第五章三相異步電動機的運行原理解析課件

1、第五章 異步電機三相異步電動機的運行原理第一節(jié) 三相異步電動機運行時的電磁過程一、異步電動機負載時的物理情況 當(dāng)三相異步電動機的定子繞組接到對稱三相電源時，定子繞組中就通過三相交流電流。若不計諧波和齒槽影響，這個對稱三相交流電流將在氣隙內(nèi)形成按正弦規(guī)律分布、并且以同步轉(zhuǎn)速ns旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁動勢F1，由旋轉(zhuǎn)磁動勢F1建立旋轉(zhuǎn)的氣隙主磁場Bm。 這個旋轉(zhuǎn)磁場切割定子、轉(zhuǎn)子繞組，分別在定子、轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應(yīng)出定子電動勢和轉(zhuǎn)子電動勢。在轉(zhuǎn)子電動勢作用下轉(zhuǎn)子回路中有對稱三相電流流過。于是，在氣隙磁場和轉(zhuǎn)子電流的相互作用下，產(chǎn)生了電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就順著旋轉(zhuǎn)磁場的方向轉(zhuǎn)動。10/14/20221第五章 異步電機三

2、相異步電動機的運行原理第一節(jié) 三相異步空載的情況下：nns, I20 當(dāng)電機帶有機械負載后：nns, I2增大。同時I2的存在也就形成了 不論轉(zhuǎn)子是繞線型還是籠型，轉(zhuǎn)子磁動勢都是一種旋轉(zhuǎn)磁動勢。轉(zhuǎn)子磁動勢分析10/14/20222空載的情況下：nns, I20 當(dāng)電機帶有機械負2、F2轉(zhuǎn)速的大小 轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應(yīng)電動勢和電流的頻率為f2為轉(zhuǎn)差頻率轉(zhuǎn)子電流形成的轉(zhuǎn)子磁動勢 的旋轉(zhuǎn)方向與 的旋轉(zhuǎn)方向相同，它相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為n，而相對于定子的轉(zhuǎn)速為n+n=ns1、轉(zhuǎn)子磁動勢 的旋轉(zhuǎn)方向 轉(zhuǎn)子磁動勢 與定子磁動勢 的方向一致。10/14/202232、F2轉(zhuǎn)速的大小 轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應(yīng)電動勢和電流二、感應(yīng)

3、電勢平衡方程式10/14/20224二、感應(yīng)電勢平衡方程式10/11/20224主磁通 根據(jù)磁通通過的路徑的不同，將磁通分為兩部分：主磁通和漏磁通。由基波旋轉(zhuǎn)磁動勢產(chǎn)生的通過氣隙并與定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組同時交鏈的磁通稱為主磁通。主磁通為每極下的磁通量，用 表示 。主磁通又稱為氣隙磁通，交流電機就是依靠氣隙磁通來實現(xiàn)定、轉(zhuǎn)子之間的能量轉(zhuǎn)換的。10/14/20225主磁通 根據(jù)磁通通過的路徑的不同，將磁通分為兩定子繞組漏磁通10/14/20226定子繞組漏磁通10/11/20226漏電抗10/14/20227漏電抗10/11/20227電勢平衡方程式10/14/20228電勢平衡方程式10/11/2

4、022810/14/2022910/11/202292、轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電勢及電流10/14/2022102、轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電勢及電流10/11/202210轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢有效值10/14/202211轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢有效值10/11/202211轉(zhuǎn)子繞組阻抗10/14/202212轉(zhuǎn)子繞組阻抗10/11/202212轉(zhuǎn)子繞組電流10/14/202213轉(zhuǎn)子繞組電流10/11/202213電勢方程式異步電動機負載時的基本方程式列出如下旋轉(zhuǎn)時異步電動機的電路10/14/202214電勢方程式異步電動機負載時的基本方程式列出如下旋轉(zhuǎn)時異步電動三、磁勢平衡方程式1、磁動勢平衡10/14/202215三、磁勢

5、平衡方程式1、磁動勢平衡10/11/20221510/14/20221610/11/20221610/14/20221710/11/202217相量矢量圖前面僅僅說明了定轉(zhuǎn)子磁動勢之間存在著一種平衡，它們之間的相互關(guān)系還需要進一步分析。10/14/202218相量矢量圖前面僅僅說明了定轉(zhuǎn)子磁動勢之間存在著一種平衡，10/14/20221910/11/20221910/14/20222010/11/20222010/14/20222110/11/202221負載時定子、轉(zhuǎn)子磁勢相矢圖負載時定子、轉(zhuǎn)子磁動勢和電流的相矢圖兩極異步電動機的定子、轉(zhuǎn)子繞組示意圖10/14/202222負載時定子、轉(zhuǎn)子磁

6、勢相矢圖負載時定子、轉(zhuǎn)子磁動勢和電流的相矢第二節(jié)、異步電動機的等效電路及向量圖一、異步電動機的等效電路10/14/202223第二節(jié)、異步電動機的等效電路及向量圖一、異步電動機的等效電路1、頻率折算頻率歸算 保持整個電磁系統(tǒng)的電磁性能不變，把一種頻率的參數(shù)和物理量換算成另一種頻率的參數(shù)和物理量。在這里，就是用一個具有定子頻率而等效于轉(zhuǎn)子的電路去代換實際轉(zhuǎn)子電路。所謂“等效”是指：1）進行代換后，轉(zhuǎn)子電路對定子電路的電磁效應(yīng)不變。2）等效的轉(zhuǎn)子電路的電磁性能（有功功率、無功功率、銅耗等）必須和實際轉(zhuǎn)子電路一樣。10/14/2022241、頻率折算頻率歸算 保持整個電磁系統(tǒng)的電磁性能不變，把10/

7、14/20222510/11/20222510/14/20222610/11/202226等效圖10/14/202227等效圖10/11/202227對頻率折算的討論10/14/202228對頻率折算的討論10/11/2022282、繞組折算解決了定轉(zhuǎn)子頻率不同而產(chǎn)生的問題，但是還不能將定轉(zhuǎn)子電路連接起來，因為兩個電路的電動勢還不相等，所以還要進行繞組歸算10/14/2022292、繞組折算解決了定轉(zhuǎn)子頻率不同而產(chǎn)生的問題，但是還不能將定10/14/20223010/11/202230異步電動機方程式10/14/202231異步電動機方程式10/11/202231T型等效電路10/14/202

8、232T型等效電路10/11/202232簡化等效電路10/14/202233簡化等效電路10/11/202233二、異步電動機向量圖10/14/202234二、異步電動機向量圖10/11/202234異步電動機近似等效電路的相量圖10/14/202235異步電動機近似等效電路的相量圖10/11/202235例5-1一臺2對極的三相異步電動機，有關(guān)數(shù)據(jù)如下：定子繞組為三角形接法，試求額定負載時的定子電流、轉(zhuǎn)子電流、勵磁電流、功率因數(shù)、輸入功率和效率。解10/14/202236例5-1一臺2對極的三相異步電動機，有關(guān)數(shù)據(jù)如下：定子繞（1）用T形等效電路計算設(shè) ，定子電流定子線電流有效值10/14

9、/202237（1）用T形等效電路計算設(shè) ，定子電定子功率因數(shù)定子輸入功率轉(zhuǎn)子電流 和勵磁電流效率10/14/202238定子功率因數(shù)定子輸入功率轉(zhuǎn)子電流 和勵磁電流效率（2）用近似等效電路計算負載支路阻抗勵磁支路阻抗轉(zhuǎn)子電流（即負載電流）勵磁電流10/14/202239（2）用近似等效電路計算負載支路阻抗勵磁支路阻抗轉(zhuǎn)子電流（定子電流定子線電流有效值定子功率因數(shù)定子輸入功率效率10/14/202240定子電流定子線電流有效值定子功率因數(shù)定子輸入功率效率第三節(jié)、三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩10/14/202241第三節(jié)、三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩10/11/202241功率傳遞10/14/202

10、242功率傳遞10/11/202242功率傳遞10/14/202243功率傳遞10/11/202243功率流程圖10/14/202244功率流程圖10/11/202244二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式10/14/202245二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式10/11/202245電磁轉(zhuǎn)矩公式轉(zhuǎn)矩常數(shù)例5-2 根據(jù)例5-1中的數(shù)據(jù)，還知道電動機的機械損耗 ，額定負載時的附加損耗 ，試計算各種功率和轉(zhuǎn)矩。解定子和轉(zhuǎn)子的銅耗、及定子鐵耗10/14/202246電磁轉(zhuǎn)矩公式轉(zhuǎn)矩常數(shù)例5-2 根據(jù)例5-1中的同步角速度轉(zhuǎn)子機械角速度總機械功率電磁功率負載制動功率空載制動功率電磁轉(zhuǎn)矩或者10/14/202247同步角速度轉(zhuǎn)子機械角

11、速度總機械功率電磁功率負載制動功率空載制第四節(jié)、三相異步電動機的工作特性分析10/14/202248第四節(jié)、三相異步電動機的工作特性分析10/11/20224810/14/20224910/11/20224910/14/20225010/11/20225010/14/20225110/11/202251第五節(jié)、三相異步電動機參數(shù)的測定10/14/202252第五節(jié)、三相異步電動機參數(shù)的測定10/11/20225210/14/20225310/11/20225310/14/20225410/11/20225410/14/20225510/11/20225510/14/20225610/11/202256第六