第10章感应电动机的运行原理

1、第10章 感应电动机的运行原理 10.1 主磁通和漏磁通 10.1.1 主磁通 10.1.2 漏磁通图10-1 定子漏磁通 (a) 槽漏磁通 (b) 端部漏磁通 10.2 转子静止时感应电动机的运行 10.2.1 电动势平衡方程式 设各相量正方向的规定与变压器相同，则定子和转子的电动势平衡方程式如下： 式中 R1、x1定子绕组的电阻和漏电抗； R2、x2转子绕组的电阻和漏电抗。(10-1)(10-2)图10-2 转子静止时的定转子电路示意图 10.2.2 磁动势平衡方程式 当转子有电流时，定子电流应包含两个分量，即 相应地由定子电流产生的磁动势也包含两个分量，即(10-3)(10-4) 其中，

2、F0用以产生基波磁通1，F1L为负载分量，用以抵消转子磁动势去磁作用，它与转子磁动势的大小相等，方向相反，即 一般说来，定子绕组与转子绕组必须有相同的极数，但可有不同的相数。设定子绕组的相数为m1,转子绕组的相数为m2，则F1、F2、F0的幅值分别为：(10-5) 代入式(10-4)和式(10-5)，经整理得：(10-6)(10-7)(10-8)(10-9) 10.2.3 转子绕组的折算 （1）电流的折算 根据折算前后转子磁动势应保持不变为条件，即应满足： 由此可求得折算后的转子电流：(10-10)(10-11) 式中 称为感应电机的电流变比。 （2）电动势的折算 根据折算前后转子视在功率保持

3、不变为条件，即应满足： 由此可求得折算后的转子电动势：(10-12)(10-13) 式中 称为感应电机的电动势变比。 （3）阻抗的折算 根据折算前后转子上的铜耗保持不变为条件，即应满足： 由此可求得折算后的转子电阻(10-14)(10-15) 式中 称为感应电机的阻抗变比。 根据折算前后转子功率因数保持不变为条件，即应满足： 由此可求得折算后的转子漏抗：(10-16)(10-17) 折算后感应电机的基本方程式为： 式中 Rm反映铁耗的等效电阻，称为激磁电阻；(10-18) xm反映主磁路磁导的电抗，称为激磁电抗； Zm=(Rm+jxm)激磁阻抗。图10-3 转子静止时，感应电机的T形等效电路

4、10.2.4 等效电路 10.3 转子旋转时感应电动机的运行 10.3.1 转子转动后对转子各物理量的影响 设转子的转速为n，气隙旋转磁场与转子的相对速度为n1-n，故转子电动势和电流的频率为： 转子转动后，由转子电流所产生的转子基(10-19) 波旋转磁动势相对于转子的转速为： 因为转子自身以转速n旋转，故转子基波旋转磁动势相对于定子的转速为： 10.3.2 转子转动后的电动势平衡方程式 令E2s表示转动后的电动势，x2s表示转动后的漏抗，则(10-20)(10-21) 式中E2、x2分别为转子静止时的转子电动势和漏抗。从而得到转子转动后的定、转子电动势平衡方程式：(10-22)(10-23

5、)(10-24) 10.3.3 频率折算 由式（10-24）第二式求得 将上式分子分母同除以s，其值不变。即有：(10-25)(10-26) 式(10.26)表示频率折算后的等效转子。转子电动势为E2，转子频率为f1，转轴上不输出机械功率，但转子回路的电阻变成了 。我们把 分解为两项：(10-27)图10-4 转子转动后的感应电动机定、转子电路图 (a) 转动时的电路 (b) 频率折算后的电路 10.3.4 等效电路 经频率折算后的转子电动势、电流和阻抗还应按10.2节所述方法进行绕组折算。现把频率和绕组折算后的基本方程式汇总如下：(10-28)图10.5 感应电机T形等效电路图 10.3.5

6、 等效电路的简化(10-29)(10-30)图10.6 求转子电流的实用等效电路(10-31)(10-32)(10-33) 复数系数c1可变成实数(10-34)图10-7 求定子电流的较准确形等效电路图10-8 感应电动机的简化形等效电路图10-9 感应电动机的相量图10.3.6 相量图 10.4 感应电动机参数的测定 10.4.1 空载试验图10.10 感应电动机的空载特性图10.11 平方法分离机械损耗 感应电动机空载时s很小，转子电流很小，转子铜耗pCu2可忽略，输入功率全消耗在定子铜耗 、铁耗pFe和机械损耗pmec上。即： 从p0中扣除定子铜耗 后得：(10-36)(10-37) 空

7、载试验时，由于s0,I20，转子可认为是开路，其等效电路如图10-12所示。 由图10-12可见，当相电压U1=U1N时，定子的空载总电抗x0为： 于是激磁电抗xm为：(10-38)(10-39) 式中定子漏电抗x1可由堵转试验测得。而激磁电阻Rm可由下式求得： 10.4.2 堵转试验 当短路电流为I1N时，定子短路电压为(1525)%U1N。由于电压很低，这时的铁耗较小，可以认为pkpCu1+pCu2，即短路损耗(10-40)图10-12 电动机空载时的等效电路 完全消耗在定、转子绕组铜耗上。故(10-41)(10-42) 对于大、中型感应电动机，一般ZmZ2，故图10-14等效电路中激磁支

8、路可断开，通常可近似认为：(10-43)(10-44)图10-13 感应电动机的短路特性图10-14 感应电动机堵转时的等效电路 10.5 笼型转子的极数、相数和参数计算图10-15 笼型转子的极数 (a) 气隙磁密、导条电动势和电流的空间分布波 (b) 导条和端环中的电流分布 10.5.1 转子极数 10.5.2 转子的相数 设电机的极对数为p，转子的导条数(即转子槽数)为Z2，则转子相数m2为： 相邻两导条的感应电动势在时间上的相位差2为：(10-45)(10-46)*10.5. 3 笼型转子的参数计算图10-16 笼型转子参数、电流及参数折算 根据节点电流法，可画出图10.16 (b) 所示电流相量图，由该图可