异步电机原理课件

第三章异步电动机原理第三章异步电动机原理1第三章异步电动机的原理第一节三相异步电动机基本原理第二节三相异步电动机电磁关系第三节三相异步电动机等效电路与功率关系第四节三相异步电动机运行特性第三章异步电动机的原理第一节三相异步电动机基本原理2第一节三相异步电动机基本原理第一节三相异步电动机基本原理3第一节三相异步电动机基本原理工作原理类型与基本结构额定数据运行状态第一节三相异步电动机基本原理工作原理4一、异步电动机的工作原理异步电动机模型0一、异步电动机的工作原理异步电动机模型05感应电机原理特点：旋转磁场(实现能量转换的前提)转子导体形成回路（e→i≠0，产生电流）建立转矩的电流由感应产生（称为感应电机）旋转磁场与转子导体存在转速差，即Δn≠0（必要条件，异步）感应电机原理特点：旋转磁场(实现能量转换的前提)6感应电机最重要的参数：转差率异步：n≠n0，n-n0＝Δn≠0转差率：通常异步电机的s0<0.5%，sN<5%。n略低于n0例：已知异步电机的额定转速为730转/分，求电机的级数与同步转速。n0可能的值：3000,1500,1000,750感应电机最重要的参数：转差率异步：n≠n0，n-n0＝7二、异步电机的运行状态运行状态判断：转差率的正负与大小、功率的传递二、异步电机的运行状态运行状态判断：转差率的正负与大小、功率8三、异步电机的类型与结构1、异步电机的类型：按定子相数分：1）三相；2）单相；3）两相；按转子型式分：1）绕线转子；2）笼型转子；其它分类方式（略）三、异步电机的类型与结构1、异步电机的类型：92、异步电机的结构定子：定子铁心；定子绕组；机座；转子：转子铁心；转子绕组；转轴气隙；2、异步电机的结构定子：10异步电机原理课件11异步电机原理课件12异步电机原理课件13采用铸铝的鼠笼式转子采用铸铝的鼠笼式转子14异步电机原理课件15异步电机原理课件16四、三相异步电动机的额定数据额定功率：额定运行状态下的轴上输出功率，单位：kW。额定电压：额定运行状态下加在定子绕组上的线电压，单位：V。额定电流：额定运行状态下电动机定子绕组的线电流，单位：A。额定转速：额定运行状态下电动机的转速，单位：r/min。额定频率：电动机电源电压标准频率。四、三相异步电动机的额定数据额定功率：额定运行状17额定数据的计算:额定数据的计算:18第二节三相异步电动机的电磁关系第二节三相异步电动机的电磁关系19一、转子不转时异步电动机内的电磁过程注意两类物理量：空间矢量、时间矢量1、物理过程：一、转子不转时异步电动机内的电磁过程注意两类物理量：空间矢量20异步电机原理课件212、磁通势平衡方程式：感应电势转子绕组短路转子电流产生。（）转子电流的性质：a、合成磁通势仍是旋转磁通势；b、与定子旋转磁通势有相同的转速；c、旋转磁势转向相同；

2、磁通势平衡方程式：22

所以：定子和转子旋转磁通势空间相对静止可合成矢量（空间坐标、三相）：电机磁场由定、转子磁通势共同建立。

(时间坐标、单相)所以：定子和转子旋转磁通势空间相对静233、空间矢量和时间向量间的关系------时空矢量图

s0w0w0tFsAA'1+j0w0w0tIA1AA'轴线时间空间时轴相轴+j0w0w0tIU1+A+AFs时－空矢量图3、空间矢量和时间向量间的关系s0w0w24电流（时间）相量的性质：

当A相电流达到最大值时，在+j轴线上;旋转角频率:f：定子电流频率、n:转子转速。电流（时间）相量的性质：25磁势（空间）矢量的性质：

当A相电流达到最大值时，在A相绕组轴线上;旋转角速度:f：定子电流频率,n:转子转速。

磁势（空间）矢量的性质：26时空矢量关系：取A相电流的时轴与该相相轴重合，则磁势和电流有相同的初相，且在任一瞬时二者均保持相同的相位。此关系不因定、转子绕组轴线不重合而改变。时空矢量关系：27

4、定、转子绕组间的磁势平衡方程，

4、定、转子绕组间的磁势平衡方程，28

5、一相定、转子绕组间的磁势平衡方程

Ke异步电动机电流变比;Im称为定子电流的励磁分量。

5、一相定、转子绕组间的磁势平衡方程29定、转子绕组间的磁势合成：A(a)A'(a')F2F1FmIAIaIm磁势平衡关系时空矢量图定、转子绕组间的磁势合成：A(a)A'(a')F2F130

6、电动势平衡方程：因磁通势实现了相分离，故三相绕组可用一相为代表讨论，延用变压器负载运行各电磁量的假定正向，有：6、电动势平衡方程：31

7、电机基本方程式：7、电机基本方程式：32

8、折算处理：n=0：无频率折算；仅做绕组折算。8、折算处理：339、折算后的电机基本方程式：9、折算后的电机基本方程式：34

10、等效电路：T型等效电路10、等效电路：T型等效电路35二、转子转动时异步电动机内的电磁过程1、物理过程：二、转子转动时异步电动机内的电磁过程1、物理过程：36定子旋转磁场切割转子导体的相对速度下降为： 转子导体扫过一对磁极空间的时间变长，使转子电势频率减小为：

2、转子电势的变化： 转子导体扫过一对磁极空间的时间变长，2、转子电势的变化：37转子电势、漏电抗和电流的变化：

转子电势、漏电抗和电流的变化：383、转子转动时的磁通势平衡方程式：在转子上的转速为：转子转速为n，则相对于定子的转速为：与空间相对静止，与n无关。3、转子转动时的磁通势平衡方程式：39

4、转子转动时一相定、转子绕组间的磁势平衡方程

问题：定、转子电流频率不同不能相加？（引入频率折算）4、转子转动时一相定、转子绕组间的磁势平衡方程问题：405、转动转子和不动转子的等效与折算：转子旋转时，电势和电流的频率为，和转子不转时相比，其大小的数值为：5、转动转子和不动转子的等效与折算：41零速等效：把一个旋转转子看成静止的转子，并在不转动的转子中接入等效电阻：两者旋转磁通势相对静止的性质并不改变；不动的转子电流在大小和相位上正好和转子旋转时的数值一致。那么，从定子的角度看：两者没有区别。零速等效：把一个旋转转子看成静止的转子，并在不转动的转子中接42频率折算（零速等效）：转子转动转子不转动)()(])([11122s2222RXtgRsXtgsRXtg---===j频率折算（零速等效）：转子转动转子不转动)()(])([1436、定、转子绕组间的磁势合成（时空矢量图）：A(a)A'(a')F2F1FmIAIaIm磁势平衡关系时空矢量图6、定、转子绕组间的磁势合成（时空矢量图）：A(a)A44

7、电动势平衡方程：（三相绕组用一相为代表讨论）7、电动势平衡方程：（三相绕组用一相为代表讨论）45

8、电机基本方程式：8、电机基本方程式：46

9、绕组折算处理：

9、绕组折算处理：4710、折算后的电机基本方程式：10、折算后的电机基本方程式：48

11、等效电路的导出：11、等效电路的导出：49T型等效电路T型等效电路50型等效电路：型等效电路：51

12、相量图：

12、相量图：52第三节三相异步电动机的功率关系第三节三相异步电动机的功率关系531、功率流图：mecem1、功率流图：mecem542、功率平衡方程：2、功率平衡方程：553、几个功率量间的关系：3、几个功率量间的关系：564、转矩平衡方程4、转矩平衡方程57电磁转矩的另外表现形式：电磁转矩的另外表现形式：58转矩平衡方程：空载转矩：轴上输出转矩：转矩平衡方程：空载转矩：轴上输出转矩：5914、三相异步电动机的参数测定：（1）空载运行试验：电动机不带任何负载，空载运行。试验在接线边做；电压由低调节到高时，测量电压、电流和功率损耗的相应数据；一定要测量出额定电压时的相对应数据；14、三相异步电动机的参数测定：60空载损耗中的机械损耗的分离空载损耗中的机械损耗的分离61空载运行试验测量数据的处理：空载运行试验测量数据的处理：62（2）堵转运行试验：将电动机的转子堵住，使其不能转动的运行试验。试验在接线边做；电压由低调节到高时，测量电压、电流和功率损耗的相应数据；一般要求测量出：

a、额定电流时的相对应数据；b、额定电压时的相对应数据；c、（2~3）倍额定电流时的相对应数据；（2）堵转运行试验：将电动机的转子堵住，使其不能转动的运行试63堵转实验测量数据的处理堵转实验测量数据的处理64第四节三相异步电动机的运行特性第四节三相异步电动机的运行特性65一、工作特性：1、转速特性：2、效率特性：3、功率因数特性：4、转矩特性：5、定子电流特性：一、工作特性：1、转速特性：66二、机械特性：1、机械特性的参数表达式：二、机械特性：1、机械特性的参数表达式：67电磁制动状态电动状态发电机状态2、机械特性图形表示：电磁制动状态电动状态发电机状态2、机械特性图形表示：68

电动状态电磁制动状态电动状态电磁制动状态69机械特性的三个特殊点：1、同步点(0,n0)2、极限点(Tmax,Sm)3、起动点（Ts,0)Tn0TsSmTmaxn0机械特性的三个特殊点：1、同步点(0,n0)2、极限点(Tm70最大转矩和起动转矩：最大转矩和起动转矩：71转矩过载倍数：

一般为1.6~2.2起动转矩倍数：

一般为0.8~1.2

转矩过载倍数：723、机械特性的实用表达式：

TmaxTem［

］=±－1s

sm(

)2TmaxTem3、机械特性的实用表达式：Tmax［734、人为机械特性：定子端电压降低；转子电路内串入对称电阻；定子电路串联对称电抗；定子电路串联对称电组；转子电路接入并联电抗；4、人为机械特性：定子端电压降低；74

电动机降低定子电压人为机械特性：sMnT

OUN0.8UN0.5UNTm0.64Tm0.25Tmn0n0不变

Tmax及Tst

与U12成正比下降

sm不变思考：异步电动机带额定负载运行时，若电源电压下降过多会产生什么后果？电动机降低定子电压人为机械特性：sMnTOUN0.8UN75R2+Rs1(2)转子电阻增加时的人为特性Ts

OTMsM＜1sM<1sM=1R2R2+Rs2nn0R2+Rs3sM>1TstTst1Tst3Tst2Rs1<Rs2<Rs3n0不变，Tmax不变

sm随转子电阻增大而增大

Tst开始随R2’增大而增大；当R2’=Rst,Tst=Tm；若R2’继续增大，

Tst将减小。R2+Rs1(2)转子电阻增加时的人为特性TsOTMsM76(3)定子电路串联对称电抗s

Osm＜1nn0n0不变

Tmax,Tst,sm随定子串联电抗增大而减小TTmTstTst1Tm1X1+Xs1X1sm<1(3)定子电路串联对称电抗sOsm＜1nn0n0不变77(4)定子电路串联对称电阻s

Osm＜1sm<1nn0n0不变

Tm,Tst,sm随定子串联电阻增大而减小TTmTstTst1Tm1R1+Rs1R1(4)定子电路串联对称电阻sOsm＜1sm<1nn078(5)转子电路接入并联阻抗s

OsM＜1nn0n0不变起动时，s大，电抗器感抗X大，转子电流主要流过电阻RTTmTstTst1X1转速高时，s很小，电抗器感抗X很小，转子电流主要流过X(5)转子电路接入并联阻抗sOsM＜1nn0n0不变79机械特性的三种表达式：实用表达式:参数表达式:物理表达式:机械特性的三种表达式：实用表达式:参数表达式:物理表达式:80第三章异步电动机原理第三章异步电动机原理81第三章异步电动机的原理第一节三相异步电动机基本原理第二节三相异步电动机电磁关系第三节三相异步电动机等效电路与功率关系第四节三相异步电动机运行特性第三章异步电动机的原理第一节三相异步电动机基本原理82第一节三相异步电动机基本原理第一节三相异步电动机基本原理83第一节三相异步电动机基本原理工作原理类型与基本结构额定数据运行状态第一节三相异步电动机基本原理工作原理84一、异步电动机的工作原理异步电动机模型0一、异步电动机的工作原理异步电动机模型085感应电机原理特点：旋转磁场(实现能量转换的前提)转子导体形成回路（e→i≠0，产生电流）建立转矩的电流由感应产生（称为感应电机）旋转磁场与转子导体存在转速差，即Δn≠0（必要条件，异步）感应电机原理特点：旋转磁场(实现能量转换的前提)86感应电机最重要的参数：转差率异步：n≠n0，n-n0＝Δn≠0转差率：通常异步电机的s0<0.5%，sN<5%。n略低于n0例：已知异步电机的额定转速为730转/分，求电机的级数与同步转速。n0可能的值：3000,1500,1000,750感应电机最重要的参数：转差率异步：n≠n0，n-n0＝87二、异步电机的运行状态运行状态判断：转差率的正负与大小、功率的传递二、异步电机的运行状态运行状态判断：转差率的正负与大小、功率88三、异步电机的类型与结构1、异步电机的类型：按定子相数分：1）三相；2）单相；3）两相；按转子型式分：1）绕线转子；2）笼型转子；其它分类方式（略）三、异步电机的类型与结构1、异步电机的类型：892、异步电机的结构定子：定子铁心；定子绕组；机座；转子：转子铁心；转子绕组；转轴气隙；2、异步电机的结构定子：90异步电机原理课件91异步电机原理课件92异步电机原理课件93采用铸铝的鼠笼式转子采用铸铝的鼠笼式转子94异步电机原理课件95异步电机原理课件96四、三相异步电动机的额定数据额定功率：额定运行状态下的轴上输出功率，单位：kW。额定电压：额定运行状态下加在定子绕组上的线电压，单位：V。额定电流：额定运行状态下电动机定子绕组的线电流，单位：A。额定转速：额定运行状态下电动机的转速，单位：r/min。额定频率：电动机电源电压标准频率。四、三相异步电动机的额定数据额定功率：额定运行状97额定数据的计算:额定数据的计算:98第二节三相异步电动机的电磁关系第二节三相异步电动机的电磁关系99一、转子不转时异步电动机内的电磁过程注意两类物理量：空间矢量、时间矢量1、物理过程：一、转子不转时异步电动机内的电磁过程注意两类物理量：空间矢量100异步电机原理课件1012、磁通势平衡方程式：感应电势转子绕组短路转子电流产生。（）转子电流的性质：a、合成磁通势仍是旋转磁通势；b、与定子旋转磁通势有相同的转速；c、旋转磁势转向相同；

2、磁通势平衡方程式：102

所以：定子和转子旋转磁通势空间相对静止可合成矢量（空间坐标、三相）：电机磁场由定、转子磁通势共同建立。

(时间坐标、单相)所以：定子和转子旋转磁通势空间相对静1033、空间矢量和时间向量间的关系------时空矢量图

s0w0w0tFsAA'1+j0w0w0tIA1AA'轴线时间空间时轴相轴+j0w0w0tIU1+A+AFs时－空矢量图3、空间矢量和时间向量间的关系s0w0w104电流（时间）相量的性质：

当A相电流达到最大值时，在+j轴线上;旋转角频率:f：定子电流频率、n:转子转速。电流（时间）相量的性质：105磁势（空间）矢量的性质：

当A相电流达到最大值时，在A相绕组轴线上;旋转角速度:f：定子电流频率,n:转子转速。

磁势（空间）矢量的性质：106时空矢量关系：取A相电流的时轴与该相相轴重合，则磁势和电流有相同的初相，且在任一瞬时二者均保持相同的相位。此关系不因定、转子绕组轴线不重合而改变。时空矢量关系：107

4、定、转子绕组间的磁势平衡方程，

4、定、转子绕组间的磁势平衡方程，108

5、一相定、转子绕组间的磁势平衡方程

Ke异步电动机电流变比;Im称为定子电流的励磁分量。

5、一相定、转子绕组间的磁势平衡方程109定、转子绕组间的磁势合成：A(a)A'(a')F2F1FmIAIaIm磁势平衡关系时空矢量图定、转子绕组间的磁势合成：A(a)A'(a')F2F1110

6、电动势平衡方程：因磁通势实现了相分离，故三相绕组可用一相为代表讨论，延用变压器负载运行各电磁量的假定正向，有：6、电动势平衡方程：111

7、电机基本方程式：7、电机基本方程式：112

8、折算处理：n=0：无频率折算；仅做绕组折算。8、折算处理：1139、折算后的电机基本方程式：9、折算后的电机基本方程式：114

10、等效电路：T型等效电路10、等效电路：T型等效电路115二、转子转动时异步电动机内的电磁过程1、物理过程：二、转子转动时异步电动机内的电磁过程1、物理过程：116定子旋转磁场切割转子导体的相对速度下降为： 转子导体扫过一对磁极空间的时间变长，使转子电势频率减小为：

2、转子电势的变化： 转子导体扫过一对磁极空间的时间变长，2、转子电势的变化：117转子电势、漏电抗和电流的变化：

转子电势、漏电抗和电流的变化：1183、转子转动时的磁通势平衡方程式：在转子上的转速为：转子转速为n，则相对于定子的转速为：与空间相对静止，与n无关。3、转子转动时的磁通势平衡方程式：119

4、转子转动时一相定、转子绕组间的磁势平衡方程

问题：定、转子电流频率不同不能相加？（引入频率折算）4、转子转动时一相定、转子绕组间的磁势平衡方程问题：1205、转动转子和不动转子的等效与折算：转子旋转时，电势和电流的频率为，和转子不转时相比，其大小的数值为：5、转动转子和不动转子的等效与折算：121零速等效：把一个旋转转子看成静止的转子，并在不转动的转子中接入等效电阻：两者旋转磁通势相对静止的性质并不改变；不动的转子电流在大小和相位上正好和转子旋转时的数值一致。那么，从定子的角度看：两者没有区别。零速等效：把一个旋转转子看成静止的转子，并在不转动的转子中接122频率折算（零速等效）：转子转动转子不转动)()(])([11122s2222RXtgRsXtgsRXtg---===j频率折算（零速等效）：转子转动转子不转动)()(])([11236、定、转子绕组间的磁势合成（时空矢量图）：A(a)A'(a')F2F1FmIAIaIm磁势平衡关系时空矢量图6、定、转子绕组间的磁势合成（时空矢量图）：A(a)A124

7、电动势平衡方程：（三相绕组用一相为代表讨论）7、电动势平衡方程：（三相绕组用一相为代表讨论）125

8、电机基本方程式：8、电机基本方程式：126

9、绕组折算处理：

9、绕组折算处理：12710、折算后的电机基本方程式：10、折算后的电机基本方程式：128

11、等效电路的导出：11、等效电路的导出：129T型等效电路T型等效电路130型等效电路：型等效电路：131

12、相量图：

12、相量图：132第三节三相异步电动机的功率关系第三节三相异步电动机的功率关系1331、功率流图：mecem1、功率流图：mecem1342、功率平衡方程：2、功率平衡方程：1353、几个功率量间的关系：3、几个功率量间的关系：1364、转矩平衡方程4、转矩平衡方程137电磁转矩的另外表现形式：电磁转矩的另外表现形式：138转矩平衡方程：空载转矩：轴上输出转矩：转矩平衡方程：空载转矩：轴上输出转矩：13914、三相异步电动机的参数测定：（1）空载运行试验：电动机不带任何负载，空载运行。试验在接线边做；电压由低调节到高时，测量电压、电流和功率损耗的相应数据；一定要测量出额定电压时的相对应数据；14、三相异步电动机的参数测定：140空载损耗中的机械损耗的分离空载损耗中的机械损耗的分离141空载运行试验测量数据的处理：空载运行试验测量数据的处理：142（2）堵转运行试验：将电动机的转子堵住，使其不能转动的运行试验。试验在接线边做；电压由低调节到高时，测量电压、电流和功率损耗的相应数据；一般要求测量出：

a、额定电流时的相对应数据；b、额定电压时的相对应数据；c、（2~3）倍额定电流时的相对应数据；（2）堵转运行试验：将电动机的转子堵住，使其不能转动的运行试143堵转实验测量数据的处理堵转实验测量数据的处理144第四节三相异步电动机的运行特性第四节三相异步电动机的运行特性145一、工作特性：1、转速特性：2、效率特性：3、功率因数特性：4、转矩特性：5、定子电流特性：一、工作特性：1、转速特性：146二、机械特性：1、机械特性的参数表达式：二、机械特性：1、机械特性的参数表达式：147电磁制动状态电动状态发电机状态2、机械特性图形表示：电磁制动状态电动状态发电机状态2、机械特性图形表示：148

电动状态电磁制动状态电动状态电磁制动状态149机械特性的三个特殊点：1、同步点(0,n0)2、极限点(Tmax,Sm)3、起动点（Ts,0)Tn0TsSmTmaxn0机械特性的三个特殊点：1、同步点(0,n0)2、极限点(Tm150最大转矩和起动转矩：最大转矩和起动转矩：151转矩过载倍数：

一般为1.6~2.2起动转矩倍数：

一般为0.8~1.2

转矩过载倍数：1523、机械特性的实用表达式：

TmaxTem［