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第六章三相异步电动机运行原理第一节三相异步电动机的空载运行

三相异步电动机的定、转子电路之间没有直接的电联系，它们之间的联系是通过电磁感应关系而实现的，这一点和变压器完全相似。定子相当于变压器的一次绕组，转子相当于二次绕组，可仿照分析变压器的方式进行分析。一、空载电流和空载磁动势

当三相异步电动机的定子绕组接到对称三相电源时，定子绕组中就通过对称三相交流电流，三相交流电流将在气隙内形成按正弦规律分布，并以同步转速旋转的磁动势由旋转磁动势建立气隙主磁场，即旋转磁场。

第六章三相异步电动机运行原理第一节三相异步电动机的空2

空载时，轴上没有任何机械负载，异步电动机所产生的电磁转矩仅克服了摩擦、风阻的阻转矩，所以是很小的。二、空载时的定子电压平衡关系电动机空载时每相的定子电压平衡方程式：2空载时，轴上没有任何机械负载，异步电动机所产生的电磁3第二节三相异步电动机的负载运行一．负载运行时的物理情况

定子三相对称绕组接通三相对称电源，流过三相对称电流，产生旋转磁场，以同步转速分别产生感应电动势

切割定，转子绕组，和

,转子绕组是闭合的，

因而产生

转子电流。异步电机负载时，除了定子磁动势外，转子电流还

产生一个转子磁动势，因此总的气隙磁动势则是和的合成。

转子合成磁动势相对转子的旋转速度为

若定子旋转磁场的转向为顺时针方向，感应而形成的转子电动势或电流的相序也必然按顺时针方向排列。由于合成磁动势的转向决定于绕组中电流的相序，所以转子合成磁动势的转向与定子磁动势于是转子磁动势在空间的旋转速度为：的转向相同，也为顺时针方向。3第二节三相异步电动机的负载运行一．负载运行时的物理情况4即等于定子磁动势在空间的旋转速度。也就是说，无论异步电动机的转速如何变化，定、转子磁动势总是相对静止的。二、基本方程式(一）磁动势平衡方程式负载时，转子磁通势F2与定子磁通势F1在空间相对静止，其合成磁通势保持定值，此时气隙中的旋转磁场由此合成磁通势产生，即4即等于定子磁动势在空间的旋转速度。也就是说，无论异步电动机5转子磁动势F2与定子磁动势F1相对静止，得到合成磁动势F1+F2负载时空载时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，可以近似认为于是5转子磁动势F2与定子磁动势F1相对静止，得到合成磁动势F16于是6于是7（二）电磁关系有效值异步电动机的负载运行时的电磁关系相量表达式定、转子的漏磁通在各自绕组中感应产生漏电动势7（二）电磁关系有效值异步电动机的负载运行时的电磁关系相量表8（三）电动势平衡方程式

Zm为表征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。定子漏电抗转子漏电抗因此8（三）电动势平衡方程式Zm为表征铁心磁化特性和9三、等效电路三相异步电机负载运行时，不但原、副绕组的电动势不相等，而且频率也不一样（），为此，得出等效电路，不但要像变压器那样进行绕组折算，还应进行频率折算。（一）频率归算转子相电流为:

等式右侧的分子分母同除以:与的大小相等，转子转动的相位角:

等效转子绕组的相位角:

用静止的等效转子绕组代替转动转子绕组9三、等效电路三相异步电机负载运行时，不但原、副绕组的电动势10等效转子绕的转子绕组电阻由:

改变为

即用静止的等效转子绕组代替转动转子绕组再进行绕组归算10等效转子绕的转子绕组电阻由:改变为即用静止的等效转11（二）绕组折算

对异步电机进行了频率归算以后，其定、转子电路的频率已经相等，情况已与变压器一样了。如果在进行像变压器那样的绕组归算，就能得到异步电机的完整等效电路。1.电流归算

像变压器归算一样，设归算后的转子绕组与定子绕组有同样的绕组匝数和绕组系数；归算以后的转子磁动势与归算前相同；归算后的转子电流为为电流变比

11（二）绕组折算对异步电机进行了频率归算以后，其定、122.电势归算设归算后转子电势为

归算前后定、转子磁势不变，故主磁通不变为电势变比

3.阻抗归算由于归算前后，转子铜耗应保持不变，可见转子每相电阻折算值应满足下列式子：122.电势归算归算前后定、转子磁势不变，故主磁通不变为13另外归算前后，转子漏电感储能应保持不变，那么转子每相电感折算值满足下式

频率归算后的定、转子电路13另外归算前后，转子漏电感储能应保持不变，那么转子每相电感14绕组归算后的定、转子电路（三）异步电动机的等效电路14绕组归算后的定、转子电路（三）异步电动机15第三节三相异步电动机的功率和转矩一、功率转换过程二、功率方程式式中，U1——定子相电压；I1——定子相电流；

——定子功率因数角；——转子功率因数角；15第三节三相异步电动机的功率和转矩一、功率转换过程二、16总机械功率三、转矩方程式式中——电动机输出的机械转矩；

——附加损耗转矩；——空载转矩；

——电磁转矩。转差功率16总机械功率三、转矩方程式式中——电动机17四、电磁转矩公式——转矩常数17四、电磁转矩公式——转矩常数18[例6-1]一台2对极的三相异步电动机，有关数据如下：还知道电动机的机械损耗，额定负载时的附加损耗，试计算各种功率和转矩。解定子和转子的铜耗、及定子铁耗18[例6-1]一台2对极的三相异步电动机，有关数据如下：还19同步角速度转子机械角速度总机械功率电磁功率负载制动功率空载制动功率电磁转矩或者19同步角速度转子机械角速度总机械功率电磁功率负载制动功率空20第四节三相异步电动机的工作特性一、工作特性的分析1、转速特性2、定子电流特性3、功率因数特性4、电磁转矩特性5、效率特性20第四节三相异步电动机的工作特性一、工作特性的分析1、21二、工作特性的求取工作特性的求取——可以用直接负载法，通过做实验求取；也可以利用等效电路进行计算。21二、工作特性的求取工作特性的求取——可以用直接负载法，22第五节三相异步电动机参数的测定异步电机中有两种参数：（1）空载励磁参数：励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗（2）堵转参数：定子电阻、定子漏抗、转子电阻、转子电抗22第五节三相异步电动机参数的测定异步电机中有两种参数：231、空载试验试验条件：（1）轴上不带任何负载；（2）异步电动机在额定频率下运行；（3）电压从1.1－1.3倍额定值逐渐降低，直到转速发生明显的变化（转差率明显增大）获得数据：端电压、空载电流、空载功率、转速一、空载试验及空载时参数的确定空载特性曲线231、空载试验试验条件：一、空载试验及空载时参数的确定空载242、励磁参数与铁耗及机械损耗的确定异步电机空载时，输入功率补偿定子铜耗、铁耗、机械损耗：铁耗正比于电压平方，做出铁耗与机械损耗之和与电压平方的曲线；延长该曲线与纵轴的相交，该交点所对应的只就为机械损耗值；剩余部分就是铁耗值；242、励磁参数与铁耗及机械损耗的确定异步电机空载时，输入功25异步电机空载时，转差率近似为零，负载引起的附加电阻为无穷大，等效电路开路：25异步电机空载时，转差率近似为零，负载引起的附加电阻为无穷26二、短路试验及参数的确定堵转时异步电动机的等效电路异步电动机的堵转特性

26二、短路试验及参数的确定堵转时异步电动机的等效电路异步电27根据短路数据，可以求出短路阻抗，断路电阻和短路电抗

式中

:

27根据短路数据，可以求出短路阻抗，断路电阻和短路电抗式第六章三相异步电动机运行原理第一节三相异步电动机的空载运行

三相异步电动机的定、转子电路之间没有直接的电联系，它们之间的联系是通过电磁感应关系而实现的，这一点和变压器完全相似。定子相当于变压器的一次绕组，转子相当于二次绕组，可仿照分析变压器的方式进行分析。一、空载电流和空载磁动势

当三相异步电动机的定子绕组接到对称三相电源时，定子绕组中就通过对称三相交流电流，三相交流电流将在气隙内形成按正弦规律分布，并以同步转速旋转的磁动势由旋转磁动势建立气隙主磁场，即旋转磁场。

第六章三相异步电动机运行原理第一节三相异步电动机的空29

空载时，轴上没有任何机械负载，异步电动机所产生的电磁转矩仅克服了摩擦、风阻的阻转矩，所以是很小的。二、空载时的定子电压平衡关系电动机空载时每相的定子电压平衡方程式：2空载时，轴上没有任何机械负载，异步电动机所产生的电磁30第二节三相异步电动机的负载运行一．负载运行时的物理情况

定子三相对称绕组接通三相对称电源，流过三相对称电流，产生旋转磁场，以同步转速分别产生感应电动势

切割定，转子绕组，和

,转子绕组是闭合的，

因而产生

转子电流。异步电机负载时，除了定子磁动势外，转子电流还

产生一个转子磁动势，因此总的气隙磁动势则是和的合成。

转子合成磁动势相对转子的旋转速度为

若定子旋转磁场的转向为顺时针方向，感应而形成的转子电动势或电流的相序也必然按顺时针方向排列。由于合成磁动势的转向决定于绕组中电流的相序，所以转子合成磁动势的转向与定子磁动势于是转子磁动势在空间的旋转速度为：的转向相同，也为顺时针方向。3第二节三相异步电动机的负载运行一．负载运行时的物理情况31即等于定子磁动势在空间的旋转速度。也就是说，无论异步电动机的转速如何变化，定、转子磁动势总是相对静止的。二、基本方程式(一）磁动势平衡方程式负载时，转子磁通势F2与定子磁通势F1在空间相对静止，其合成磁通势保持定值，此时气隙中的旋转磁场由此合成磁通势产生，即4即等于定子磁动势在空间的旋转速度。也就是说，无论异步电动机32转子磁动势F2与定子磁动势F1相对静止，得到合成磁动势F1+F2负载时空载时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，可以近似认为于是5转子磁动势F2与定子磁动势F1相对静止，得到合成磁动势F133于是6于是34（二）电磁关系有效值异步电动机的负载运行时的电磁关系相量表达式定、转子的漏磁通在各自绕组中感应产生漏电动势7（二）电磁关系有效值异步电动机的负载运行时的电磁关系相量表35（三）电动势平衡方程式

Zm为表征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。定子漏电抗转子漏电抗因此8（三）电动势平衡方程式Zm为表征铁心磁化特性和36三、等效电路三相异步电机负载运行时，不但原、副绕组的电动势不相等，而且频率也不一样（），为此，得出等效电路，不但要像变压器那样进行绕组折算，还应进行频率折算。（一）频率归算转子相电流为:

等式右侧的分子分母同除以:与的大小相等，转子转动的相位角:

等效转子绕组的相位角:

用静止的等效转子绕组代替转动转子绕组9三、等效电路三相异步电机负载运行时，不但原、副绕组的电动势37等效转子绕的转子绕组电阻由:

改变为

即用静止的等效转子绕组代替转动转子绕组再进行绕组归算10等效转子绕的转子绕组电阻由:改变为即用静止的等效转38（二）绕组折算

对异步电机进行了频率归算以后，其定、转子电路的频率已经相等，情况已与变压器一样了。如果在进行像变压器那样的绕组归算，就能得到异步电机的完整等效电路。1.电流归算

像变压器归算一样，设归算后的转子绕组与定子绕组有同样的绕组匝数和绕组系数；归算以后的转子磁动势与归算前相同；归算后的转子电流为为电流变比

11（二）绕组折算对异步电机进行了频率归算以后，其定、392.电势归算设归算后转子电势为

归算前后定、转子磁势不变，故主磁通不变为电势变比

3.阻抗归算由于归算前后，转子铜耗应保持不变，可见转子每相电阻折算值应满足下列式子：122.电势归算归算前后定、转子磁势不变，故主磁通不变为40另外归算前后，转子漏电感储能应保持不变，那么转子每相电感折算值满足下式

频率归算后的定、转子电路13另外归算前后，转子漏电感储能应保持不变，那么转子每相电感41绕组归算后的定、转子电路（三）异步电动机的等效电路14绕组归算后的定、转子电路（三）异步电动机42第三节三相异步电动机的功率和转矩一、功率转换过程二、功率方程式式中，U1——定子相电压；I1——定子相电流；

——定子功率因数角；——转子功率因数角；15第三节三相异步电动机的功率和转矩一、功率转换过程二、43总机械功率三、转矩方程式式中——电动机输出的机械转矩；

——附加损耗转矩；——空载转矩；

——电磁转矩。转差功率16总机械功率三、转矩方程式式中——电动机44四、电磁转矩公式——转矩常数17四、电磁转矩公式——转矩常数45[例6-1]一台2对极的三相异步电动机，有关数据如下：还知道电动机的机械损耗，额定负载时的附加损耗，试计算各种功率和转矩。解定子和转子的铜耗、及定子铁耗18[例6-1]一台2对极的三相异步电动机，有关数据如下：还46同步角速度转子机械角速度总机械功率电磁功率负载制动功率空载制动功率电磁转矩或者19同步角速度转子机械角速度总机械功率电磁功率负载制动功率空47第四节三相异步电动机的工作特性一、工作特性的分析1、转速特性2、定子电流特性3、功率因数特性4、电磁转矩特性5、效率特性20第四节三相异步电动机的工作特性一、工作特性的分析1、48二、工作特性的求取工作特性的求取——可以用直接负载法，通过做实验求取；也可以利用等效电路进行