电机与拖动第3章异步电机的基本理论3-6

1、第第 3 章章 异步电机的基本理论异步电机的基本理论 3.1 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 3.2 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 3.5 三相异步电动机的运行分析三相异步电动机的运行分析 3.6 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩 3.7 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性 3.8 单相异步电动机单相异步电动机*3.9 三相直线异步电动机三相直线异步电动机*3.10 三相异步发电机三相异步发电机第第 3 章章 异步电机的基本理论异步电机的基本理论 3.1 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 3.2 三相异步电

2、动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 3.3 三相异步电动机的电动势平衡方程式三相异步电动机的电动势平衡方程式 3.4 三相异步电动机的磁通势平衡方程式三相异步电动机的磁通势平衡方程式 3.5 三相异步电动机的运行分析三相异步电动机的运行分析 3.6 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩 3.7 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性 3.8 单相异步电动机单相异步电动机*3.9 三相直线异步电动机三相直线异步电动机*3.10 三相异步发电机三相异步发电机电机与拖动电机与拖动l 定子绕组相当于变压器的原绕组，定子绕组相当于变压器的原绕组，l转子绕组（一般短接）相当于

3、副绕组。转子绕组（一般短接）相当于副绕组。i1u1e1e 1e2e 2i2+-+f1f2 ：漏磁通：漏磁通产生的感应电动产生的感应电动势。势。 ：主磁通产：主磁通产生的感应电动势。生的感应电动势。e1e2、e 1e 2、3.3 三相异步电动机的电动势平衡方程式三相异步电动机的电动势平衡方程式一、定子电路的电动势平衡方程式一、定子电路的电动势平衡方程式电动势平衡方程式电动势平衡方程式U1 =E1 + (R1 + jX1 ) I1E1 =4.44 kw1 N1f 1m =E1 + Z1 I1定子绕组的电动势定子绕组的电动势1. kw1定子绕组的定子绕组的绕组因数绕组因数, , kw10，s 1，H

4、zsff5 . 45 . 012 f2=f1 ,频率最大频率最大即即E2s= s E2 X2= 2 f1L2即即X2s= sX2E2 = 4.44 kw2N2f1m E2s = 4.44 kw2N2f2m = 4.44 kw2N2sf1m X2s = 2 f2L2= 2 sf1L2222222sssXREI22222)(sXRsE)(0002nnIs 22222max21XREIs22222222222)( cossXRRXRRs22SXRs很小时1cos222XRss较大时s1cos2 结论：结论：转子转动时，转转子转动时，转 子电路中的各量均与转差率子电路中的各量均与转差率 s有关，有关，

5、即与转速即与转速n有关。有关。 【例例3.3.1】 某某绕线型绕线型三相异步电动机，三相异步电动机， nN = 2 880 r/min，fN = 50 Hz，转子绕组开路时的额定线电压转子绕组开路时的额定线电压 U2N =254 V。求该电动机在额定状态下运行时。求该电动机在额定状态下运行时转子每相绕组转子每相绕组的电的电动势动势E2s 和转子频率和转子频率 f2 。 解：解：由由 nN = 2 880 r/min ，可知，可知n0 = 3 000 r/min，则，则sN = n0nN n0= 3 0002 880 3 000= 0.04 由于由于转子绕组为星形联结，故转子绕组开路时转子绕组为

6、星形联结，故转子绕组开路时的相电压为的相电压为 U2 = E2 = U2N32541.732= V = 146.82 V 3.3 三相异步电动机的电动势平衡方程式三相异步电动机的电动势平衡方程式额定状态下运行时额定状态下运行时 E2s = sNE2 = 0.04146.82 V = 5.87 V f2 = sNf1 = 0.0450 Hz = 2 Hz3.3 三相异步电动机的电动势平衡方程式三相异步电动机的电动势平衡方程式三、三、绕组因数绕组因数kw = kp ks1. 节距因数节距因数kp整距线圈的电动势整距线圈的电动势SN y = EcEcEcEcEcEc = EcEc 短距线圈的电动势短

7、距线圈的电动势SNEcEc yEcEcEc y 180oEc = EcEc Ec = 2Ec sin 90 y Ec = 2Ec 3.3 三相异步电动机的电动势平衡方程式三相异步电动机的电动势平衡方程式 kp = sin 90 y =短距线圈的电动势短距线圈的电动势整距线圈的电动势整距线圈的电动势两者之比，即节距因数两者之比，即节距因数在整距绕组中在整距绕组中 kp =1 在短距绕组中在短距绕组中 kp 1 3.3 三相异步电动机的电动势平衡方程式三相异步电动机的电动势平衡方程式2. 分布因数分布因数ks 集中绕组集中绕组 E = q 个线圈电动势的个线圈电动势的代数和代数和= qEc 分布绕

8、组分布绕组 E = q 个线圈电动势的个线圈电动势的相量和相量和 qEc3.3 三相异步电动机的电动势平衡方程式三相异步电动机的电动势平衡方程式已知：相邻两个线圈电动已知：相邻两个线圈电动 势的相位差为势的相位差为 。设设：q = 3，则则 Ec1Ec2Ec3 q 2Ec3Ec1Ec2 REq元件组向量图 Ec = 2R sin 2Eq = 2R sin q 2q 2 Eq = Ec sin 2sin= q Ec ks= q Ec sinq sin 2q 23.3 三相异步电动机的电动势平衡方程式三相异步电动机的电动势平衡方程式q 2Ec3Ec1Ec2 REq2sin2sin2sin2qR22

9、sin2sinqqks分布系数分布系数小小 结结E1 =4.44 kw1 N1f 1m U1 =E1 + Z1 I1E2s = 4.44 kw2N2f2m E2s = Z2sI2s kp = sin 90 y 2sin2sinqqks12sff 22sEEs22sXXs222222)(sXRsEI222222)(cossXRR3.4 三相异步电动机的磁通势平三相异步电动机的磁通势平衡方程式衡方程式第第3章章 异步电机的基本理论异步电机的基本理论重点讨论的问题重点讨论的问题: 单相绕组磁动势单相绕组磁动势脉振磁动势脉振磁动势 三相绕组合成磁动势三相绕组合成磁动势旋转磁动势旋转磁动势单相电流通过单

10、相绕组产生脉振磁通势和脉振磁场单相电流通过单相绕组产生脉振磁通势和脉振磁场 脉振磁场：脉振磁场： 轴线不变，大小和方向随时间交变轴线不变，大小和方向随时间交变 脉振磁通势：空间位置固定，幅值随时间按正弦规脉振磁通势：空间位置固定，幅值随时间按正弦规律变化，其脉振频率就是通入线圈中电流的频率。律变化，其脉振频率就是通入线圈中电流的频率。 3.4 三相异步电动机的磁通势平衡方程式三相异步电动机的磁通势平衡方程式OftU1U2SNNS二、脉振磁通势二、脉振磁通势U1U2NS12FU1U2U1f磁势正方向：磁势正方向： 由定子指向转子为正值。由定子指向转子为正值。电流的正方向：电流的正方向： 流出为正

11、流出为正2223气隙磁动势：气隙磁动势：2322)(222)(NifNif 通入电流的线圈，它所产生的气隙磁动势沿圆周分布是通入电流的线圈，它所产生的气隙磁动势沿圆周分布是一个矩形波，在通电流的线圈处，气隙磁动势发生突跳。一个矩形波，在通电流的线圈处，气隙磁动势发生突跳。整距集中绕组的磁动势整距集中绕组的磁动势232cos22),(22cos22),(cos2wtNItfwtNItfwtIi(2) 对气隙中某一点对气隙中某一点， 磁场在时间上，大小随时间作正弦磁场在时间上，大小随时间作正弦(或余或余弦弦)变化变化(或脉动或脉动)。脉振磁场脉振磁场(或磁密或磁密)的物理意义：的物理意义：既是既是

12、空间空间的函数，又是的函数，又是时间时间的函数的函数(1) 对某瞬时来说对某瞬时来说， 磁场的空间分布，是矩形波；磁场的空间分布，是矩形波；U1U3U4U2S NN SU1U2 与与 U3U4串联串联: 14FU3U1U2U4U1绕组磁动势动势对磁极的磁场：气隙磁对p21p.02232AAX转子定子Afa12kiN02232fa12kiN4 12kiN3次谐波5次谐波44 14 1( )cos( )cos(3 )cos(5 )35kkkf afafafa 1) 单个线圈当通入交流电流时所产生的磁动势波是一个在空单个线圈当通入交流电流时所产生的磁动势波是一个在空间按矩形波分布、波的间按矩形波分布

13、、波的位置在空间不动、但波幅的大小和方向位置在空间不动、但波幅的大小和方向 随时间在变化的磁动势波随时间在变化的磁动势波，称该种磁动势为脉振磁势。，称该种磁动势为脉振磁势。 结论结论1：2) 线圈磁势除包含基波磁势外，还包含有线圈磁势除包含基波磁势外，还包含有 3、5、7 等谐波磁等谐波磁势分量势分量。l 基波磁动势的幅值是矩形波磁动势的基波磁动势的幅值是矩形波磁动势的4/倍；倍；l 谐波磁动势幅值为基波幅值的谐波磁动势幅值为基波幅值的1/倍；倍；l 基波磁动势磁极对数与原矩形波相同；基波磁动势磁极对数与原矩形波相同；l 谐波的极对数为基波的谐波的极对数为基波的倍。倍。(2) 对气隙中某一点，

14、对气隙中某一点， 磁场在时间上，大小随时间作磁场在时间上，大小随时间作正弦正弦(或余弦或余弦)变化变化(或脉动或脉动)。单相单相基波基波脉振磁动势脉振磁动势既是既是空间空间的函数，又是的函数，又是时间时间的函数的函数(1) 对某瞬时来说对某瞬时来说， 磁场的空间分布，是沿定子内磁场的空间分布，是沿定子内圆周长方向作余弦圆周长方向作余弦(或正弦或正弦)分布；分布；结论结论2：脉振磁场 脉振磁通势的幅值脉振磁通势的幅值 绕组磁通势的幅值绕组磁通势的幅值 = kw N Im= 2 kw N I 气隙气隙矩形波矩形波磁通势的幅值磁通势的幅值2 kw N I2p=3.4 三相异步电动机的磁通势平衡方程式

15、三相异步电动机的磁通势平衡方程式气隙气隙基波基波磁通势的幅值磁通势的幅值2 kw N I2p=4 Fpm = 0.9 kw N I p短距分布绕组短距分布绕组三、旋转磁通势三、旋转磁通势三相电流通过三相绕组时，三相绕组的三相电流通过三相绕组时，三相绕组的三个基波脉振磁通势为三个基波脉振磁通势为FpU = Fpm sin tFpV = Fpm sin( t 120o )FpW = Fpm sin( t120o )3.4 三相异步电动机的磁通势平衡方程式三相异步电动机的磁通势平衡方程式三个在时间、空间上都相差三个在时间、空间上都相差1201200 0电角度电角度的单相绕组的脉振磁动势的合成的单相绕

16、组的脉振磁动势的合成U1U2V1V2W2W1NS将它们用空间矢量表示，其参考方向如图将它们用空间矢量表示，其参考方向如图FpU FpV FpW 3.4 三相异步电动机的磁通势平衡方程式三相异步电动机的磁通势平衡方程式FpVFpWFm30 30FpW = Fpm sin120o =FpU = Fpm sin 0o = 032Fpm FpV = Fpm sin(120o ) = 32Fpm 当当 t = 0o 时时 Fm= 32Fpm3.4 三相异步电动机的磁通势平衡方程式三相异步电动机的磁通势平衡方程式FpU FpV FpW pmpmpvmFFFF232323230cos20FpU = Fpm

17、sin90o = Fpm FpV = Fpm sin(30o ) = Fpm / 2FpW = Fpm sin 210o = Fpm / 2 FpWFpV60FpVFpWFpU60Fm=23Fpm Fm当当 t = 90o 时时3.4 三相异步电动机的磁通势平衡方程式三相异步电动机的磁通势平衡方程式FpU FpV FpW pmpmpmpWpUmFFFFFF232121260cos20 合成磁动势在空间是旋转的，且任何瞬间合成合成磁动势在空间是旋转的，且任何瞬间合成磁通势的幅值磁通势的幅值不变。不变。Fm = Fpm =320.9 3 kw N I2p用空间矢量表示的旋转磁动势 结论：结论：继续

18、选择不同的时刻，可见：继续选择不同的时刻，可见： 合成磁动势在空间画出一个圆：圆形旋转磁动势合成磁动势在空间画出一个圆：圆形旋转磁动势。 某相电流达到最大值时，合成磁动势幅值就与该某相电流达到最大值时，合成磁动势幅值就与该相绕组轴线重合相绕组轴线重合。在三相对称分布的绕组中，通入三相对称的交流电流时，在三相对称分布的绕组中，通入三相对称的交流电流时，所产生的合成基波磁动势是所产生的合成基波磁动势是，磁场的极数与绕组的，磁场的极数与绕组的极数相同。极数相同。（1）转向）转向 磁动势（磁场）的转向决定于磁动势（磁场）的转向决定于，总是，总是从电流的超前相转到滞后相。从电流的超前相转到滞后相。旋转磁

19、动势波形图（2）转速）转速同步转速同步转速n0=60f1/p（3）瞬时位置）瞬时位置 哪一相电流达到最大值，合成基波磁场的正波幅一定哪一相电流达到最大值，合成基波磁场的正波幅一定位于该相绕组的轴线处。位于该相绕组的轴线处。旋转磁场幅值在电流最大相的线圈轴线旋转磁场幅值在电流最大相的线圈轴线三相基波合成磁通势的特性：三相基波合成磁通势的特性：v基波幅值基波幅值Fm不变，为各相脉振磁动势幅值的不变，为各相脉振磁动势幅值的3/2倍。倍。推论：推论： m相对称绕组通以相对称绕组通以m相对称电流时，所形成的相对称电流时，所形成的m相合成相合成磁通势，也是圆形旋转磁通势，其幅值为各相脉振磁通势磁通势，也是

20、圆形旋转磁通势，其幅值为各相脉振磁通势幅值的幅值的m/2，其，其转速仍为同步转速。转速仍为同步转速。（4）幅值）幅值Fm = Fpm =m20.9m kw N I2p 【例例3.4.1】 有一三相双层绕组，有一三相双层绕组， z = 36 ， p = 2，y = 8 /9， N = 96。(1) 分析该绕组的类型；分析该绕组的类型； (2) 若旋转磁场若旋转磁场磁通最大值磁通最大值 m = 0.011 Wb，转速，转速 n0 = 1 500 r/min，则每相，则每相绕组中产生的电动势的有效值是多少？绕组中产生的电动势的有效值是多少？ (3) 若通过每相绕组若通过每相绕组的电流有效值为的电流有

21、效值为 I = 2.04 A，该三相绕组产生的旋转磁通势，该三相绕组产生的旋转磁通势的幅值是多少？的幅值是多少？ 解：解：(1) 由于由于 y = 8 /9 ，故为短距绕组。，故为短距绕组。由于由于q =z2pm=36223= 31(2) 电动势电动势 分布绕组分布绕组 kp = sin 90 y = sin ( 90) 89= 0.9853.4 三相异步电动机的磁通势平衡方程式三相异步电动机的磁通势平衡方程式 = p 360 zks =2q sin2 q sin= 2360 36= 20=20 2sin(3 ) 3sin20 2= 0.96f =p n060= 50 Hz = Hz 21 5

22、00 60E = 4.44 f kw Nm = 4.44500.9850.96960.011 V = 220 V3.4 三相异步电动机的磁通势平衡方程式三相异步电动机的磁通势平衡方程式(3) 磁通势磁通势F = 0.9 m kw N I 2p0.930.9850.96962.0422=A = 125 A3.4 三相异步电动机的磁通势平衡方程式三相异步电动机的磁通势平衡方程式四、高次谐波磁通势和电动势四、高次谐波磁通势和电动势 磁极的磁场磁极的磁场 = 基波磁场基波磁场 + 奇次谐波磁场奇次谐波磁场v 次谐波的磁极对数：次谐波的磁极对数：v 次谐波电动势频率：次谐波电动势频率：v 次谐波电动势大

23、小：次谐波电动势大小：v 次谐波的绕组因数：次谐波的绕组因数： v 次谐波的节距因数：次谐波的节距因数：v 次谐波的分布因数：次谐波的分布因数：pv = v p1f v = v f 1E v = 4.44 f v kwv Nmkwv = kpv ksv基波极对数基波极对数 p kpv = sin v y 90ksv=q 2 2sin vq sin v3.4 三相异步电动机的磁通势平衡方程式三相异步电动机的磁通势平衡方程式(1) 在同步电机中，谐波磁通势所产生的磁场在转子表面在同步电机中，谐波磁通势所产生的磁场在转子表面 产生涡流损耗，使电机发热，产生涡流损耗，使电机发热， 。(2) 在感应电机

24、中，谐波磁场产生寄生转矩，影响其起动性在感应电机中，谐波磁场产生寄生转矩，影响其起动性 能；损耗能；损耗 ，cos ，温升，温升 ， 。 谐波电动势的影响谐波电动势的影响 使发电机电动势波形变坏，供电质量使发电机电动势波形变坏，供电质量 ，杂散损耗，杂散损耗 ， ，温升，温升 ；干扰邻近通信线路。；干扰邻近通信线路。 措施措施 改善气隙磁场分布；采用短距绕组和分布绕组；改善气隙磁场分布；采用短距绕组和分布绕组； 笼型异步电动机转子采用斜槽形式。笼型异步电动机转子采用斜槽形式。 谐波磁通势的影响谐波磁通势的影响 3.4 三相异步电动机的磁通势平衡方程式三相异步电动机的磁通势平衡方程式一、磁通势平

25、衡方程式一、磁通势平衡方程式1. 定子旋转磁通势定子旋转磁通势F1m =0.9 m1kw1N1 I12p 转向转向 与定子电流相序一致。与定子电流相序一致。 转速转速 n1 = n0 = p60 f1 幅值幅值 第第3章章 异步电机的基本理论异步电机的基本理论2. 转子旋转磁通势转子旋转磁通势 F2m =0.9 m2kw2N2 I2s2p 转向转向 幅值幅值 与转子电流的相序一致，即与定子电流与转子电流的相序一致，即与定子电流 相序一致。相序一致。 转速转速 (1) 转子旋转磁通势相对于转子的转速转子旋转磁通势相对于转子的转速 n2 = p60 f2= s n0(2) 转子旋转磁通势相对于定子

26、的转速转子旋转磁通势相对于定子的转速 n2 + n= s n0 + (1s) n0 = n0 3.4 三相异步电动机的磁通势平衡方程式三相异步电动机的磁通势平衡方程式 结论结论(1) 转子旋转磁通势与定子旋转磁通势在空间转子旋转磁通势与定子旋转磁通势在空间 是沿同一方向以同一速度旋转的。是沿同一方向以同一速度旋转的。同步旋转：极数相同；转速相同；转向相同同步旋转：极数相同；转速相同；转向相同(2) 二者组成了统一的合成旋转磁通势，二者组成了统一的合成旋转磁通势， 共同产生旋转磁场。共同产生旋转磁场。3.4 三相异步电动机的磁通势平衡方程式三相异步电动机的磁通势平衡方程式F1 m+ F2m =

27、F0m 3. 磁通势平衡方程磁通势平衡方程(1) 理想空载时理想空载时 I2s = 0， I1 = I0旋转磁通势的幅值为旋转磁通势的幅值为F0m =0.9 m1kw1N1 I02p(2)负载时负载时 m1kw1N1 I1+m2kw2N2 I2s=m1kw1N1 I03.4 三相异步电动机的磁通势平衡方程式三相异步电动机的磁通势平衡方程式定子磁动势包定子磁动势包含两个分量含两个分量3.5 三相异步电动机的运行分析三相异步电动机的运行分析一、等效电路一、等效电路U1I1R1 jX1E1 E2sjX2s R2I2sf1f2m1、 kw1N1 m2、 kw2N2第第3章章 异步电机的基本理论异步电机

28、的基本理论E1 =E2 频率相等：频率相等：频率折算频率折算大小相等：大小相等：绕组折算绕组折算1. 频率折算频率折算I2s =sE2R2 + jsX2=E2+ jX2R2 s= I2第第3章章 异步电机的基本理论异步电机的基本理论方法方法： 用一等效的用一等效的静止静止转子代替实际转动的转子转子代替实际转动的转子原则原则： F2对对F1的影响不变的影响不变 保持转子磁势保持转子磁势F2的大小不变（即的大小不变（即2s大小不变）；大小不变）； F2与与F1之间在空间相差的空间电角度不变（之间在空间相差的空间电角度不变（2s的相位不变）的相位不变）22222222arctanarctanarct

29、ansRXRSXRXss 频率归算的物理含义频率归算的物理含义 用一个用一个静止静止的、电阻为的、电阻为 R2 /s 的等效转子去代的等效转子去代替电阻为替电阻为 R2 的实际旋转的转子。的实际旋转的转子。 3.5 三相异步电动机的运行分析三相异步电动机的运行分析R2s= R2 + 1s sR2 U1I1R1 jX1E1 E2jX2 R2I2f1f1m1、 kw1N1 m2、 kw2N21s R2 s转子所产生的机械功转子所产生的机械功率相对应的等效电阻率相对应的等效电阻频率频率折算后异步机的等值电路折算后异步机的等值电路2. 绕组折算绕组折算 用一个用一个相数相数和和有效匝数有效匝数与定子绕

30、组相同的转与定子绕组相同的转子绕组去等效代替实际的转子绕组。子绕组去等效代替实际的转子绕组。 等效的原则：保证电磁效应和功率关系不变。等效的原则：保证电磁效应和功率关系不变。3.5 三相异步电动机的运行分析三相异步电动机的运行分析U1I1R1 jX1E1 E2jx2 R2I2f1f1m1、 kw1N1 m1、 kw1N11s R2 s绕组绕组折算后异步机的等值电路折算后异步机的等值电路 折算前：折算前： 折算后：折算后： 定、转子的电动势之比：定、转子的电动势之比： E2 = E1 = ke E2E2 = 4.44 f1 kw2N2m E2 = E1 = 4.44 f1 kw1N1m =kw1

31、N1kw2N2E2E2ke =E1E2=3.5 三相异步电动机的运行分析三相异步电动机的运行分析折算原则：折算前后主磁通不变折算原则：折算前后主磁通不变(1) 电动势的折算电动势的折算(2) 电流的折算电流的折算折算前：折算前：折算后：折算后：F2 =0.9 m2kw2N2 I22pF2 =0.9 m1kw1N1 I22p电流比：电流比：=m1kw1N1m2kw2N2I2I2ki =0.9 m2kw2N2 I22p=0.9 m1kw1N1 I22pI2kiI2 =3.5 三相异步电动机的运行分析三相异步电动机的运行分析折算原则：折算前后转子磁动势不变折算原则：折算前后转子磁动势不变(3) 阻抗

32、的折算阻抗的折算折算前：折算前：Z2=+ jX2R2s= E2 I2折算后：折算后：Z2 =+ jX2R2 s= E2 I2阻抗比：阻抗比：|Z2|Z2 |kZ =E2 I2 E2 I2= ke ki Z2 = kZ Z2 R2 = kZ R2X2 = kZ X2 3.5 三相异步电动机的运行分析三相异步电动机的运行分析折算原则：折算前后转子有功功率（折算原则：折算前后转子有功功率（铜耗铜耗）、无功功率不变）、无功功率不变3. 等效电路及其简化等效电路及其简化 E1 = E2U1I1R1 jX1jX2 R2I21s R2 sR0jX0I0 E1 = E2U1I1R1 jX1 jX2 R2I21

33、s R2 sR0jX0I03.5 三相异步电动机的运行分析三相异步电动机的运行分析从等效电路分析可知从等效电路分析可知:;, 0,1, 0,)2220电机相当于开路总机械功率近似为零理想空载时IRsssnn;, 01, 1, 0,) 12短路状态电机处于总机械功率为零电机不转时Rsssn3)三相异步电动机的功率因数永远滞后；三相异步电动机的功率因数永远滞后；4)附加电阻不能用电感或电容来代替。附加电阻不能用电感或电容来代替。5)在等效电路中负载的变化是用转差率在等效电路中负载的变化是用转差率s来体现的来体现的U1 =E1 + (R1 + jX1 ) I1二、基本方程式二、基本方程式（绕组折算、

34、频率折算后）（绕组折算、频率折算后）E1 =E2 I1 + I2 = I03.5 三相异步电动机的运行分析三相异步电动机的运行分析+ jX2 ) I20 = E2 (R2 sE1 = Z0 I0I2R2 sI2 三、相量图三、相量图E1 = E2 2jX2I2 I2 I0 I1 E1 R1I1 jX1I1 U1 设设 E1 = E2 = E1 0o 3.5 三相异步电动机的运行分析三相异步电动机的运行分析B异步电动机向量图异步电动机向量图小结：基本方程式、等效电路和时空矢量图小结：基本方程式、等效电路和时空矢量图 021222221000111111)()(IIIXjsRIEEEjXRIEjR

35、RIEU 【例例3.5.1】 一台三相一台三相 4 极笼型异步电动机，极笼型异步电动机，UN = 380 V，三角形联结，三角形联结，fN = 50 Hz，nN = 1 452 r/min，R1 = 1.33 ，X1 = 2.43 ， R2 = 1.12 ，X2 = 4.4 ，R0 = 7 ，X0 = 90 。试用试用 T 形和简化等效电路计算形和简化等效电路计算额定状态下运行额定状态下运行时的定子时的定子相电流相电流 、转子转子相电流相电流 和励磁电流和励磁电流 。I2I1I0解：解： (1) 应用应用 T 形等效电路形等效电路sN = n0nN n0= 1 5001 452 1 500=

36、0.032 Z1 = R1jX1 = (1.33j 2.43) Z2 = R2 /s jX2 = (1.12/0.032j 4.4) = 2.77 61.3o = 35.28 7.17o 3.5 三相异步电动机的运行分析三相异步电动机的运行分析3.5 三相异步电动机的运行分析三相异步电动机的运行分析 Z0 = R0jX0 = (7j90) = 90.27 85.55o 设设 U1 = 380 0o V = 11.47 29.43O A = 10.02 170.11O A I0 = I1I2 = 3.91 88.27O A I1 = U1Z1Z0 Z2Z0Z2I2 = Z0Z0Z2I1或或 I0

37、 = Z2Z0Z2I1 = 3.91 88.27O A (2) 应用简化等效电路应用简化等效电路I2 =U1 Z1Z2 = 10.28 169.35O A I0 = U1Z0= 4.21 85.55O A = A 380 0O 90.27 85.55o I1 = I0I2 = 12.08 30.32o A = 4.21 85.55O 10.28 169.35O A 3.5 三相异步电动机的运行分析三相异步电动机的运行分析一、三相异步电动机的功率一、三相异步电动机的功率 1. 输入功率输入功率 P1 P1 = 3 U1I1cos 13.6 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩=

38、3 U1LI1Lcos 12. 定子铜损耗定子铜损耗 PCu1 PCu1 = m1R1I12 = 3R1I123. 铁损耗铁损耗 PFe（转子铁损耗忽略不计）（转子铁损耗忽略不计） PFe = m1R0I02 = 3R0I02第第3章章 异步电机的基本理论异步电机的基本理论R2 s= m1 I22 4. 电磁功率电磁功率 PePe = P1PCu1PFePe = m2 E2 I2cos 2 = m1 E2 I2 cos 23.6 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩= m1 R2I2 2 + m1 R2I2 2 1s s转子铜损耗转子铜损耗 PCu2机械功率机械功率 Pm5.

39、转子铜损耗转子铜损耗 PCu2 PCu2 = m2 R2 I22 = m1 R2 I2 2 = s Pe3.6 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩6. 机械功率机械功率 PmPm = PePCu21ss Pm = m1 R2I22 = (1s ) Pe)1 ( :1:2ssPpPmCue8. 输出功率输出功率 P2 P2 = PmP0 = PePCu2P0 = P1PCu1PFePCu2Pme Pad7. 空载损耗空载损耗 P0 P0 = PmePad机械损耗机械损耗附加损耗附加损耗1R1X2R2X21Rss1U1I0I2I0R0X1cupFep2cupmP1PeP在等效在等

40、效电路上电路上表示功表示功率和损率和损耗：耗：3.6 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩 总损耗总损耗 Pal Pal = PFePCuP0 = PFe(PCu1PCu2) PmePad 功率平衡方程式功率平衡方程式 P2 = P1Pal 效率效率 = 100% P2 P1 P1PCu1+PFePePCu2P0P2Pm功率流功率流程图：程图： 【例例3.6.1】 某三相异步电动机，某三相异步电动机，UN = 380 V， 形联结形联结, f1=50Hz, R1=1.5, R2=1.2。在拖动某负载运行时，相。在拖动某负载运行时，相电流电流 I1 = 11.5A， I2 = 10A, =0.86, =82% , n = 1446 r/min。求：该电机的求：该电机的 P1、Pe、Pm 和和P2 。解：解： 同步转速同步转速3.6 三相异步电动机的功率