電氣二-第五章電機(jī)

《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)1§5.4轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的異步電機(jī)異步電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)總是要旋轉(zhuǎn)的，但是在轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)各種電磁關(guān)系也存在，先分析轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)的情況。電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子靜止時(shí)有兩種情況：一種是轉(zhuǎn)子繞組開路，另一種是轉(zhuǎn)子繞組短路。分析過(guò)程中注意：定子電流→磁勢(shì)→磁場(chǎng)→磁通→主磁通和漏磁通（經(jīng)過(guò)的途徑及性質(zhì)不同）籠型：定轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)p相等；繞線型：定轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)p、相數(shù)m都相等?！峨姍C(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)2一、定子繞組接電源，轉(zhuǎn)子開路

注意：轉(zhuǎn)子開路的三相異步電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于副邊空載的三相變壓器，定子繞組對(duì)應(yīng)于原邊繞組，轉(zhuǎn)子繞組對(duì)應(yīng)于副邊繞組，所不同的是異步電動(dòng)機(jī)的磁路中多了氣隙磁路。三相定子繞組流過(guò)三相對(duì)稱電流，產(chǎn)生三相合成旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，基波為正弦分布旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，幅值：《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)31、電磁關(guān)系磁動(dòng)勢(shì)F0產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)基波磁場(chǎng)，主磁通為Фm，定子一相中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)42、定子繞組電勢(shì)平衡方程式以下標(biāo)l和2區(qū)別定子和轉(zhuǎn)子電路的各物理量，各種數(shù)量均取每相值。電路方程與次級(jí)開路時(shí)的變壓器的電路方程相似。定子漏阻抗《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)5定子的槽型越深越窄，槽漏磁的磁導(dǎo)越大，槽漏抗也越大I1為定子電流；X1σ為定子一相的漏磁電抗，簡(jiǎn)稱定子漏抗；定子漏阻抗《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)6（Rm<<Xm）-è1用勵(lì)磁電流ì0在勵(lì)磁阻抗Zm上的壓降表示：Rm：反映鐵心損耗的等效電阻。鐵耗pFe∝fβB2m。當(dāng)f一定時(shí)，Φm有確定值→Rm有確定值。ppt見下頁(yè)；書p221；類似于p128圖3.12《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)7旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)Fm磁場(chǎng)和磁通密度波Bm，都以同步轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)的空間波。如果不考慮磁滯和渦流損耗，則Bm應(yīng)和產(chǎn)生它的Fm在空間上同相位。實(shí)際上，總存在磁滯和渦流損耗，因此Bm波應(yīng)在空間上滯后Fm波一個(gè)鐵耗角αFe物理意義如下：當(dāng)Fm波的波幅轉(zhuǎn)到氣隙圓周某一點(diǎn)，該點(diǎn)的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值，但由于磁滯和渦流的影響，該點(diǎn)磁通密度尚未達(dá)到最大，必須經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，等到Fm波轉(zhuǎn)過(guò)αFe電角度，該點(diǎn)磁通密度才達(dá)到最大值。《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)8定、轉(zhuǎn)子每相基波感應(yīng)電勢(shì)之比：3、轉(zhuǎn)子相電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速n1切割轉(zhuǎn)子繞組把轉(zhuǎn)子繞組的每相的有效匝數(shù)N2kN2換為定子繞組的有效匝數(shù)N1kN1。這時(shí)轉(zhuǎn)子繞組每相電勢(shì)的有效值為E’2——稱為轉(zhuǎn)子繞組電勢(shì)折算到定子繞組時(shí)的折算值。電壓比《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)9等效電路和相量圖ì0《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)10二、轉(zhuǎn)子繞組短路開關(guān)K閉合，轉(zhuǎn)子繞組短路，轉(zhuǎn)軸被卡，定子外加電壓。設(shè)定、轉(zhuǎn)子都是具有極對(duì)數(shù)為p的三相對(duì)稱繞組。相當(dāng)于二次側(cè)被短路的變壓器。《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)111、定子磁動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)靜止定于繞組電流I1→磁勢(shì)F1（順時(shí)針，轉(zhuǎn)速n1）→F1同時(shí)切割定、轉(zhuǎn)子（順序：a－b－c）→E1、E2（頻率f1）→E2產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流I2（相序abc依次滯后）→流過(guò)轉(zhuǎn)子三相對(duì)稱繞組產(chǎn)生磁勢(shì)F2（順時(shí)針，轉(zhuǎn)速n2＝n1）?！逨1→E2→I2→F2∴F2的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速、極對(duì)數(shù)與F1相一致。空間上相對(duì)靜止。《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)12定子電流產(chǎn)生合成的定子基波旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)F1與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)F2同速、同方向在空間一前一后同步旋轉(zhuǎn)，合成為Fm。氣隙中實(shí)際的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向與F1一致轉(zhuǎn)子中有電流時(shí)的磁通路徑《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)13定子轉(zhuǎn)子定子繞組內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)電磁關(guān)系《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)142、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)F2與α12無(wú)關(guān)自學(xué)p220《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)15三、電動(dòng)勢(shì)平衡方程《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)16四、磁勢(shì)平衡式F1、F2空間相對(duì)靜止，疊加成勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)合成磁勢(shì)F0→氣隙中的主磁通Φm；I1→定子漏磁通Φ1σ；I2→轉(zhuǎn)子漏磁通Φ2σ（槽漏磁通、端部漏磁通和諧波漏磁通）定子磁勢(shì)F1包含兩部分：一部分是用來(lái)產(chǎn)生主磁通的F0分量；另一部分是與F2大小相等、方向相反的以抵消轉(zhuǎn)子磁勢(shì)對(duì)主磁通的影響的-F2分量。《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)17五、轉(zhuǎn)子繞組的折算異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間只有磁的耦合。定、轉(zhuǎn)子磁路純電路的等值電路。轉(zhuǎn)子繞組的折算轉(zhuǎn)子繞組折算的方法：相數(shù)m1、匝數(shù)N1kN1的繞組相數(shù)為m2、匝數(shù)為N2kN2代替原轉(zhuǎn)子繞組:新轉(zhuǎn)子繞組:折算的原則：保持折算前后轉(zhuǎn)子磁勢(shì)F2不變，轉(zhuǎn)子上各種有功功率、無(wú)功功率不變?！峨姍C(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)18①轉(zhuǎn)子電勢(shì)折算前轉(zhuǎn)子電勢(shì)為：折算后轉(zhuǎn)子電勢(shì)為：根據(jù)折算前后主磁通不變的原則：《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)19②轉(zhuǎn)子電流根據(jù)折算前后電動(dòng)機(jī)磁勢(shì)平衡關(guān)系不變的原則：為異步電動(dòng)機(jī)的電流比《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)20③轉(zhuǎn)子漏阻抗根據(jù)折算前后有功無(wú)功功率不變的原則：④折算前后轉(zhuǎn)子回路功率因數(shù)不變：《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)21基本方程式、等值電路磁勢(shì)平衡《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)22相量圖《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)235.5轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的異步電動(dòng)機(jī)一、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)勢(shì)和電流轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)后，轉(zhuǎn)子繞組的電勢(shì)和電流的頻率與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速有關(guān)——取決于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的相對(duì)速度。F2F1《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)24轉(zhuǎn)子電勢(shì)和電流的頻率（轉(zhuǎn)子頻率，與轉(zhuǎn)差率成正比，又稱為轉(zhuǎn)差頻率）為∵電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，sN=0.01～0.04∴n≈n1；

f2很低；鐵耗(pFe∝fβB2m)很小?！峨姍C(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)251.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)后的每相電動(dòng)勢(shì)：定子頻率下的2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電抗：3.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電流（轉(zhuǎn)子端電壓U2=0，認(rèn)為R2不變）：《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)26定，轉(zhuǎn)子耦合電路圖（一相）﹡轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，定，轉(zhuǎn)子電量頻率不同，相數(shù)、有效匝數(shù)也不同，通過(guò)Φm耦合，無(wú)電直接聯(lián)系。《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)27二、定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)靜止轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)F2相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速（取決于f2）：轉(zhuǎn)子本身以n轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)于固定坐標(biāo)，F(xiàn)2的絕對(duì)轉(zhuǎn)速：F2F1《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)28結(jié)論：定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)在氣隙中相對(duì)靜止！（不管s、n為何值，電動(dòng)機(jī)處于哪種運(yùn)行狀態(tài)）*

請(qǐng)同學(xué)們自己用p224～225的方法，證明此結(jié)論。轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)波F2氣隙磁場(chǎng)Bm轉(zhuǎn)子《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)29《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)30……《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)31轉(zhuǎn)子繞組頻率折算的目的：把定、轉(zhuǎn)子兩個(gè)不同頻率的電路轉(zhuǎn)換成同一頻率的電路。轉(zhuǎn)子繞組頻率的折算方法：用一個(gè)等效的靜止轉(zhuǎn)子（s=1）代替實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子。原則：保持轉(zhuǎn)子磁勢(shì)F2不變

(轉(zhuǎn)子電流ì2的大小和相位不變)，Φm及能量關(guān)系均不變。三、頻率折算※《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)32可行性

轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子靜止和旋轉(zhuǎn)時(shí)，F(xiàn)2相對(duì)定子轉(zhuǎn)向相同，轉(zhuǎn)速均為n1

《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)33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?！罐D(zhuǎn)子繞組的頻率與定子繞組一致附加電阻分析《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)34旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子從定子吸收的有功＝轉(zhuǎn)子電阻銅耗轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生的總機(jī)械功率Pmec+等效靜止轉(zhuǎn)子從定子吸收的有功＝轉(zhuǎn)子電阻銅耗模擬電阻所耗功率+虛擬損耗，實(shí)際轉(zhuǎn)子中并不存在，但它卻是表征實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子的總機(jī)械功率——內(nèi)機(jī)械功率《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)35對(duì)比三種運(yùn)行狀態(tài)：解釋：異步電機(jī)自跟隨《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)36四、等效電路《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)37《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)38電阻的物理意義在實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)中，在轉(zhuǎn)子回路中并無(wú)此項(xiàng)電阻，但有機(jī)械功率輸出。在頻率歸算后的轉(zhuǎn)子電路中，因已等效成靜止轉(zhuǎn)子，沒(méi)有機(jī)械功率輸出，但卻串入附加電阻，其電功率為電功率模擬軸上的機(jī)械功率?！峨姍C(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)39※分析:應(yīng)用T型等效電路分析電動(dòng)機(jī)運(yùn)行感應(yīng)電機(jī)空載時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速：n→n1，s=0,相當(dāng)于轉(zhuǎn)子開路；可認(rèn)為定子電流基本上是勵(lì)磁電流，用以產(chǎn)生主磁通定子的功率因數(shù)定子回路接近感性?！峨姍C(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)40感應(yīng)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，sN＝0.02～0.05定子的功率因數(shù)轉(zhuǎn)子邊基本呈現(xiàn)電阻性《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)41感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，n＝0，s=1模擬電阻短接，轉(zhuǎn)子邊總阻抗大大減小《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)42感應(yīng)電機(jī)，n＝n1，s=0相當(dāng)于轉(zhuǎn)子邊開路為理想空載狀態(tài)《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)43五、相量圖已知：電動(dòng)機(jī)參數(shù)和電源U1，I1，s。步驟：U1、I1、cosφ1→ù1、ì1；-è1Φmè1、è′2(=-è1)R′2;X′2σφ2→ì′2ì1+(-ì′2)=ì′0《電機(jī)學(xué)》第五章異步電機(jī)44※考慮：相量圖中，為什么I1總滯后U