电机与拖动基础5

1、000210()6060p nnpn nnfsfn0nnn 0nnn nnnnnnnsnspfpf000012060600mm 12012()mmmFFFFFFF 029021()mFFF Fe111122224.444.44wmswmEf N kEf N k111122221224.444.444.44mwsmmwwEjf N kEjf N kjf sN k 12mFFF11112211212222wwwmmN kN kN kmmmFIFIFIppp112211121120.90.9222wwwmN kN kN kmmmIIIppp111111112110.90.922

2、2wwwmiN kN kN kmmImIIppkp111222221wiwim N kkIIm N kk和12m1m2/II(/)iiIIkIIk 和12m1m2II()IIII 和ik111112222()()()()ssUEEI rEEIrR 1121mm121122II ()IIssmmmssEEEEZrjxEjxEjx 对于、和作为电压降来表示2222212224.444.44swwEf N ksf N k212221222224.444.44wwsEsf N kf N kEsE22212222xf Lsf Lsx222212224.444.44swmwmEf N ksf N ksE1

3、11111222222()sUEI rj I xEsEIrRj I x s 111111111222222112()()1smmmmmiUEI rj I xEI ZEsEIrRj I x sEIrjxI ZIIIk 22222222/E sEIIrjx srsjx2221rsrrss112212220.90.922wwN kN kmmIIpp2222221111wiwim N kIIIkm N kk电流比122222m EIm E I111112222222222121122222wwiewwm N kN kmImmEEk EEEK Em Imm m N kN k22111eeeEk EkEE

4、k221 22222m Irm I r21111122222221 222222wweiwwN km N km Irrrk k rm IN km N k221 222221122m ILm I L21111122222221 222222wweiwwN km N km ILLLk k Lm IN km N k22eixk k x1111111122222222221212m1m()11()()()IImUEI rjxEI ZssEI rIrjxI rI ZssEEIIEZ 励磁支路电动势方程221112211mmsZZrsUIZsZZrsm1II22222222201srsIrIrIss 22

5、2110ssIrs24p 例题一台的三相异步电机221.12 ,4.4 ,90 ,mRXX 定子绕组：三角形联结1110,380 ,1452,1.33 ,2.43NNNPkW UV nrpm RX试求：额定负载时，定子电流、转子电流、励磁电流 功率因素、输入功率和效率079090.4 85.54mmmZRjXj001500 14520.0321500NNNnnssn额定负载的转差率为：0221354.435.4 7.15NTRjXjs（）利用 型等效电路计算转子绕组阻抗：02222(/)30.9 26.6927.613.89(/)NmNmRsjXZjRsjXZ转子绕组与励磁绕组并联阻抗：3 1

6、1.4219.8AA定子电流有效值：022122(/)(1.332.43)(27.613.89)33.23 29.43(/)NmNmRsjXZZjjRsjXZ总阻抗：+0110022111022380 0,(/)380 0/11.4229.43(/)30.9 26.69NmNmUVIRsjXZIUZAARsjXZ(1)设则定子电流01coscos29.430.87()(2)定子功率因数:滞后11 11(3)3cos3 380 11.42 0.8711326PU IW 定子输入功率：2122222122(4)Im90.411.429.97(/)103.5(/)351(/)10

7、3.5mNmNmNmIZIIAARsjXZRsjXIIAARsjXZ转子电流和励磁电流2110000100%100%88.26%1133PP(4)效率: = 1rmecP2I1Pmx2r0I1x2xmr1IemP21srs1Cup2CupFep根据异步机的T形等效电路来分析。总输入功率 11111cosIUmP 定子铜耗 211 1 1Cupm I r定子铁耗mFerImp201经过气隙传到转子上去的电磁功率电磁功率11emcuFePPpp由等效电路可知，传到转子上的电磁功率就是转子消耗的有功功率，或者说是电阻 上的有功率2rs1222cosemPm E I 221 2emrPm Is或 Pe

8、m进入转子后，在转子电阻2r上产生转子铜损耗 。2cup功率减掉转子铜损耗，余下部分全部转换为机械功率，称为总机械功率总机械功率电磁2mecemcuPPp 2r转子铜损铜损是转子电阻2cup所消耗的功率它的表达式有221 22Cupm I r由转子上的电磁功率，可得 2CumecpsP上式表明转子铜损耗仅占电磁功率的很小一部分(对应s的那部分)，有时把它称为转差功率转差功率。总机械功率可以表示为(1)mecemememPPsPs PmecPemP说明 占 大部分（对应1-s）的部分。上二式，可得：21 221mecsPm Irs上式表明总机械功率总机械功率是等效电路中，电阻电阻 上对应的有功功

9、率21srs总机械功率在输出之前还要消耗掉机机械械损损耗耗 pmce和附附加加损损耗耗 p。机械损耗主要由电机的轴承摩擦和风阻摩擦构成， 绕线转子异步电动机还包括电刷摩擦损耗。 附加损耗是由磁场中的高次谐波磁通和漏磁通等引起的损耗，这部分损耗不好计算，在小电机中满载时能占到额定功率的 13，在大型电机中所占比例小些，通常在 0.5%左右。总机械功率mecP减掉机械摩擦损耗mecp和附加损耗p之后，才是电机轴上的输输出出功功率率2P，因此有 2mmecPPpp 1122111 1111 111m212221 22cos,Icos/cuFeemcuFememPppPPmU IPm I r pmrP

10、m EIm Irs2221 222()emcumeccuemmecmecPpPpm IrsPPppP2222221 21 221 2(1)(1)mecemcuemrrPPpm Im Irs m Is Pss220emmTTTTTT000(1)mecemememmecememnPs PPPnPPT异步电动机的电磁转矩电磁转矩是指转子电流与主磁通相互作用产生电磁力形成的总转矩/emmecTP说明电磁转矩电磁转矩等于异步电动机总机械功率总机械功率 除以转子的机械角速度转子的机械角速度mecP00(1)(1)mecemememPs PPTs说明电磁转矩电磁转矩也等于异步电动机的电磁电磁功率功率 emP

11、除以定定子子旋转磁场旋转磁场的机械的机械角角速度速度（同步角速度）0 1rmecP2I1Pmx2r0I1x2xmr1IemP21srs1Cup2CupFep221 21222122200011coscos2ememPrppTm Im EIm EIsf2111111221222coscos2wmwemmTmEf N kpm N kTICI由得到11112wTpm N kC转矩常数对交流异步电机 电磁转矩等于异步电动机总机械功率总机械功率 Pm除以转子的角速度除以转子的角速度，即 /emmecTP 0/ememTP 1220cosememTmPTCI, 11112wTpm N kC1) 稳态公式，

12、没有讲动态公式； 2) 与2I不正交；m由1I与2I产生；决定2I的要素有多个。 ,1T2222.aeee iaTapIDpNTNTNB lICIaan NCaConst 1)1)无稳态、动态之分；无稳态、动态之分；2)2)与与IaIa之间独立（之间独立（正交正交）( (消除电枢反应条件下消除电枢反应条件下) )。 电枢绕组的运动方向与磁密的方向成电枢绕组的运动方向与磁密的方向成正交正交，根据左手原理，根据左手原理， N根导体的总电磁转矩：根导体的总电磁转矩： 带负载带负载稳态稳态运行运行时，拖动系统转动的是电磁转矩emT ，即是转子电流在磁场中受力产生的转矩。此外，系统上有两个阻转矩阻转矩，

13、一个阻转矩是输出到负载上的输出转矩2T ，它等于输出功率2P 除以转子角速度，即 22PT 另一个阻转矩是电机的空载摩擦转矩0T ，是电机风阻摩擦、轴承摩擦及附加损耗等对应的空载阻转矩， 0mecppT 同直流电机，定义02DTTT，因此，在电机稳态运行时，转矩平衡式 02eLTTTT 于是，有动力学方程：emLdTTJdt 24p 例题根据前一例题数据：一台的三相异步电机221.12 ,4.4 ,90 ,mRXX 定子绕组：三角形联结1110,380 ,1452,1.33 ,2.43NNNPkW UV nrpm RX10050mechpWPW又知电动机的机械损耗,额定负载的附加损耗试计算各种

14、功率和转矩221112222222133 11.421.3352033 9.981.1233533 3.917321cucuFemmPI RWPIRWPIRW （）定子、转子的铜耗及定子铁耗1452(3),22152/6060nrad s 转子的机械角速度0001500(2)22157/6060nrad s 同步角速度，2(4)(10000 10050)10150mechmechmechPPPppWW总机械功率2(10150335)10485eemechcuPPPpWW（5)电磁功率22210000(6)65.79152PTTNm负载制动转矩200(8)(65.790.99)66.781048

15、566.781571015066.78152eeeemecheTTTTNmPTNmPTNm电磁转矩或00150(7)0.99152mechppTTNm空载制动转矩2()nf P12()If P12cos()f P2()emTf P2()f P212121cuFecumecpPPPppppP 111222ZRXZRX、 、mmmZRX、2101 11Femechpm I Rpp2101 11Femechpm I Rpp2()Femechppf U曲线21sRs 11010mUZZZI2200021 10FempRXZRm I010101,-mmmXXXRRRXXX式中，,其中X1可由介绍的堵转实

16、验确定，于是励磁电抗Xm为：2211 111 11spm I rm Ir12此时I =I2211 1111 1()sssspm Irrm Ir2211211 1,ssssssssPUZrxZrIm I堵转参数1212ssrrrxxx221 201emRTm Is12222112UIRRXXs22112202112emRUmsTRRXXs0emdTdsemMT2221120()emmRdTsdsRXX 21122011122()emMmUTRRRR ms212()mRsRR 2110122()emMmUTXX 2R2RmaxT12XXmaxTmSmSR2 cosiIt111111coscoscos()cos()22fFxtFxtFxtffememTT和00()/snnn00000()/2()/2snnnnnnns ()()ememTf sTf semememTTTcossinmBBtx2cosmBlt2sin22cosdddmqqdmdeNNB lteNBlvNB lvtdt coscossinsinc