電機與拖動第6章異步電動機課件

異步電動機第6章6.5功率與轉(zhuǎn)矩6.6工作特性6.4轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電磁關(guān)系6.2轉(zhuǎn)子靜止、繞組開路時的電磁關(guān)系6.1異步電動機結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)與工作原理6.3轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時的電磁關(guān)系6.7參數(shù)測定三相異步電動機：本章要求：熟練掌握三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程且能正確使用理解三相異步電動機工作特性的意義及其大概形狀掌握異步電動機的結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)與工作原理理解掌握三相異步電動機各電磁關(guān)系，掌握其等效電路了解三相異步電動機的短路實驗、空載實驗6.1.2異步電動機的結(jié)構(gòu)（主要由定子、轉(zhuǎn)子組成）上下結(jié)束2、定子繞組：高壓大、中型容量的異步電動機定子繞組常采用Y接，只有三根引出線，如圖(a)所示。對中、小容量低壓異步電動機，通常把定子三相繞組的六根出線頭都引出來，根據(jù)需要可接成Y形或△形，如圖(b)所示。定子繞組用絕緣的銅（或鋁）導(dǎo)線繞成，嵌在定子槽內(nèi)。3、機座：主要是為了固定與支撐定子鐵心。如果是端蓋軸承電機，還要支撐電機的轉(zhuǎn)子部分。因此，機座應(yīng)有足夠的機械強度和剛度。對中、小型異步電動機，通常用鑄鐵機座。對大型電機，一般采用鋼板焊接的機座，整個機座和座式軸承都固定在同一個底板上。（二）氣隙：異步電動機的氣隙比同容量直流電動機的氣隙小得多，在中、小型異步電動機中，氣隙一般為0.2~1.5mm左右。

結(jié)束定子鐵心定子線圈鐵心和機座

如果用的是銅料，就需要把事先做好的裸銅條插入轉(zhuǎn)子鐵心上的槽里，再用銅端環(huán)套在伸了兩端的銅條上，最后焊在一起，如圖(b)所示。如果用的是鑄鋁，就連同端環(huán)、風(fēng)扇一次鑄成，如圖(c)所示。籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、是一種經(jīng)濟、耐用的電機，所以應(yīng)用極廣。2）繞線型轉(zhuǎn)子：繞線型轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)嵌放有用絕緣導(dǎo)線組成的三相繞組，一般都聯(lián)接成Y形。轉(zhuǎn)子繞組的三條引線分別接到三個滑環(huán)上，用一套電刷裝置引出來，如圖所示。這就可以把外接電阻串聯(lián)到轉(zhuǎn)子繞組回路里去，以改善電動機的啟動性能或調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。與籠型轉(zhuǎn)子相比較，繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，價格稍貴，因此只在要求起動電流小，起動轉(zhuǎn)距大，或需平滑調(diào)速的場合使用。鼠籠轉(zhuǎn)子結(jié)束繞線轉(zhuǎn)子6.1.4異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)額定功率PN：電動機軸的輸出機械功率。額定電壓UN

：定子線電壓。額定電流IN：定子線電流。額定頻率fN、額定轉(zhuǎn)速nN

等。型號:功率因數(shù)COSф。絕緣、溫升、接法等。6.2轉(zhuǎn)子靜止、轉(zhuǎn)子繞線開路時電磁關(guān)系1、電磁關(guān)系UAUBUCi0es1e2e1與變壓器類似定子加對稱Ui0s1漏磁通主磁通F01e1e2es1I0--勵磁電流F0--勵磁磁通勢4、等效電路和相量圖r1jx1rmjxm+-與變壓器的類似激磁電阻激磁電抗6.3繞線轉(zhuǎn)子短路且堵轉(zhuǎn)時電磁關(guān)系(相當(dāng)于轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn))1、電磁關(guān)系UAUBUCi1es1

e2e1i2es2定子對稱i1轉(zhuǎn)子漏磁通主磁通轉(zhuǎn)子對稱i2F0=F1+F2定子漏磁通定轉(zhuǎn)子都有同頻率的電流。F1F22、磁勢平衡方程定子對稱i1(f1)轉(zhuǎn)子對稱i2(f2)F0=F1+F2F1F2n1n1n1磁勢平衡的物理意義：轉(zhuǎn)子開路時，氣隙磁勢F0僅由定子電流i10產(chǎn)生。

轉(zhuǎn)子短路堵轉(zhuǎn)時，氣隙磁勢F0由定轉(zhuǎn)子電流i1、i2共同產(chǎn)生。3、電壓方程（單相）定子：轉(zhuǎn)子：i1i24、等效電路（單相）r1jx1rmjxm+-r2′jx2′′′′+-電流變比：轉(zhuǎn)速n與磁場同步轉(zhuǎn)速n1之差叫轉(zhuǎn)差n。

n=n1-n轉(zhuǎn)差率S：轉(zhuǎn)速n=（1-S）n1一般空載時S<0.005；負(fù)載時S<0.05。6.4轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)異步電動機的電磁關(guān)系1、轉(zhuǎn)差率

轉(zhuǎn)差率S是異步電動機的重要參數(shù)，負(fù)載變化時，S會變化，使E2、I2、T2變化，以達到重新平衡。r2jx2s+-f2

轉(zhuǎn)子頻率：

轉(zhuǎn)子切割氣隙磁場的速度為：

n=n1-n2、轉(zhuǎn)子電勢：r2jx2s+-f2轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)感應(yīng)電勢

轉(zhuǎn)子電抗：轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時電抗

轉(zhuǎn)子電阻r2

與f無關(guān)仍為r2

轉(zhuǎn)子電流：3、磁勢平衡方程n1n1n1定子對稱i1(f1)F1相對定子轉(zhuǎn)速n1轉(zhuǎn)子對稱i2s(f2=sf1)F2相對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n1′轉(zhuǎn)子本身轉(zhuǎn)速為n=(1-s)n1相對定子轉(zhuǎn)速:n1′+n=n1定轉(zhuǎn)子電流通過該磁勢平衡方程聯(lián)系在一起。n1n1n14、基本方程式i1i2s區(qū)別5、等效電路（單相）′r1jx1rmjxm+-r2′jx2′′′+-6.5異步電動機的功率、轉(zhuǎn)矩方程6.5.1異步電動機的功率關(guān)系以三相電機為例輸入：P1=3U1I1cos1定子銅耗：pcu1=3I12r1

；鐵耗：pFe=pFe1=3I02rm

；（轉(zhuǎn)子鐵心的相對速度很?。鋜1jx1rmjxm+-r2′jx2′′+-電磁功率：PM=P1-pCu1-pFe

機械功率：轉(zhuǎn)子銅耗：pcu2=3I2′2

r2′

=sPM

或：PM=3E2′I2′cos2PM=3I2′2

[r2′

+r2′

（1-s）/s]=3I2′2

r2′/sr1jx1rmjxm+-r2′jx2′′+-輸出功率(機械)：P2=Pm-pm-ps

=Pm-p0

摩擦損耗附加損耗空載損耗功率功率流程圖：P2P1pcu1PMpFepcu2Pmp0功率關(guān)系：PM：

pCu2：

Pm=1：s：（1-s）

6.5.2、異步電動機的轉(zhuǎn)矩關(guān)系電動機生產(chǎn)機械TnTL=T2+T01、轉(zhuǎn)矩平衡方程T=TL=T2+T0其中T0=Tm+Ts摩擦損耗轉(zhuǎn)矩附加損耗轉(zhuǎn)矩2、電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子機械角速度：磁場同步角速度：3、輸出轉(zhuǎn)矩、空載轉(zhuǎn)矩4、電磁轉(zhuǎn)矩公式CMj---轉(zhuǎn)矩系數(shù)6.6異步電機的工作特性

指異步電動機在額定狀態(tài)即U1=U1N

，f=fN時：n,T,cos1,I1,和P2的關(guān)系。1、轉(zhuǎn)速特性n=f(P2)P2T2nE2snP202、定子電流特性I1=f(P2)I1P20I0P2I2′I13、功率因數(shù)特性：cos1=f(P2)′r1jx1rmjxm+-r2′jx2′′′+-P2=0時，I1主要為勵磁電流

cos1很低。P2增加時，I2增加，I1有功分量增加cos1增。

當(dāng)P2增加一定程度時，n變小s變大，r2/s變小，使cos1減小。cos1P204、轉(zhuǎn)矩特性：T2=f(P2)T2=P2/T2P205、效率特性：

=f(P2)

銅耗為可變損耗；鐵耗和機械損耗為不變損耗。P206.7三相異步電機參數(shù)測定

為了要用等效電路計算異步電動機的工作特性，應(yīng)先知道它的參數(shù)。和變壓器一樣，通過做空載和短路（堵轉(zhuǎn)）兩個試驗，就能求出異步電動機的參數(shù)來。r1jx1rmjxm+-r2′jx2′′+-6.7.1短路（堵轉(zhuǎn)）試驗

短路試驗又叫堵轉(zhuǎn)試驗，即把繞線式異步電機的轉(zhuǎn)子繞組短路，并把轉(zhuǎn)子卡住，不使其旋轉(zhuǎn)，鼠籠式電機轉(zhuǎn)子本身已短路。實驗過程:從開始,然后逐漸降低電壓。記錄定子繞組加的端電壓、定子電流和定子輸入功率。試驗時，還應(yīng)量測定子繞組每相電阻的大小。根據(jù)試驗的數(shù)據(jù)，畫出異步電動機的短路特性、,如下圖所示。r1jx1rmjxm+-r2′jx2′′′′+-6.7.2空載試驗實驗?zāi)康?為了測勵磁阻抗機械損耗pm,鐵心損耗pFe

。試驗過程:轉(zhuǎn)軸上不加任何負(fù)載，即電動機處于空載運行，把定子繞組接到頻率為額定的三相對稱電源上，當(dāng)電源電壓為額定值時，讓電動機運行一段時間，使其機械損耗達到穩(wěn)定值。用調(diào)壓器改