第19章-三相電動機(jī)運行原理

第十九章

三相異步電動機(jī)的運行原理主要內(nèi)容：2.掌握異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時的電磁關(guān)系3.掌握三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的電磁關(guān)系1.掌握轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子繞組開路時的電磁關(guān)系4.掌握三相異步電機(jī)三種狀態(tài)時的等效電路規(guī)定磁動勢、磁通出定子進(jìn)轉(zhuǎn)子為它們的正方向；確定了定轉(zhuǎn)子空間坐標(biāo)，并假設(shè)轉(zhuǎn)子軸在定子軸前方空間電角度。氣隙磁密旋轉(zhuǎn)方向1B1X1Z1A1Y1CC2X2B2Z2A1nnTLT1a2a01A+02A+22Y

正方向的規(guī)定：a0

異步電動機(jī)定子各物理量正方向是按電動機(jī)慣例、轉(zhuǎn)子按照發(fā)電機(jī)慣例規(guī)定，并且規(guī)定磁動勢、磁通和磁密都是出定子進(jìn)轉(zhuǎn)子為正。A2X2+A2異步電機(jī)轉(zhuǎn)子物理量正方向第一節(jié)轉(zhuǎn)子繞組開路時的電磁關(guān)系

由于轉(zhuǎn)子開路，因此定子三相電流產(chǎn)生合成基波旋轉(zhuǎn)磁動勢用于建立主磁通，因此這個磁動勢亦稱為勵磁磁動勢。一、勵磁磁動勢及磁通異步電動機(jī)的主磁通和定子漏磁通：定子漏磁通

不起傳遞能量的媒介作用，只鏈過定子繞組，起電抗壓降的作用；包括：槽部漏磁通、端部漏磁通和諧波磁通。主磁通

和變壓器一樣起到傳遞能量的媒介作用；路徑：定子氣隙轉(zhuǎn)子氣隙定子。異步電動機(jī)的定子主磁通和漏磁通類比變壓器的空載運行，說明磁通的異同。基本電磁關(guān)系示意圖：定、轉(zhuǎn)子每相電動勢之比，稱為電壓變比：

定、轉(zhuǎn)子每相電動勢有效值的大?。憾?、主磁通在定轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢

定子和轉(zhuǎn)子繞組的電動勢、分別與各自的磁鏈在時間上滯后90度。氣隙每極磁通量

由于規(guī)定氣隙磁密是逆時針方向旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)子繞組在空間上領(lǐng)先定子繞組a0電角度，因此氣隙磁密在定子繞組上產(chǎn)生的磁鏈在時間上超前于轉(zhuǎn)子磁鏈a0電角度。

因此定、轉(zhuǎn)子的電動勢、在時間上也相差a0電角度。三、勵磁電流

勵磁電流可看成由兩部分組成：提供鐵耗,是有功分量；建立磁動勢產(chǎn)生主磁場，是無功分量，即：四、電動勢平衡方程——

定子一相繞組的漏阻抗,對應(yīng)三相電流共同產(chǎn)生的漏磁通——勵磁阻抗；定子一相電動勢平衡式為：轉(zhuǎn)子回路開路，轉(zhuǎn)子回路電動勢平衡方程：轉(zhuǎn)子繞組開路的等效電路:第二節(jié)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時的電磁關(guān)系

定子加電源,轉(zhuǎn)子堵住不轉(zhuǎn)的情況A2X2+A2異步電機(jī)轉(zhuǎn)子漏磁通1.轉(zhuǎn)子漏磁通及漏電抗X22.轉(zhuǎn)子回路電壓方程轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)角，電流滯后電動勢的角度。轉(zhuǎn)子中E2，I2，X2頻率f2=f13.轉(zhuǎn)子磁動勢（1）幅值（2）轉(zhuǎn)向逆時針（3）轉(zhuǎn)速（4）瞬間位置見下圖結(jié)論：轉(zhuǎn)子磁動勢矢量和氣隙磁密矢量之間夾角永遠(yuǎn)為，與定轉(zhuǎn)子繞組之間的空間角度差無關(guān)。結(jié)論：與在定子內(nèi)圓空間同轉(zhuǎn)速、同轉(zhuǎn)向，即相對靜止。4.定子磁動勢和勵磁磁動勢

由于轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)，頻率也為；旋轉(zhuǎn)速度為根據(jù)全電流定律知道，產(chǎn)生氣隙磁密的磁動勢是作用在磁路上的所有磁動勢的總和。即認(rèn)為合成磁動勢產(chǎn)生氣隙磁密。5.轉(zhuǎn)子位置角的折合轉(zhuǎn)子軸線超前定子軸線任意角度α0，F(xiàn)2總滯后于Bδ與轉(zhuǎn)子位置無關(guān).為了分析問題的簡化，把軸和軸人為的重合。即令。把軸和軸人為的重合，這就是所謂的轉(zhuǎn)子位置角的折合。折合后和同相位，和也重合了，具體見右圖。5.轉(zhuǎn)子位置角的折合（續(xù)）6.轉(zhuǎn)子繞組的折合

由于定轉(zhuǎn)子之間只有磁的聯(lián)系，沒有電路上的直接聯(lián)系，為了把定轉(zhuǎn)子電路直接連接起來構(gòu)成統(tǒng)一的的等效電路，必須進(jìn)行繞組折合.

把異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)量歸算到定子側(cè)，或者說用一個等效的轉(zhuǎn)子來代替實際的轉(zhuǎn)子。等效轉(zhuǎn)子的相數(shù)為，有效匝數(shù)為，只要保證替換前后轉(zhuǎn)子磁動勢F2不變，從定子看進(jìn)去就沒有影響。轉(zhuǎn)子繞組折合:電流變比

根據(jù)，得：磁動勢平衡方程式簡化后有：給出轉(zhuǎn)子側(cè)電流、電動勢和阻抗的折合結(jié)論折合前后轉(zhuǎn)子繞組的阻抗角和功率都不變.7.基本方程、等效電路和相量圖轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)子繞組短路時的等效電路轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)子繞組短路時的矢量圖基本電磁關(guān)系示意圖：由于→相對定子的轉(zhuǎn)速為；那么→相對定子的轉(zhuǎn)速為？另外，那么與還會保持靜止嗎？請思考第三節(jié)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的電磁關(guān)系

當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來后（），轉(zhuǎn)子中仍會感應(yīng)電流，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁動勢。

轉(zhuǎn)子電流、電動勢、漏電抗頻率f2取決于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組的相對轉(zhuǎn)速

異步電動機(jī)額定負(fù)載時，通常在0.01～0.05范圍內(nèi)，由此可知：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢和電流的頻率很低，當(dāng)Hz時，Hz。1.轉(zhuǎn)子回路的電壓方程轉(zhuǎn)差頻率1.轉(zhuǎn)子回路的電壓方程轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時的感應(yīng)電勢和堵轉(zhuǎn)時不同轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時的漏電抗ssss2）轉(zhuǎn)子電阻：；轉(zhuǎn)子漏電抗和頻率成正比，因此有：，轉(zhuǎn)子電動勢大小和頻率成正比，因此有：

說明：1）轉(zhuǎn)子回路的頻率為：；逆時針方向：2.轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的磁動勢分析2.1定子磁動勢轉(zhuǎn)速為同步速n12）磁動勢的轉(zhuǎn)向

相對于轉(zhuǎn)子本身的轉(zhuǎn)向為：為逆時針方向。1）磁動勢的幅值

2.轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的磁動勢分析2.2轉(zhuǎn)子磁動勢3）磁動勢的轉(zhuǎn)速

相對于轉(zhuǎn)子本身的轉(zhuǎn)速為：加上轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，即：。相對于定子的轉(zhuǎn)速：相對于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速

不論轉(zhuǎn)子靜止還是旋轉(zhuǎn)，與在空間上總相對靜止，都以同步速旋轉(zhuǎn)，所以得到穩(wěn)定的磁動勢平衡關(guān)系：結(jié)論：2.3勵磁（合成）磁動勢從定子側(cè)看F1和F21）幅值，與前面相同2）轉(zhuǎn)向，都為逆時針3)轉(zhuǎn)速：基本電磁關(guān)系示意圖：

f2僅影響F2相對于轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)速，F(xiàn)2相對于定子軸的轉(zhuǎn)速總n1;

轉(zhuǎn)子磁動勢是由轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的，那么要保持折合前后轉(zhuǎn)子磁動勢不變，必然有折合前后轉(zhuǎn)子電流有效值和相位不變的關(guān)系（只是頻率改變了）：3.轉(zhuǎn)子繞組頻率的折合由于式中：，只在轉(zhuǎn)子繞組等效電路中多了

,漏電抗變成了不轉(zhuǎn)時的漏電抗。

從定子側(cè)看，轉(zhuǎn)子磁動勢F2大小和相位都沒有改變，只是把轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時實際頻率為f2的電路，變成了轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，頻率為f1的電路，這就是轉(zhuǎn)子電路的頻率折合。4.轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時基本方程式和等效電路

異步電動機(jī)的“T”型等效電路經(jīng)過轉(zhuǎn)子繞組位置角、相數(shù)、有效匝數(shù)和頻率的折合1)等效電路中為機(jī)械功率的等效電阻。當(dāng)轉(zhuǎn)堵轉(zhuǎn)時，則此時無機(jī)械功率輸出；旋轉(zhuǎn)時，，此時有機(jī)械功率輸出，即對應(yīng)的功率等于機(jī)械功率——總功械功率?？偨Y(jié)

空載時，，，轉(zhuǎn)子繞組

2)旋轉(zhuǎn)的異步電動機(jī)和一臺副邊繞組接有電阻負(fù)載的變壓器相似：

時，即剛起動瞬間，，相當(dāng)于副邊短路的變壓器；近似開路，相當(dāng)于空載運行的變壓器。3)機(jī)械負(fù)載的變化在等效電路中由轉(zhuǎn)差率的變化來體現(xiàn)：

↑→↓→↑→↓

→↑→↑，電動機(jī)從電源吸收更多的電功率。5.簡化等效電路基本電磁關(guān)系示意圖：