第五章 感应电机-2.ppt

5 2三相感应电动机的磁动势和磁场 一 空载运行时的磁动势和磁场 空载运行时磁势和磁场 负载运行时磁势和磁场 1 空载运行时的磁动势 感应电机的空载磁动势和磁场 2 主磁通和激磁阻抗 主磁通是通过气隙并同时与定 转子绕组相交链的磁通 它经过的磁路 称为主磁路 包括气隙 定子齿 定子轭 转子齿 转子轭等五部分 气隙中的主磁场以同步转速旋转时 主磁通将在定子每相绕组中感生电动势 若主磁路的磁化曲线用一条线性化的磁化曲线来代替 则主磁通将与激磁电流成正比 于是可认为与之间具有下列关系 激磁阻抗 激磁电阻 激磁电抗 3 定子漏磁通和漏抗 a 槽漏磁 b 端部漏磁图5 8定子漏磁通 定子漏磁通是仅与定子绕组交链而不进入转子的磁通 根据路径不同 定子漏磁通又可分为槽漏磁 端部漏磁和谐波漏磁等三部分 谐波磁通主要是由定子磁势的高次谐波分量产生 由于它的极对数和转速都与基波磁通不同 因此虽然通过转子与转子绕组交链 但对转子不产生有用的转矩 而且此磁通在定子绕组中的感应电势与基波频率一样 因此把它作为定子漏磁通处理 定子漏磁通将在定子绕组中感应漏磁电动势 把作为负漏抗压降来处理 可得 气隙越小 激磁电抗越大 表明在产生同样大小的磁通所需要的激磁电流就越小 定子的槽形越深越窄 漏磁导越大 漏抗就越大 漏电抗的物理意义 它是定子三相电流联合产生的漏磁场在定子一相电路中引起的电抗 二 负载运行时的转子磁动势和磁动势方程 1 转子磁动势 若定子旋转磁场方向为正向 则转子感应电势和电流方向也是正向 由此产生的转子磁势的方向为正向 即定子旋转磁场和转子旋转磁场的方向是相同的 当电动机带上负载时 转子感应电动势和电流的频率应为 转子电流产生的旋转磁动势相对于转子的转速为 转子本身又以转速在旋转 因此从定子侧观察时 在空间的转速应为 定子和转子磁动势之间的速度关系 结论 无论转子实际转速为多少 转子磁动势和定子磁动势在空间始终保持相对静止 例5 2 有一台50HZ 三相 四极的感应电动机转子的转差率s 5 试求 1 转子电流的频率 2 转子磁动势相对于转子的转速 3 转子磁动势在空间的转速 解 1 转子电流的频率f2 sf1 0 05 50 2 5Hz 2 转子磁动势相对于转子的转速n2 60f2 p 60 2 5 2 75r min 3 转子磁动势在空间的转速n2 n n2 ns 1 s 1500r min 负载时转子磁动势的基波对气隙磁场的影响 称为转子反应 转子反应有两个作用 使气隙磁场的大小和空间相位发生变化 从而引起定子感应电动势和定子电流发生变化 转子磁动势与主磁场相互作用 产生所需要的电磁转矩 以带动轴上的机械负载 2 转子反应 3 负载时的磁动势方程 或 两边除以电流变比有 或 5 3三相感应电动机的电压方程和等效电路 一 电压方程 电压方程 T形等效电路和近似等效电路 1 定子电压方程 2 转子电压方程 转子频率为定子频率时的漏抗 转子不转 s 1 感应电动机定 转子耦合电路图 二 等效电路 1 频率的折算 方法 用静止的转子代替实际转动的转子 静止的转子和旋转转子的运行分析比较静止转子旋转转子频率工频转差频率功率没有机械功率传递有机械功率传递 从定 转子耦合电路图可知 由于定 转子频率不同 相数和有效匝数不同 因此定 转子电路无法联在一起 为得到定 转子统一的等效电路 必须把转子频率变换为定子频率 转子的相数 有效匝数变换为定子的相数和有效匝数 即要进行频率归算和绕组归算 结论 在静止的转子上用电路模型模拟机械功率输出 机械功率为有功功率 因此只能用电阻模拟 折算原则 等效 转子磁势 空间转速 幅值 空间相位 不变 折算方法 模拟机械功率输出的等效电阻 频率归算的物理含义 用一个静止的电阻为的等效转子去代替电阻为的实际旋转的转子 归算后等效转子将与实际转子具有同样的转子磁势 同幅值 同相位 同转速 转速 在空间以同步速旋转幅值 相位 这说明频率归算前后 转子反应相同 所以定子的所有物理量及定子传送到转子的功率保持不变 与转子所产生的机械功率对应的等效电阻 频率归算后感应电动机的定 转子电路图 总机械功率 2绕组折算 用一个相数和有效匝数与定子绕组相同的转子绕组去等效代替实际的转子绕组 绕组归算原则 归算前后转子绕组磁势 空间转速 幅值 空间相位 不变 电动势的折算折算前 折算后 定 转子的电动势之比 E2 E1 keE2 E2 4 44f1kw2N2 mE2 E1 4 44f1kw1N1 m ke为电压比 电流的折算 折算前 折算后 F2 电流比 阻抗的折算 折算前 折算后 阻抗比 keki Z2 kZZ2 R2 kZR2X2 kZX2 归算后的转子电压方程 频率和绕组归算后感应电动机的定 转子电路图 3 T型等效电路和相量图 经过归算 感应电动机的电压方程和磁动势方程成为 感应电动机的T形等效电路 感应电动机的相量图 4 近似等效电路 式中 形近似等效电路 通常c 1 03 1 08 5 4感应电动机的功率方程和转矩方程 一 功率方程 电磁功率和转换功率 感应电动机从电源输入的电功率 消耗于定子绕组电阻的铜耗 消耗于定子铁心的铁耗 从定子通过气隙传送到转子的电磁功率 从等效电路可知 消耗于转子绕组电阻的铜耗 消耗于转子铁心的铁耗由于磁通变化率很低而可忽略不计 转换为机械能的总机械功率 即转换功率 机械损耗 杂散损耗 对于中小型 1 3 对于大型 0 5 转子轴上输出的机械功率 在等效电路上表示功率和损耗 感应电动机的功率图 二 转矩方程和电磁转矩 其中 电磁转矩 空载转矩 输出转矩 转子的机械角速度 磁场的同步角速度 转子电流有功分量 例 5 3 已知一台三相四极的笼型感应电动机 额定功率PN l0kW 额定电压UN 380V 三角形联结 定子每相电阻R1 1 33 漏抗X1 2 43 转子电阻的归算值R 2 1 12 漏抗归算值X 2 4 4 激磁阻抗Rm 7 Xm 90 电动机的机械损耗p 100W 额定负载时的杂散损耗p 100W 试求额定负载时电动机的转速 电磁转矩 输出转矩 定子和转子相电流 定子功率因数和电动机的效率 例题 一台50HZ三相感应电机 UN 380V Y形联结 在拖动TL 140N m的负载运行时 定子电流I1 42A 转速n 1440r min 铁损耗pFe 800W 铜损耗pCu 1200W 空载损耗p0 750W 求 1 转矩T2 T0和T 2 功率P2 Pe P 和P1 3 效率 和功率因数 解 1 求转矩 T2 TL 140N m T