異步電機(jī)精品課件

1、關(guān)于異步電機(jī)第一張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月異步電機(jī)主要作電動(dòng)機(jī)，應(yīng)用最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)，廠礦企業(yè)、交通工具、娛樂(lè)、科研、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、常生活都離不開(kāi)異步電動(dòng)機(jī)。交流電機(jī) : 異步（感應(yīng)）電機(jī)和同步電機(jī)。 類型：異步電機(jī)主要分為：鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，繞線式異步電動(dòng)機(jī)和各種控制用電動(dòng)機(jī)三大類。第二張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.1.1 基本類型和基本結(jié)構(gòu)按定子繞組供電電源相數(shù)按轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu)單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)兩相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)異步電機(jī)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)繞線式異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固，成本低，運(yùn)行性能不如繞線式通過(guò)外串電阻改善電機(jī)的起動(dòng)，調(diào)速等性能一、異步電機(jī)分類

2、:5.1 概述第三張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 二、異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)感應(yīng)電機(jī)定子繞組定子鐵心 轉(zhuǎn)子機(jī)座 籠型轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)子繞組繞線型定子 端蓋、軸承、風(fēng)扇、氣隙等第四張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)第五張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)第六張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月定子鐵心第七張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月定子沖片第八張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月定子線圈第九張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月鐵心和機(jī)座第十張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年

3、6月第十一張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月鼠籠轉(zhuǎn)子第十二張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月繞線轉(zhuǎn)子照片第十三張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月端蓋、風(fēng)罩銘牌、軸、軸承、風(fēng)扇、氣隙等第十四張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月異步電機(jī)的氣隙特點(diǎn)氣隙很小，在中、小型電機(jī)中，氣隙一般為0.2-1.5毫米。氣隙大小對(duì)電機(jī)性能有很大的影響氣隙大：磁阻大，勵(lì)磁電流（空載電流）大，功率因數(shù)低；氣隙磁場(chǎng)諧波含量（漏磁引起附加損耗）減少，改善啟動(dòng)性能。氣隙?。喊醇庸た赡芗皺C(jī)械安全所限制。第十五張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月感應(yīng)電機(jī)銘牌銘牌：型號(hào)，額定

4、值，繞組聯(lián)結(jié)方式，生產(chǎn)廠家等 型號(hào)：Y132S-4,Y-異步電動(dòng)機(jī)；132-機(jī)座中心高度132mm，S-短鐵心；4-極數(shù)。 額定值:正常運(yùn)行時(shí)的主要數(shù)據(jù)指標(biāo)。 繞組聯(lián)結(jié)方式：接法或者Y接法。 第十六張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十七張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 5.1.2 基本工作原理電動(dòng)機(jī)運(yùn)行發(fā)電機(jī)運(yùn)行電磁制動(dòng) 異步電機(jī)外部條件發(fā)生變化時(shí)，有三種不同的運(yùn)行方式。定子接電網(wǎng)轉(zhuǎn)子帶負(fù)載定子接電網(wǎng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)定子接電網(wǎng)、轉(zhuǎn)子機(jī)械負(fù)載；應(yīng)用于升降機(jī)械等。第十八張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月AXYCBZ定子三相繞組通入三相交流電 切割閉合轉(zhuǎn)子導(dǎo)體（鼠籠

5、轉(zhuǎn)子、繞線式轉(zhuǎn)子）右手定則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)電流 I2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)左手定則電磁力F電磁轉(zhuǎn)矩TnFF一、異步電動(dòng)機(jī)工作原理方向:順時(shí)針傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)第十九張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月小結(jié)：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)三條件：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) n1 =60f/p 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體閉合，產(chǎn)生電流 nn1 思考題：為什么異步電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 nn1？（分析）第二十張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 同步轉(zhuǎn)速n1-旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速。該轉(zhuǎn)速取決于電流的頻率f和繞組的極對(duì)數(shù)p。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n-轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速。異步電機(jī)的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速始終不相等。二、轉(zhuǎn)差率 n1=60fp轉(zhuǎn)差率s-同步轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差對(duì)

6、同步轉(zhuǎn)速n1之比值。第二十一張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)差率為異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)基本變量，在分析異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)有著重要的地位。起動(dòng)瞬間:n=0,s=1理想空載時(shí)：n=n1,s=0 運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差率一般很小，第二十二張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月根據(jù)轉(zhuǎn)差率可以區(qū)分異步電機(jī)運(yùn)行狀態(tài) 電動(dòng)機(jī):s0，1電磁制動(dòng):s1 發(fā)電機(jī):s0例題第二十三張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1、電動(dòng)機(jī)狀態(tài) 0nn1 0s0 輸出機(jī)械功率 定子：e1i1a0 從電網(wǎng)吸收電功率三、感應(yīng)電機(jī)三種運(yùn)行狀態(tài) .e1i1a .e1i1a e2i2a . .e2i2a第二十四張，PPT共

7、一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月電磁關(guān)系 轉(zhuǎn)子： i2a、e2與電動(dòng)機(jī)狀態(tài)相反；Tem與轉(zhuǎn)向相反，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 定子：i1a與i2a反方向；i1a與電動(dòng)機(jī)狀態(tài)相反，e1與電動(dòng)機(jī)狀態(tài)相同，i1a 、e1同方向。 能量轉(zhuǎn)換關(guān)系 轉(zhuǎn)子：Tem 0 輸出電功率2、發(fā)電機(jī)狀態(tài) . .e2i2ae2i2a . .e1i1a e1i1a nn1 - s0第二十五張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3、制動(dòng)狀態(tài) -n0 s e2i2a . .e2i2a .e1i1a .e1i1a吸收電功率吸收機(jī)械功率=轉(zhuǎn)子電阻熱損耗電磁關(guān)系 轉(zhuǎn)子：Tem與n反方向 Tem為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 定子：i1a 、e1反方向。能

8、量轉(zhuǎn)換關(guān)系 轉(zhuǎn)子：Tem0吸收機(jī)械功率 定子：e1i1a0 從電網(wǎng)吸收電功率第二十六張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)異步電機(jī)已介紹1. 三層三相定子繞組2. 雙轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī) 3.新型繞線式異步電動(dòng)機(jī)：定子三相繞組，轉(zhuǎn)子兩相繞組。 4.新型定子雙繞組自激異步發(fā)電機(jī)，一套功率繞組，一套控制繞組。目前異步電機(jī)新型結(jié)構(gòu)有哪些?查閱資料開(kāi)展討論第二十七張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月異步電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng).swf第二十八張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月交流繞組模型圖第二十九張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(如:旋轉(zhuǎn)磁極

9、式同步電機(jī)的磁場(chǎng))電氣旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)第三十張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2極機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng).swf第三十一張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2極電氣旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng).swf第三十二張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月鼠籠轉(zhuǎn)子第三十三張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月風(fēng)葉鐵心繞組滑環(huán)軸承繞線式轉(zhuǎn)子第三十四張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月如果:無(wú)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)子電流 轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，磁通不切 割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條無(wú)轉(zhuǎn)矩因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速間必須要有差別。分析：異步電機(jī)第三十五張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月例5.1 有一臺(tái)5

10、0Hz的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速nN 730rmin，試求該機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率。 第三十六張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 解： s = (n1-nN) /n1 =（750-730）/750 =0.02667 第三十七張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 5.1.3 額定值 額定電壓UN： (V)，額定運(yùn)行時(shí)，規(guī)定加在定子繞組上的線電壓； 額定電流IN： (A),額定運(yùn)行時(shí)，規(guī)定加在定子繞組上的線電流； 額定功率PN： (kW),額定運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸出功率； 額定轉(zhuǎn)速n： (r/min),額定運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速； 第三十八張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月

11、額定頻率fN(Hz)，規(guī)定的電源頻率(50Hz)； 額定效率、額定功率因數(shù)等第三十九張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月(2) 定子繞組電勢(shì)平衡方程式 定子繞組接到交流電源上，與電源電壓相平衡的電勢(shì)（壓降）包括：主電勢(shì) 、漏磁電勢(shì) 和電阻壓降。 主電勢(shì)（感應(yīng)電勢(shì)）： 定子繞組通入三相對(duì)稱交流電流時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的主磁通，同時(shí)被定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組切割，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。 第四十張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月定子電流定子繞組內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組內(nèi) 5.2.1 轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的異步電機(jī)5.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理一、轉(zhuǎn)子繞組開(kāi)路電磁關(guān)系2第四十一張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2

12、022年6月定子繞組感應(yīng)電勢(shì)的有效值： 轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電勢(shì)的有效值： 第四十二張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 漏磁電勢(shì)（漏抗壓降） 定子漏磁通：僅與定子繞組相匝鏈。 漏抗壓降： 電阻壓降： 定子電勢(shì)平衡方程式 第四十三張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月返回轉(zhuǎn)子靜止開(kāi)路時(shí)的等效電路圖第四十四張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、轉(zhuǎn)子繞組短路(1)電磁關(guān)系2定子轉(zhuǎn)子定子繞組內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)第四十五張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月定子繞組感應(yīng)電勢(shì)的有效值： 轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電勢(shì)的有效值： 第四十六張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 漏磁電勢(shì)（漏

13、抗壓降） 定子漏磁通：僅與定子繞組相匝鏈。 漏抗壓降： 電阻壓降： 電勢(shì)平衡方程式 第四十七張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月返回轉(zhuǎn)子靜止短路時(shí)的等效電路圖第四十八張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月定子轉(zhuǎn)子定子繞組內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組內(nèi) 5.2.2 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的異步電機(jī)電磁關(guān)系第四十九張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流的頻率 f2 為 轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì) F2 相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為n2： 一、定轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)靜止第五十張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 轉(zhuǎn)子本身又以轉(zhuǎn)速n在旋轉(zhuǎn)，因此從定子側(cè)觀察時(shí)，F(xiàn)2在空間的轉(zhuǎn)速應(yīng)為 定子和轉(zhuǎn)子磁

14、動(dòng)勢(shì)之間的速度關(guān)系，如圖所示。第五十一張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月返回定轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)之間的速度關(guān)系第五十二張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電勢(shì) 轉(zhuǎn)子繞組切割主磁通的轉(zhuǎn)速 主磁通以同步速度旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)體切割主磁通的相對(duì)轉(zhuǎn)速為 (n1-n)=sn1 轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電勢(shì)的頻率： 結(jié)論：由于s很小，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)頻率很低。0.5-3Hz 二、轉(zhuǎn)子繞組的電勢(shì)及電流第五十三張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月感應(yīng)電勢(shì)與轉(zhuǎn)差率正比。 對(duì)繞線式異步電機(jī)，轉(zhuǎn)子繞組每相串聯(lián)匝數(shù)，相數(shù)計(jì)算方法同定子繞組的計(jì)算。 對(duì)籠形轉(zhuǎn)子來(lái)說(shuō)，由于每個(gè)導(dǎo)條中

15、電流相位均不一樣，所以，每個(gè)導(dǎo)條即為一相，可見(jiàn)相數(shù)等于導(dǎo)條數(shù)即轉(zhuǎn)子槽數(shù)；每相串聯(lián)匝數(shù)為半匝即1/2。 注意轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)（s=1)時(shí)的感應(yīng)電勢(shì)與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)感應(yīng)電勢(shì)的關(guān)系。 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)的有效值第五十四張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子繞組的阻抗 由于轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，所以有轉(zhuǎn)子電流流過(guò)。同樣會(huì)產(chǎn)生漏磁電抗壓降。 漏抗公式： 漏抗也與轉(zhuǎn)差率正比。轉(zhuǎn)速越高，漏抗越小。 考慮到轉(zhuǎn)子繞組的相電阻后： 第五十五張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子繞組中的電流 轉(zhuǎn)子繞組短路，轉(zhuǎn)子電壓為0，感應(yīng)電勢(shì)全部加在轉(zhuǎn)子阻抗上, 轉(zhuǎn)子回路方程： 轉(zhuǎn)子電流： 第五十六張，PPT共一百七十五頁(yè)，

16、創(chuàng)作于2022年6月返回轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)等效電路圖第五十七張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、磁勢(shì)平衡方程式激磁電流 Im 和激磁磁勢(shì)Fm 產(chǎn)生主磁通所需要的電流稱為激磁電流 Im ； 對(duì)應(yīng)的磁勢(shì)稱為激磁磁勢(shì)： 電勢(shì)方程式： 電源電壓不變，阻抗壓降很小，電勢(shì)近似不變； 由公式： 1 近似不變； 結(jié)論：激磁磁勢(shì)和激磁電流幾乎不變第五十八張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 理想空載運(yùn)行: 激磁磁勢(shì)全部由定子磁勢(shì)F1提供，即：FmF1 負(fù)載運(yùn)行: 轉(zhuǎn)子繞組中有電流I2流過(guò)，產(chǎn)生一個(gè)同步旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)F2，為了保持Fm不變，定子磁勢(shì)F1除了提供激磁磁勢(shì)Fm外，還必須抵消轉(zhuǎn)子磁勢(shì)F2的影響，

17、即：第五十九張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月異步電動(dòng)機(jī)的磁勢(shì)平衡方程： 結(jié)論：理想空載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子電流為0，定子電流等于激磁電流；負(fù)載時(shí)，定子電流隨負(fù)載增大而增大。第六十張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 四、等效電路等效電路法是分析異步電動(dòng)機(jī)的重要手段。在異步電動(dòng)機(jī)中，作等效電路遇到的兩大障礙是：(1) 定轉(zhuǎn)子電路的頻率不相同；(2) 定轉(zhuǎn)子邊的相數(shù)，匝數(shù)，繞組系數(shù)等不相等。第六十一張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（1）、頻率折算 轉(zhuǎn)差率為s的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路頻率：轉(zhuǎn)子靜止時(shí)s=1；則轉(zhuǎn)子頻率等于定子頻率。頻率折算既是用靜止的轉(zhuǎn)子代替旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。 頻

18、率折算后，希望磁勢(shì)平衡不變，即轉(zhuǎn)子電流不變。第六十二張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 轉(zhuǎn)子不動(dòng)，轉(zhuǎn)子電阻為 的異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電流，和轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)差率s旋轉(zhuǎn)的，轉(zhuǎn)子電阻為R2的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電流相等。推論： 頻率折算的方法：給轉(zhuǎn)子繞組電阻中，計(jì)入一個(gè)附加電阻， 即可以把原來(lái)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子看成靜止的轉(zhuǎn)子。第六十三張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月頻率歸算后感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子電路圖返回第六十四張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月等效圖第六十五張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 不論靜止或者旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)子磁勢(shì)總以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)子磁勢(shì)的轉(zhuǎn)速不變，大小相

19、位又沒(méi)有變，故電機(jī)的磁勢(shì)平衡依然維持。 靜止的轉(zhuǎn)子不再輸出機(jī)械功率，即電機(jī)的功率平衡中少了一大塊機(jī)械功率。 靜止的轉(zhuǎn)子中多了一個(gè)附加電阻，而電流沒(méi)有變，所以多了一個(gè)電阻功率。 附加電阻上消耗的電功率等于電機(jī)輸出的機(jī)械功率。 對(duì)頻率折算的討論第六十六張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（2）、繞組折算用繞組（m1、N1、kN1）等效替代繞組（ m2、N2、kN2 ）代替的原則是： 磁勢(shì)平衡不變 功率平衡不變 電流折算：根據(jù)磁勢(shì)不變：第六十七張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月電勢(shì)、阻抗折算 電勢(shì)折算：磁通應(yīng)不變。 阻抗折算：功率不變。電抗和漏阻抗可同樣折算。222211221

20、21211112 44.444.4EkEkNkNEkNfEkNfEeNNNN=ff22222211112222212222222221RkKRkNmkNmmmRIImmRRImRImeiNN=第六十八張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（3）、異步電動(dòng)機(jī)方程式經(jīng)過(guò)頻率折算和繞組折算后異步電動(dòng)機(jī)的方程式折算后轉(zhuǎn)子電路方程式：第六十九張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月返回轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)等效電路圖第七十張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月頻率歸算后感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子電路圖返回第七十一張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月返回頻率和繞組歸算后感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子電路

21、圖第七十二張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月返回感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的T形等效電路第七十三張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四、相量圖 異步電機(jī)相量圖類似于變壓器相量圖,從轉(zhuǎn)子電路方程出發(fā)可作出相量圖。第七十四張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.2.3 異步電機(jī)等效電路的簡(jiǎn)化第七十五張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第七十六張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 例5.2 有一臺(tái)50HZ、三相、四極的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率s=5%，試求：（1）轉(zhuǎn)子電流的頻率；（2）轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；（3）轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)在空間的轉(zhuǎn)速。 第七十七張，PPT共一

22、百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月解 (1)轉(zhuǎn)子電流的頻率 f2 = sf1 =0.0550=2.5Hz (2)轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 n2=60f2/p=(602.5)/2=75r/min (3) 轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)在空間的轉(zhuǎn)速 n2 + n = n2+n1(1-s)=1500r/min第七十八張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 5.2.4 異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)測(cè)定要計(jì)算工作特性， 事先要知道電機(jī)參數(shù)。 和變壓器一樣， 通過(guò)做空載和短路試驗(yàn)， 求出 、 、 、 、 一、空載試驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)定Zm（Rm+jxm)、鐵耗pFe和機(jī)械損耗方法： 在額定頻率下， 轉(zhuǎn)子軸端不帶負(fù)載 用調(diào)壓器調(diào)節(jié)電源電壓

23、， 使定子端電壓從1.2UN開(kāi)始降落， 直至速度降落， 電流回升。 第七十九張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月測(cè)定：相電壓U1、空載相電流I0、空載輸入總功率P0。計(jì)算：畫(huà)出 和 pFe的大小近似地與外施電壓的平方成正比， 即 pmec僅與轉(zhuǎn)速有關(guān)， pmec近似為常值； 關(guān)系曲線基本是一條直線；延長(zhǎng)直線與縱軸相交， 交點(diǎn)以下部分 即為機(jī)械損耗pmec， 額定電壓時(shí)的鐵耗即可從圖中對(duì)應(yīng)的 點(diǎn)求取。空載試驗(yàn)第八十張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月又 空載運(yùn)行時(shí)，二、短路試驗(yàn)?zāi)康模?測(cè)定短路阻抗 、轉(zhuǎn)子電阻 、短路電抗方法：堵住轉(zhuǎn)子（S1）， 調(diào)節(jié)定子外施電壓， 使短路電流

24、由1.2IN逐漸減小到0.3IN。短路試驗(yàn)第八十一張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月測(cè)定： 、 和 簡(jiǎn)化計(jì)算： 為滿足電動(dòng)機(jī)不同的運(yùn)行數(shù)據(jù)， 應(yīng)選取不同的短路電流， 進(jìn)行短路試驗(yàn)， 求不同的短路參數(shù)。 第八十二張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 5.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性一、功率平衡結(jié)合等效電路分析異步電動(dòng)機(jī)功率流向。 5.3.1功率、轉(zhuǎn)矩平衡方程式第八十三張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)從電源輸入的電功率： 消耗于定子繞組的電阻而變成銅耗： 消耗于定子鐵心變?yōu)殍F耗： 功率傳遞（1）第八十四張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月注

25、意：定子鐵心與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)轉(zhuǎn)速為n1較大，轉(zhuǎn)子鐵心與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)轉(zhuǎn)速為sn1較小，故鐵耗主要為定子鐵耗剩余功率將通過(guò)氣隙磁場(chǎng)感應(yīng)到轉(zhuǎn)子繞組，此一功率稱為電磁功率。第八十五張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 電磁功率首先提供轉(zhuǎn)子銅耗： 剩余的電磁功率全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率； 機(jī)械功率一部分克服機(jī)械損耗和附加損耗 其余功率為輸出的機(jī)械功率 異步電動(dòng)機(jī)的功率平衡方程式：功率傳遞（2）第八十六張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月流程圖電功率電磁功率 機(jī)械功率總機(jī)械功率第八十七張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月兩個(gè)重要關(guān)系式 可見(jiàn)，從氣隙傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率分為兩部分，一小

26、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，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。第八十八張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系 在式 的兩邊同時(shí)除以機(jī)械角速度 得：即：或電磁轉(zhuǎn)矩第八十九張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 5.3.2 電磁轉(zhuǎn)矩三種表達(dá)式1、物理表達(dá)式2、參數(shù)表達(dá)式3、實(shí)用表達(dá)式第九十張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月物理表達(dá)式(由Pem/1得到)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)子電流的有功分量 相互作用產(chǎn)生的。第九十一張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月參數(shù)表達(dá)式：由

27、簡(jiǎn)化等效電路圖得I2，代入Pem=m1I2R2 /s說(shuō)明：電磁轉(zhuǎn)矩與電源參數(shù)（、f）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（R、x、m、p）和運(yùn)行參數(shù)（s）有關(guān)。再由Pem/1得到第九十二張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月臨界轉(zhuǎn)差率 sm 和最大電磁轉(zhuǎn)矩Tmax對(duì)參數(shù)表達(dá)式求導(dǎo)并令其為0得到+電動(dòng)機(jī)狀態(tài)-發(fā)電機(jī)狀態(tài)第九十三張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月當(dāng)其它參數(shù)一定時(shí)：1、最大電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方成正比； 臨界轉(zhuǎn)差率與電源電壓無(wú)關(guān)。3、頻率越高，最大電磁轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率越?。?漏抗越大，最大電磁轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率越??；2、轉(zhuǎn)子回路電阻越大，臨界轉(zhuǎn)差率越大(最大轉(zhuǎn)矩的位置可以由轉(zhuǎn)子電阻的大小來(lái)調(diào)

28、整),最大電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電阻無(wú)關(guān)。4、過(guò)載能力第九十四張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)Kst當(dāng)其它參數(shù)一定時(shí):1、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方成正比；2、頻率越高，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越??； 漏抗越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越小；3、繞線式電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子回路電阻越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩先增后減。4、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)第九十五張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月實(shí)用表達(dá)式已知電機(jī)的額定功率、額定轉(zhuǎn)速、過(guò)載能力忽略空載轉(zhuǎn)矩，有第九十六張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月圖5-28 異步電機(jī)的Tem=f(s)曲線第九十七張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.0 0.8 0.6

29、 0.4 0.2 0 300250200150100 50 0111調(diào)速圖5.29 轉(zhuǎn)子回路串電阻對(duì) Tem=f(s)曲線的影響T2+T0abcdn=0n= n1調(diào)速前nn1 na nb nc nd第九十八張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三相異步電動(dòng)機(jī)降壓時(shí)的人為機(jī)械特性snsm10TLUN0TstTmaxTemn1A0.8UN0.64Tst0.64Tmax第九十九張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 5.3.3 異步電動(dòng)機(jī)的工作特性 異步電動(dòng)機(jī)的工作特性是指在額定電壓及額定頻率下，電動(dòng)機(jī)的主要物理量（轉(zhuǎn)速、定子電流、電磁轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)及效率等）隨輸出功率變化的關(guān)系曲線

30、。 利用等值電路來(lái)計(jì)算工作特性。1. 轉(zhuǎn)差率特性隨著負(fù)載功率的增加，電磁功率增加， 轉(zhuǎn)子電流需要增大，故轉(zhuǎn)差率隨輸出功率增大而增大（轉(zhuǎn)速下降）。轉(zhuǎn)差率sP2s0(空載運(yùn)行，P=0，s0)第一百?gòu)?，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月空載時(shí)電流很小，隨著負(fù)載電流增大，電機(jī)的輸入電流增大。二、定子電流特性 I1f（P2）三、電磁轉(zhuǎn)矩特性 Temf（P2） 轉(zhuǎn)速的變換范圍很小，從空載到滿載，轉(zhuǎn)速略有下降 異步電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)矩曲線為一個(gè)上翹的曲線。電磁轉(zhuǎn)矩Tem電流I1P2電流、電磁轉(zhuǎn)矩特性第一百零一張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 空載時(shí)，定子電流基本上用來(lái)產(chǎn)生主磁通，有功

31、功率很小，功率因數(shù)很低； 負(fù)載電流增大，輸入電流有功分量增大，功率因數(shù)升高; 額定功率附近功率因數(shù)達(dá)到最大值; 負(fù)載繼續(xù)增大，轉(zhuǎn)子漏電抗增大（漏電抗與頻率正比）, 增大，功率因數(shù)下降。P2功率因數(shù)四、功率因數(shù)特性第一百零二張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月銅耗隨負(fù)載的變化而變化（與負(fù)載電流平方正比）；鐵耗和機(jī)械損耗近似不變； 可變損耗等于不變損耗時(shí)電機(jī)達(dá)到最大效率。 額定效率在74-94%之間；最大效率發(fā)生在(0.7-1.0)倍額定效率處五、效率特性第一百零三張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第一百零四張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月起動(dòng)過(guò)程：電動(dòng)機(jī)從靜止

32、到達(dá)到正常工作轉(zhuǎn)速(額定轉(zhuǎn)速)的過(guò)程。 一、起動(dòng)電流Ist1、n=0,s=1,異步電機(jī)對(duì)電網(wǎng)呈現(xiàn)短路阻抗ZK，流過(guò)它的穩(wěn)態(tài)電流稱起動(dòng)電流。5.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)第一百零五張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2、利用簡(jiǎn)化等效電路，忽略勵(lì)磁支路，則起動(dòng)電流為：一般籠型異步電動(dòng)機(jī)ZKI*=0.140.25,在額定電壓下直接起動(dòng)， Ist * = 47，即起動(dòng)電流倍數(shù)kI = Ist / IN = 47.第一百零六張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩： 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)kst = 0.9 1.3（2.2） 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大的原因：(1)起動(dòng)電流大，阻抗壓降大，感應(yīng)電勢(shì)小，

33、磁通?。?2)s=1時(shí)，轉(zhuǎn)子的功率因數(shù) cos2很低(0.250.4)。因此雖然I2大，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst =CMmI2 cos2 不大，它與額定轉(zhuǎn)矩之比值約為0.91.3（2.2）.第一百零七張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月例、 Ist * = 6， m*=0.5, cos2 =0.3,則Tst*=0.9如果起動(dòng)轉(zhuǎn)矩過(guò)小，就不能在滿載下起動(dòng)，應(yīng)設(shè)法提高。但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也不能過(guò)大，否則，會(huì)使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)收到?jīng)_擊而損壞。三、異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)特點(diǎn)：起動(dòng)電流較大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小。第一百零八張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)：從禁止不動(dòng)到加速到工作轉(zhuǎn)速的過(guò)程要求：在起動(dòng)時(shí)有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩（倍數(shù)），較小的起動(dòng)電流（倍數(shù)）啟動(dòng)過(guò)渡過(guò)程短對(duì)電網(wǎng)的沖擊小第一百零九張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四、起動(dòng)要求： (1)Tst足夠大； (2)Ist不能太大； (3)縮短起動(dòng)時(shí)間； (4)起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單可靠。為此必須采用適當(dāng)?shù)钠饎?dòng)方法。第一百一十張，PPT共一百七十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 五、決定異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方法的原則： 電動(dòng)機(jī)容量相對(duì)于電網(wǎng)容量很小時(shí)，可以直接起