第五异步电机二学习教案

1、会计学1第五第五(d w) 异步电机二异步电机二第一页，共35页。22、F2转速转速(zhun s)的大小的大小 如果相序为如果相序为A-B-C的异步电动机定子电流所的异步电动机定子电流所产生的旋转磁场产生的旋转磁场(xun zhun c chn)按逆时针按逆时针方向旋转，因为方向旋转，因为nn0，则转子电流相序为，则转子电流相序为a-b-c 。则转子磁动势则转子磁动势F2的旋转方向也按照相序的旋转方向也按照相序a-b-c，即：按逆时针方向。即：按逆时针方向。1、转子、转子(zhun z)磁动势磁动势F2的旋的旋转方向转方向 转子绕组内感应电动势和电流的转子绕组内感应电动势和电流的频率为频率为

2、21()6060ssssp nnpn nnfsfnf2为转差频率，转子电流形成的为转差频率，转子电流形成的转子磁动势转子磁动势F2的旋转方向与的旋转方向与F1的旋转方向相同，它相对于的旋转方向相同，它相对于转子的转速为转子的转速为n，而相对于定子的转速为，而相对于定子的转速为n+n=ns第第2页页/共共35页页第1页/共35页第二页，共35页。3（二）磁动势平衡（二）磁动势平衡(pnghng)转子磁动势转子磁动势F2与定子磁动势与定子磁动势F1相对静止，得到相对静止，得到(d do)合成磁动势合成磁动势F1+F2负载时负载时)(21mmmBFFF空载时空载时)(00010mmmBFF电动机从空

3、载到负载，定子绕组的感应电动势的变化很小，差不电动机从空载到负载，定子绕组的感应电动势的变化很小，差不多和电源电压相平衡。所以，可以近似认为多和电源电压相平衡。所以，可以近似认为0mm于是于是mmmFFFF021)(21FFFm第第3页页/共共35页页第2页/共35页第三页，共35页。4两极异步电动机的定两极异步电动机的定子、转子绕组示意图子、转子绕组示意图负载时定子、转子磁负载时定子、转子磁动势和电流的相矢图动势和电流的相矢图第第4页页/共共35页页第3页/共35页第四页，共35页。5（三）电磁（三）电磁(dinc)关系关系有效值有效值mWkNfE111144. 4mWskNfE222244

4、. 4异步电动机的负载运异步电动机的负载运行时的电磁关系行时的电磁关系相量表达相量表达式式mWkNfE111144. 4 jskNfkNfEmWmWs221222244. 4 j44. 4 j定、转子的漏磁通在各自绕组中感应产生漏电动势定、转子的漏磁通在各自绕组中感应产生漏电动势1111144. 4 jWkNfEskNfkNfEsWsWs22212222244. 4 j44. 4 j第第5页页/共共35页页第4页/共35页第五页，共35页。6二、基本二、基本(jbn)(jbn)方程式方程式（一）磁动势平衡（一）磁动势平衡(pnghng)方程式方程式mFFF21222221111111129 .

5、 029 . 029 . 0IpkNmFIpkNmFIpkNmFWmWmW式中式中m1、m2为定子、转子的相数；为定子、转子的相数；Im为对应于励磁磁动势的励为对应于励磁磁动势的励磁电流。磁电流。mWWWIpkNmIpkNmIpkNm1112222111129 . 029 . 029 . 022222111229 . 029 . 0IpkNmIpkNmFWW)(21IIIm励磁电流励磁电流负载电流负载电流令令221IkIi则则mIII21222111WWikNmkNmk 异步电动异步电动机的电流机的电流比比第第6页页/共共35页页第5页/共35页第六页，共35页。7（二）电动势平衡（二）电动势

6、平衡(pnghng)方程式方程式111112222()()()()ssUEEI REEIRR R为转子电阻(dinz)的外加电阻(dinz)1(jX )mmmmmEI ZIR Zm为表征(bio zhn)铁心磁化特性和铁耗的一个综合参数，称为励磁阻抗；Xm称为励磁电抗；Rm为反映铁耗的励磁电阻。111jEI X 定子漏电定子漏电抗抗222jssEI X 转子漏电转子漏电抗抗skNfkNfEsWsWs22212222244. 444. 4因因此此sEEs2222sXX ssEEs22第第7页页/共共35页页第6页/共35页第七页，共35页。8旋转时异步电旋转时异步电动机的电路动机的电路异步电动机

7、负载时的基本方程式列出如下异步电动机负载时的基本方程式列出如下111111111jUEI RI XEI Z 222222()jsEE sIRRI X s1(jX )mmmmmEIRI Z miIIkI211第第8页页/共共35页页第7页/共35页第八页，共35页。9第二节第二节 三相三相(sn xin)(sn xin)异步电动机的等效电异步电动机的等效电路及相量图路及相量图11112211221112212144. 4 j44. 4 jEkEkNkNkNkNkNfkNfEeWWWWmWmW2211WWekNkNk 为电动势比为电动势比一、一、异步电动机的等效电路异步电动机的等效电路（一）频率（

8、一）频率(pnl)归算归算频率归算频率归算 保持整个电磁系统的电磁性能不变，把一种频率的参数和物理量保持整个电磁系统的电磁性能不变，把一种频率的参数和物理量换算成另一种频率的参数和物理量。在这里，就是用一个具有定子频率而等效换算成另一种频率的参数和物理量。在这里，就是用一个具有定子频率而等效(dn xio)于转子的电路去代换实际转子电路。于转子的电路去代换实际转子电路。所谓所谓“等效等效(dn xio)”是指：是指：1）进行代换后，转子电路对定子电路的电磁效应不变。）进行代换后，转子电路对定子电路的电磁效应不变。2）等效）等效(dn xio)的转子电路的电磁性能（有功功率、无功功率、铜耗等）的

9、转子电路的电磁性能（有功功率、无功功率、铜耗等）必须和实际转子电路一样。必须和实际转子电路一样。第第9页页/共共35页页第8页/共35页第九页，共35页。10若若R=02222jXE sIRs2222/jXEIRs 而静止转子电路而静止转子电路(dinl)中电流中电流222222222222(/ )()EE sIIRsXRX s 频率归算后的频率归算后的定、转子电路定、转子电路22222arctgarctg/XX sRsR 在附加电阻在附加电阻 上产生的功耗，实质上表征了异步电动机上产生的功耗，实质上表征了异步电动机的机械功率的机械功率 21sRs（二）绕组（二）绕组(roz)归算归算绕组归算

10、后的绕组归算后的定、转子电路定、转子电路222111WWikNmkNmk 2222211129 . 029 . 0IpkNmIpkNmWW由转子磁动势不由转子磁动势不变变221IkIi第第10页页/共共35页页第9页/共35页第十页，共35页。11由转子由转子(zhun z)总的视在功率总的视在功率不变不变222221IEmIEm122EEkEe2211WWekNkNk 式中式中由转子铜耗和漏磁通储能不变由转子铜耗和漏磁通储能不变221 22222m I Rm I R 22eiRk k R 222222212121LImLIm22LkkLie22eiXk k X 第10页/共35页第十一页，共

11、35页。12（三）（三）异步电动机异步电动机 的等效电路的等效电路经过归算后，定子、转子的电动势方程经过归算后，定子、转子的电动势方程式式11111111(jX )UEI REI Z 222222222211(jX )ssEI RIRI RI Zss 21EE磁动势方程式磁动势方程式mIII21励磁支路的电动势方程式励磁支路的电动势方程式mmZIE1第11页/共35页第十二页，共35页。13几种异步电动机的典型几种异步电动机的典型(dinxng)运行情况运行情况1、空载、空载(kn zi)运行运行0s21sRs 2、额度、额度( d)负载下运行负载下运行05. 0Ns转子电路基本上是电阻性的，

12、功率因数较高。转子电路基本上是电阻性的，功率因数较高。3、起动时的情况、起动时的情况0n1s210sRs 附加电阻为零，起动电流很大，功率因数较低。附加电阻为零，起动电流很大，功率因数较低。4、异步发电运行、异步发电运行snn 0s转差率为负，附加电阻也为负值。表示从转子轴上输入（而不是输出）机械功转差率为负，附加电阻也为负值。表示从转子轴上输入（而不是输出）机械功率。率。第12页/共35页第十三页，共35页。145、电磁、电磁(dinc)制动状态运行制动状态运行1s ，附加电阻为负值，表示，附加电阻为负值，表示从转子轴上输入（而不是输出）从转子轴上输入（而不是输出）机械功率。机械功率。异步电

13、机近似异步电机近似等效电路等效电路二、异步电动机的相量二、异步电动机的相量图图异步电动机的异步电动机的相量图相量图第13页/共35页第十四页，共35页。15异步电动机近似等异步电动机近似等效电路的相量图效电路的相量图例例5-15-1一台一台2对极的三相异步电动机，对极的三相异步电动机，有关数据如下：有关数据如下：kW10NPV380NUmin/ r1452Nn11.33/R 相12.43/X 相21.12/R 相24.4/X 相7/mR 相90/mX相定子绕组为三角形接法，试求额定负载时的定定子绕组为三角形接法，试求额定负载时的定子电流、转子电流、励磁电流、功率因数、输子电流、转子电流、励磁电

14、流、功率因数、输入功率和效率。入功率和效率。解解N1500 14521500ssnnsn21.12350.032Rs第14页/共35页第十五页，共35页。16（1）用）用T形等效电路计算形等效电路计算(j sun)22jX(35j4.4)35.4 7.15 RsjX(7j90)90.4 85.54 mmmZR2222(/jX )35.4 7.1590.4 85.54(27.6j13.89)(/jX )35.4 7.1590.4 85.54mmRsZRsZ22122(/jX )33.23 29.43 (/jX )mmRsZZRsZ设设 ，定子电流，定子电流V03801U1122122380 0A

15、11.4229.43 A(/jX )33.23 29.43(/jX )mmUIRsZZRsZ定子线电流有效值定子线电流有效值A8 .19A42.113第15页/共35页第十六页，共35页。17定子功率因数定子功率因数)(87. 043.29coscos1滞后定子输入功率定子输入功率W11326W87. 042.113803cos31111IUP212290.411.42A9.97A(/)103.5mmZIIRsjXZ 转子电流转子电流 和励磁电流和励磁电流2ImI22122/35.411.42A3.91A(/)103.5mmRsjXIIRsjXZ效率效率%26.88%1001133010000

16、12PP第16页/共35页第十七页，共35页。18（2）用近似）用近似(jn s)等效电路计算等效电路计算负载支路负载支路(zh l)阻抗阻抗122/jX(1.33j2.4335.1j4.4)(36.43j6.83)37.1 10.6 ZRs励磁励磁(l c)支路阻支路阻抗抗jX(7j90)90.4 85.54 mmmZR转子电流（即负载电流）转子电流（即负载电流）12122380 0A10.2410.6 A/jX37.1 10.6UIZRs励磁电流励磁电流A54.852 . 4A54.854 .9003801mmZUI第17页/共35页第十八页，共35页。19定子定子(dngz)(dngz)

17、电电流流A1 .2945.12A)065. 6 j396.10(21 IIIm定子定子(dngz)线电线电流有效值流有效值A6 .21A45.123定子定子(dngz)(dngz)功率因数功率因数)(874. 01 .29coscos1滞后定子输入功率定子输入功率W12405W874. 045.123803cos31111IUP效率效率%6 .80%100124001000012PP第18页/共35页第十九页，共35页。20能量转换关系能量转换关系功率关系功率关系第三节第三节 三相三相(sn xin)(sn xin)异步电动机异步电动机的功率和转矩的功率和转矩一、功率转换一、功率转换(zhun

18、hun)过程过程二、功率方程式二、功率方程式1Cu1FeePppP11111cosIUmP 2Cu11 11pm I R2Fe1 mmpm I R2e12221 22cos/Pm E Im I Rs 式中，式中，U1定子相电压；定子相电压；I1 定子相电流；定子相电流； 定子功率因数角；定子功率因数角； 转子功率因数角；转子功率因数角；12第19页/共35页第二十页，共35页。21eCu2mechPpP2mecmec)(PppP22212CurImpemCu2sPp总机械总机械(jxi)功率功率222mecheCu21 21 22221 2e(1)(1)RPPpm Im I RsRs m Is

19、 Ps三、转矩方程式三、转矩方程式e2mech20TTTTTTmecheenPPT 旋转磁场对转子旋转磁场对转子做功的物理情况做功的物理情况式中式中 电动机输出的机械转矩；电动机输出的机械转矩； 机械损耗转矩；机械损耗转矩； 附加损耗转矩；附加损耗转矩； 空载转矩；空载转矩； 电磁转矩。电磁转矩。2TmechTT0TeT第20页/共35页第二十一页，共35页。22四、电磁四、电磁(dinc)转转矩公式矩公式2e2e1 2122211cos2ssPRpTm Im E Isf 111e22122coscos2WmTmpm N kTICI 2111T1WkNpmC转矩常数转矩常数例例5-25-2 根

20、据根据例例5-1中的数据，还知道电动机的机械损耗中的数据，还知道电动机的机械损耗 ，额定负载时的附加损耗，额定负载时的附加损耗 ，试计算各种功率和转矩。，试计算各种功率和转矩。mech100WpW50p22Fe33 3.917W321WmmpI R 22Cu22233 9.981.12W335WpI R 22Cu11133 11.421.33W520WpI R 解解定子和转子的铜耗、及定子铁耗定子和转子的铜耗、及定子铁耗第21页/共35页第二十二页，共35页。23150022rad/s157rad/s6060ssnrad/s152rad/s6014522602n同步同步(tngb)角速度角速度

21、转子转子(zhun z)机机械角速度械角速度总机械总机械(jxi)功率功率mech2mech(10000 10050)W10150WPPpp电磁功率电磁功率emechCu2(10150335)W10485WPPp负载制动功负载制动功率率mN79.65mN1521000022PT空载制动功率空载制动功率mech0150N m0.99N m152ppT电磁转矩电磁转矩e20(65.790.99)N m66.78N mTTT或者或者ee10485N m66.78N m157nPT meche10150N m66.78N m152PT 第22页/共35页第二十三页，共35页。24第四节第四节 三相三相

22、(sn xin)(sn xin)异步电动机的工作特性及其测取方法异步电动机的工作特性及其测取方法一、工作特性一、工作特性(txng)的的分析分析1、转速特性、转速特性)(2Pfn 2、定子电流特性、定子电流特性)(21PfI 3、功率因数特性、功率因数特性)(cos21Pf4、电磁转矩特性、电磁转矩特性e2()Tf Pe02/TTP5、效率特性、效率特性)(2Pf22Cu1FeCu2mechPPppppp第23页/共35页第二十四页，共35页。25二、工作特性二、工作特性(txng)的求取的求取工作特性的求取工作特性的求取 可以用直接负载可以用直接负载(fzi)法，通过做实验求取；法，通过做实

23、验求取；也可以利用等效电路进行计算。也可以利用等效电路进行计算。第五节第五节 三相三相(sn xin)(sn xin)异步电动机参数的测定异步电动机参数的测定一、空载试验与励磁参数的确定一、空载试验与励磁参数的确定1、空载试验、空载试验异步电动机在额定电压、额定异步电动机在额定电压、额定频率下，轴上不带任何负载运频率下，轴上不带任何负载运行。行。空载特性曲空载特性曲线线第24页/共35页第二十五页，共35页。262、励磁、励磁(l c)参数与铁耗及机械损耗的确定参数与铁耗及机械损耗的确定2Femech1()ppf U曲线曲线空载时异步电动机的等效电路空载时异步电动机的等效电路第25页/共35页

24、第二十六页，共35页。27二、堵转试验及堵转时参数二、堵转试验及堵转时参数(cnsh)的确定的确定堵转时异步电堵转时异步电动机的等效电动机的等效电路路异步电动机的堵转特性异步电动机的堵转特性第26页/共35页第二十七页，共35页。28第五节第五节 三相三相(sn xin)(sn xin)异步电动机的转矩与转差异步电动机的转矩与转差率的关系率的关系2112e221212(/ )/()smURsTRRsXX临界转差率临界转差率sm222112()mRsRXX 211eM2211122()smUTRRXX 最大转矩最大转矩第27页/共35页第二十八页，共35页。29第六节第六节 单相单相(dn xi

25、n)(dn xin)异步异步电动机电动机单相供电单相供电一相一相断开断开一、由单相电源供电的异步一、由单相电源供电的异步电动机的运行电动机的运行单相异步单相异步电动机的工作电动机的工作(gngzu)原原理理fftxFtxFtxFfcos21cos21coscos1111单相异步电动机特性：单相异步电动机特性：1）电动机静止时，合成转矩为零，）电动机静止时，合成转矩为零，电动机无起动转矩电动机无起动转矩(q dn zhun j)；2）若外力拖动电动机正向或反向）若外力拖动电动机正向或反向转动，撤去外力后，电动机将继转动，撤去外力后，电动机将继续加速到接近同步转速。续加速到接近同步转速。第28页/

26、共35页第二十九页，共35页。30椭圆形旋转磁场椭圆形旋转磁场的矢量表示的矢量表示则每极脉振磁通为则每极脉振磁通为xtBBmsincos设脉振磁场按正弦设脉振磁场按正弦(zhngxin)发布发布tlBmcos2式中，式中，为极距；为极距；l为定子铁心为定子铁心(ti xn)长长度。度。tlBNtNemdddsin2ddtlvBNBlvNemqqqcos22txFfddcoscostxFfqqsinsintxFtxFfffqdcoscos2qdFFF2qdFFF第29页/共35页第三十页，共35页。31二、单相异步电动机的主要类型二、单相异步电动机的主要类型(lixng)和起动方法和起动方法分相式电动分相式电动机的接线图机的接线图分相式分相式电动机电动机的定子的定子示意图示意图分相式电动机的主绕组和辅助绕组空间上相差分相式电动机的主绕组和辅助绕组空间上相差90电角度电角度(jiod)，接在同一单相电源上。在，接在同一单相电源上。在辅助绕组中串入适当的电容、电阻或电感，使两辅助绕组中串入适当的电容、电阻