量的作用。傳遞能量的作用。 除了主磁通以外的磁通稱為漏除了主磁通以外的磁通稱為漏磁通，它包括槽漏磁通、端漏磁通磁通，它包括槽漏磁通、端漏磁通和高次諧波磁通。漏磁通只起電抗和高次諧波磁通。漏磁通只起電抗壓降作用。壓降作用。二、空載電流和空載磁動(dòng)勢(shì)異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的定子電流稱為空載電流異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的定子電流稱為空載電流。.I,I:I,ar0000功功分分量量損損耗耗的的有有另另一一個(gè)個(gè)是是用用來來供供給給鐵鐵心心的的無無功功分分量量產(chǎn)產(chǎn)生生主主磁磁通通一一是是用用來來由由兩兩部部分分組組成成異異步步電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)空空載載

33、電電流流與與變變壓壓器器一一樣樣基基波波幅幅值值為為載載磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)產(chǎn)產(chǎn)生生的的旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)為為空空三三相相空空載載電電流流,FI000IpkNmF1w1100.92.IIIar000:即即.F，I，E，、,00022 于于是是乎乎為為零零轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子之之間間相相對(duì)對(duì)速速度度幾幾定定接接近近同同步步速速轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速很很高高空空載載運(yùn)運(yùn)行行時(shí)時(shí).II,I,IIrar00000 即即基基本本為為一一無無功功性性質(zhì)質(zhì)電電流流所所以以由由于于三、電磁關(guān)系10RI1U ()三相系)(I三三相相系系統(tǒng)統(tǒng)0)(F三三相相合合成成01E011E02 E6.5.1.2 6.5.1.2 空載運(yùn)行時(shí)的電壓平

34、衡方程空載運(yùn)行時(shí)的電壓平衡方程一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與變壓器一樣與變壓器一樣, ,主、漏磁通在定子繞組上感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)主、漏磁通在定子繞組上感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)011114.44wkNfjE101XI jE可見，異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)的電磁關(guān)系與變壓器非常相似?？梢?，異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)的電磁關(guān)系與變壓器非常相似。二、電壓平衡方程與等效電路 與變壓器一樣，根據(jù)基爾霍夫電壓定律，可列出空載時(shí)與變壓器一樣，根據(jù)基爾霍夫電壓定律，可列出空載時(shí)定子每相電壓方程式：定子每相電壓方程式：0111010110111IZEXI jRIERIEEU 同樣也有：同樣也有：100mmmE = - I (R + jX)= - I Z 根據(jù)上兩式

35、，可以作出空載時(shí)根據(jù)上兩式，可以作出空載時(shí)等效電路。等效電路。 盡管異步電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系與變壓器相似，但它們之間還是盡管異步電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系與變壓器相似，但它們之間還是有差別的：有差別的：1 1）主磁場(chǎng)性質(zhì)不同：異步電動(dòng)機(jī)為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，變壓器為脈動(dòng)）主磁場(chǎng)性質(zhì)不同：異步電動(dòng)機(jī)為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，變壓器為脈動(dòng)磁場(chǎng)磁場(chǎng).4 4）由于存在氣隙）由于存在氣隙, ,異步電動(dòng)機(jī)漏抗較變壓器的大異步電動(dòng)機(jī)漏抗較變壓器的大. .;I ,E,I ,E)000022222 變變壓壓器器異異步步電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)空空載載時(shí)時(shí)%.%,%I,)102302030的的僅僅為為而而變變壓壓器器為為異異步步電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)由由于于存存在在氣氣隙

36、隙5)5)異步電動(dòng)機(jī)通常采用短距和分布繞組異步電動(dòng)機(jī)通常采用短距和分布繞組, ,計(jì)算時(shí)需考慮繞組計(jì)算時(shí)需考慮繞組系數(shù)系數(shù), ,變壓器則為整距集中繞組變壓器則為整距集中繞組, ,可認(rèn)為繞組系數(shù)為可認(rèn)為繞組系數(shù)為1.1.6.5.2.1 6.5.2.1 負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系6.5.2三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載運(yùn)行11IR11E22IR22E)(1三相系統(tǒng)U)(I三三相相系系統(tǒng)統(tǒng)1)(I多多相相系系統(tǒng)統(tǒng)21F2F0F01EsE26.5.2.2 6.5.2.2 轉(zhuǎn)子繞組各電磁量轉(zhuǎn)子繞組各電磁量一、轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的頻率 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率正比于導(dǎo)體與磁場(chǎng)的相對(duì)切割速度感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率正比于導(dǎo)體與磁

37、場(chǎng)的相對(duì)切割速度, ,故轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的頻率為故轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的頻率為: :111211160p(n - n)n - npnf = sfnn轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí),.ff,s ,n1210 理想空載時(shí),.f,s ,nn0021 二、轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì): :02222444wskNf.E 轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì): :02212444wkNf.E 二者關(guān)系為二者關(guān)系為: :22sE= sE三、轉(zhuǎn)子繞組的漏阻抗電抗與頻率正比于電抗與頻率正比于, ,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子漏電抗轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子漏電抗: :2222LfXs二者關(guān)系二者關(guān)系: :22sX= sX .轉(zhuǎn)

38、子繞組的漏阻抗轉(zhuǎn)子繞組的漏阻抗: :2222jsXRjXRZ2ss四、轉(zhuǎn)子繞組的電流轉(zhuǎn)子繞組為閉合繞組轉(zhuǎn)子繞組為閉合繞組, ,轉(zhuǎn)子電流為轉(zhuǎn)子電流為222222222jsXREsjXREZEIssss轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子漏電抗轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子漏電抗: :2222LfX當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí), ,轉(zhuǎn)差率增大轉(zhuǎn)差率增大, ,轉(zhuǎn)子電流也增大轉(zhuǎn)子電流也增大. .五、轉(zhuǎn)子繞組的功率因數(shù)22222222222RRcos=R + XR + (sX) 轉(zhuǎn)子功率因數(shù)與轉(zhuǎn)差率有關(guān)轉(zhuǎn)子功率因數(shù)與轉(zhuǎn)差率有關(guān), ,當(dāng)轉(zhuǎn)差率增大時(shí)當(dāng)轉(zhuǎn)差率增大時(shí), ,轉(zhuǎn)子功率因轉(zhuǎn)子功率因數(shù)則減小。數(shù)則減小。六、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子繞組流過三相或多相

39、對(duì)稱電流時(shí)產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子繞組流過三相或多相對(duì)稱電流時(shí)產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì). .22222902IpkN.mFw 1)1)幅值幅值2)2)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向 轉(zhuǎn)子電流相序與定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)方向相同轉(zhuǎn)子電流相序與定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)方向相同, ,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的方向與轉(zhuǎn)子電流相序一致動(dòng)勢(shì)的方向與轉(zhuǎn)子電流相序一致. .1nnn)(nnn12轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)定子的速度為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)定子的速度為 可見可見, ,無論轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速怎樣變化無論轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速怎樣變化, ,定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)總是以同速、定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)總是以同速、同向在空間旋轉(zhuǎn)，兩者在空間上總是保持相對(duì)靜止。同向在空間旋轉(zhuǎn)，兩者在空間上總是保持相對(duì)靜止。

40、6.5.2.3 6.5.2.3 磁動(dòng)勢(shì)平衡方程磁動(dòng)勢(shì)平衡方程021FFF磁動(dòng)勢(shì)的平衡方程為：磁動(dòng)勢(shì)的平衡方程為：可以改寫為：可以改寫為：LFF)F(FF10201.,F,F;,F:L主主磁磁通通的的影影響響用用來來抵抵消消轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)對(duì)對(duì)即即它它用用平平衡衡轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)另另一一個(gè)個(gè)是是負(fù)負(fù)載載分分量量產(chǎn)產(chǎn)生生氣氣隙隙磁磁通通它它用用來來一一個(gè)個(gè)是是勵(lì)勵(lì)磁磁磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)個(gè)個(gè)分分量量定定子子旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)包包括括兩兩表表明明2100寫成磁動(dòng)勢(shì)幅值公式寫成磁動(dòng)勢(shì)幅值公式：011122221110.920.920.92IpkNmIpkNmIpkNmww1w:kNmkNmkwwi有

41、有兩兩邊邊除除以以電電流流變變比比222111 021IkIIi6.5.2.4 6.5.2.4 電動(dòng)勢(shì)平衡方程電動(dòng)勢(shì)平衡方程根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫出定、轉(zhuǎn)子側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程：根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫出定、轉(zhuǎn)子側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程：111111111U = - E + I R + jI X = - E + I Z222222220ssss= E - I R - jI X= E + I Z:kEE:e之之比比稱稱為為電電動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)比比與與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子不不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)電電動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)其其中中21221121wwekNkNEEk6.6.1 6.6.1 折算折算6.6三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路和相量圖 頻率折算頻率折算就

42、是用一個(gè)等效的轉(zhuǎn)子電路代替實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子系就是用一個(gè)等效的轉(zhuǎn)子電路代替實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)統(tǒng), ,而等效的轉(zhuǎn)子回路應(yīng)與定子電路有相同的頻率。而等效的轉(zhuǎn)子回路應(yīng)與定子電路有相同的頻率。一、頻率折算 在折算的過程中，電機(jī)的電磁效應(yīng)不變，因而有在折算的過程中，電機(jī)的電磁效應(yīng)不變，因而有兩個(gè)條件兩個(gè)條件：一個(gè)是保持轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)不變；二是轉(zhuǎn)子回路的功率不變。一個(gè)是保持轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)不變；二是轉(zhuǎn)子回路的功率不變。轉(zhuǎn)子回路電流轉(zhuǎn)子回路電流212 s2 s2222 s2s22222EEsEEI =- sZR + jXR + jsXR + jX +Rs.F,Rss,不不變變同同時(shí)時(shí)保保持持轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)為為定定子

43、子頻頻率率就就可可以以將將轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子頻頻率率折折算算電電阻阻在在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子回回路路中中串串聯(lián)聯(lián)一一個(gè)個(gè)用用一一個(gè)個(gè)不不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子并并且且可可見見221 222222s222I)sXj(REsI)jX(REUs2Rss1 實(shí)際的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子軸上有機(jī)械損耗和機(jī)械功率輸出。頻率折實(shí)際的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子軸上有機(jī)械損耗和機(jī)械功率輸出。頻率折算后，轉(zhuǎn)子靜止，沒有機(jī)械損耗和機(jī)械功率輸出，但電路中多算后，轉(zhuǎn)子靜止，沒有機(jī)械損耗和機(jī)械功率輸出，但電路中多了一個(gè)附加電阻了一個(gè)附加電阻 。根據(jù)能量守恒關(guān)系，該電阻消耗的功。根據(jù)能量守恒關(guān)系，該電阻消耗的功率等效機(jī)械損耗和機(jī)械功率之和率等效機(jī)械損耗和機(jī)械功率之和總的機(jī)械功率。總

44、的機(jī)械功率。21Rss 從等效電路角度，可以把從等效電路角度，可以把 看成是異步電動(dòng)機(jī)的看成是異步電動(dòng)機(jī)的”電阻負(fù)載電阻負(fù)載”，其上的壓降可以看成是轉(zhuǎn)子回路的端電壓，其上的壓降可以看成是轉(zhuǎn)子回路的端電壓:二、繞組折算。k、Nmk、Nmww同同本本相相折折算算的的方方法法與與變變壓壓器器基基組組的的實(shí)實(shí)際際轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子繞繞及及取取代代等等效效轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子及及繞繞組組相相同同的的定定子子繞繞組組折折算算就就是是用用一一個(gè)個(gè)和和222111122EEkEe i22kII 2222XkkXRkkReiei 6.6.2 等效電路一、繞組后的基本方程111111XI jRIEU 222222XI jRIEU 02

45、1III 12EE 01I )jXR(Emm 2221RssIU 二、T型等效電路和簡(jiǎn)化等效電路由基本方程可以作出等效電路由基本方程可以作出等效電路: :T T型等效電路型等效電路簡(jiǎn)化等效電路簡(jiǎn)化等效電路從等效電路分析可知從等效電路分析可知: :;,I ,Rss,s ,nn,)電電機(jī)機(jī)相相當(dāng)當(dāng)于于開開路路總總機(jī)機(jī)械械功功率率近近似似為為零零理理想想空空載載時(shí)時(shí)0102220 ;,Rss,s ,n,)短短路路狀狀態(tài)態(tài)電電機(jī)機(jī)處處于于總總機(jī)機(jī)械械功功率率為為零零電電機(jī)機(jī)不不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)011012 3)3)三相異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)永遠(yuǎn)滯后；三相異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)永遠(yuǎn)滯后；4)4)附加電阻不能用電感或

46、電容來代替。附加電阻不能用電感或電容來代替。5)5)在等效電路中負(fù)載的變化是用轉(zhuǎn)差率在等效電路中負(fù)載的變化是用轉(zhuǎn)差率s s來體現(xiàn)的來體現(xiàn)的6.6.3 相量圖 按照基本方程和等效電路可以按照基本方程和等效電路可以作出異步電動(dòng)機(jī)的相量圖。作出異步電動(dòng)機(jī)的相量圖。，、。UI,后后的的因因數(shù)數(shù)總總是是滯滯所所以以異異步步電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)的的功功率率率率定定的的感感性性無無功功功功電電機(jī)機(jī)需需要要從從電電源源吸吸收收一一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子的的漏漏磁磁通通氣氣隙隙中中的的主主磁磁通通和和定定這這是是因因?yàn)闉橐ń⒘⒑秃途S維持持于于電電源源電電壓壓總總是是滯滯后后定定子子電電流流從從相相量量圖圖可可見見11。，I，I

47、，s，n，械械的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)由由電電能能到到機(jī)機(jī)吸吸取取更更多多的的電電功功率率電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)從從電電源源隨隨之之增增加加增增加加使使增增大大轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差差率率下下降降轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速增增加加時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)機(jī)機(jī)械械負(fù)負(fù)載載還還可可見見看看出出12 6.7.1 6.7.1 功率平衡和轉(zhuǎn)矩平衡功率平衡和轉(zhuǎn)矩平衡6.7三相異步電動(dòng)機(jī)的功率平衡、轉(zhuǎn)矩平衡異步電動(dòng)機(jī)的功率和損耗有：異步電動(dòng)機(jī)的功率和損耗有：一、功率平衡輸入功率輸入功率11111cosIUmP 定子鐵損定子鐵損mFeRImp201 電磁功率電磁功率sRImppPPFecuem222111 機(jī)械功率機(jī)械功率MECRssImRssImP22212

48、22211 輸出功率輸出功率02pPppPPMECadmecMEC 定子銅損定子銅損12111RImpcu 轉(zhuǎn)子銅損轉(zhuǎn)子銅損cuRImRImp222122222 在等效電路上表示功率和損耗在等效電路上表示功率和損耗：1R1X2R2X21Rss1U1I0I2ImRmX1cupFep2cupMECP1PemP兩個(gè)重要關(guān)系式兩個(gè)重要關(guān)系式2cuemp= sP1-MECemP=sP 可見，從氣隙傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率分為兩部分，一小可見，從氣隙傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率分為兩部分，一小部分變?yōu)檗D(zhuǎn)子銅損耗，絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榭倷C(jī)械功率。轉(zhuǎn)差率部分變?yōu)檗D(zhuǎn)子銅損耗，絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榭倷C(jī)械功率。轉(zhuǎn)差率越大，轉(zhuǎn)子銅損耗就越多

49、，電機(jī)效率越低。因此正常運(yùn)行時(shí)越大，轉(zhuǎn)子銅損耗就越多，電機(jī)效率越低。因此正常運(yùn)行時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率均很小。電機(jī)的轉(zhuǎn)差率均很小。二、轉(zhuǎn)矩平衡02pPPMEC 即即02TTTem 02TTTem 或或1111ssMECemememP()PPT()電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 在式在式 的兩邊同時(shí)除以機(jī)械角速度的兩邊同時(shí)除以機(jī)械角速度 得得02pPPMEC 602 n 電磁轉(zhuǎn)矩從轉(zhuǎn)子方面看，它等于總機(jī)械功率除以轉(zhuǎn)子機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩從轉(zhuǎn)子方面看，它等于總機(jī)械功率除以轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度；從定子方面看，它又等于電磁功率除以同步機(jī)械械角速度；從定子方面看，它又等于電磁功率除以同步機(jī)械角速度。角速度。6.7.2 6.7.2 三相異步電

50、動(dòng)機(jī)的工作特性三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性一、轉(zhuǎn)速特性).P(fnffUU:NN2 時(shí)時(shí)和和在在定定義義二、轉(zhuǎn)矩特性).P(fTffUU:NN22 時(shí)時(shí)和和在在定定義義三、定子電流特性四、定子功率因數(shù)特性).P(fcosffUU:NN21 時(shí)時(shí)和和在在定定義義五、效率特性).P(fffUU:NN2 時(shí)時(shí)和和在在定定義義工作特性的曲線如工作特性的曲線如圖所示：圖所示：).P(fIffUU:NN21 時(shí)時(shí)和和在在定定義義6.8三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性一、物理表達(dá)式6.8.1 三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的三種表達(dá)式二、參數(shù)表達(dá)式 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指

51、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率之間存在一定的關(guān)系，之間的關(guān)系，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率之間存在一定的關(guān)系，所以異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性通常用所以異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性通常用 表示。表示。)s( fTem 022emTTCI cos 表明：三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由主磁通表明：三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由主磁通 與轉(zhuǎn)子電流的與轉(zhuǎn)子電流的有功分量有功分量 相互作用產(chǎn)生的。相互作用產(chǎn)生的。022cosI221122211122emRm pUsTRf(R)( XX )s 說明：電磁轉(zhuǎn)矩與電源參數(shù)（說明：電磁轉(zhuǎn)矩與電源參數(shù)（1 1、f f1 1）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（R R、X X、m m、p p）和運(yùn)行參數(shù)（）和運(yùn)行參數(shù)（s s）有關(guān)。）有關(guān)。 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 曲線曲線)(e