电机课件 第10章

第10章三相异步电动机的运行分析三相异步电机的定子和转子之间只有磁的耦合，没有电的直接联系，它是靠电磁感应作用，实现定、转子之间的能量传递的。异步电机与变压器内部的电磁关系是相通的。所以，借助变压器的基本工作原理来研究异步电机是合理而且有效的。分析变压器内部电磁关系的三种基本方法也同样适用于异步电动机。10.1转子不转时的异步电动机

一般异步电动机转子总是旋转的，转子不动是它的一种特殊情况，即电机处于堵转状态。此时，异步电动机的运行方式与变压器二次侧短路时的运行状态非常相似。其定子侧相当于变压器的一次侧，转子侧相当于变压器的二次侧，变压器的二次侧和异步电机的转子侧电动势、电流都是电磁感应产生的。其不同之处在于，异步电机三相合成磁动势为恒幅圆形旋转磁动势，变压器为脉动磁动势；异步电机定、转子之间有气隙，空载励磁电流较大，而变压器一、二次绕组之间磁路无气隙，空载励磁电流较小；异步电机的绕组是分布绕组，而变压器的绕组为集中绕组。转子绕组开路时，转子回路没有电流，不产生磁动势。此时，电机气隙中的磁动势只有定子磁动势，因此称其为励磁磁动势或基波磁动势，相应的定子电流称为励磁电流或空载电流。1、励磁磁动势10.1.1转子绕组开路时的三相异步电动机2、主磁通和定子漏磁通通过气隙同时交链定子和转子绕组的磁通称为主磁通，不交链转子绕组只交链定子绕组的磁通称为定子绕组漏磁通。漏磁通主要有槽漏磁通,端部漏磁通和谐波漏磁通。3、感应电动势

定、转子一相感应电动势有效值的比值，称为电动势比，用表示。异步电机空载时电动势平衡方程式

4、等效电路图10－1转子绕组开路时异步电机等效电路仿照变压器引入非线性参数励磁电阻和励磁电抗来等效带定子绕组感应电动势，有与变压器空载运行相比（1）变压器的主磁通是脉动磁通，异步电机是三相异步旋转磁通；（2）变压器具有闭合的铁心磁路，异步电机的主磁路间有气隙；（3）变压器绕组相当于整距集中绕组，异步电机绕组为短距分布绕组。定子绕组中流过三相对称电流，建立旋转磁动势。该磁场同时切割定子和转子绕组，并感应电动势。因为转子绕组闭合，转子绕组中有电流流过，转子电流建立转子旋转磁动势。转子旋转磁动势的旋转方向与定子的旋转磁动势相同。9.1.2、转子绕组短路且堵转时的异步电机1、转子堵转时物理情况图10－2转子堵转时的定、转子电路图10－3三相异步电机转子堵转时的电磁关系示意图2、电压平衡方程式

3、磁动势平衡方程式4、转子绕组的折算(1)转子电流的折算(2)转子电动势的折算

(3)转子每相阻抗的折算同理可得：10.2转子旋转时三相异步电机的运行10.2.1转子旋转时的物理情况图10－4三相异步电机转子旋转时的电磁关系示意图10.2.2转子绕组的各电磁量1.转子绕组电动势频率2.转子绕组感应电动势3.转子绕组漏抗集肤效应：对于导体中的交流电流，靠近导体表面处的电流密度大于导体内部电流密度的现象。随着电流频率的提高，趋肤效应使导体的电阻增大，电感减小。

4.转子绕组的电流5.转子绕组功率因数10.2.3磁动势平衡关系1.定子磁动势2.转子磁动势转子磁动势相对转子的转速3.磁动势平衡方程式10.2.4电压平衡方程式图10－5频率折算的等效电路(a)频率折算前异步电机等效电路；(b)频率折算后异步电机等效电路10.2.5频率的折算10.2.6异步电机的等效电路1.“T”型等效电路图10－6异步电机“T”型等效电路

2.“Γ”型等效电路图10－7异步电机的“Γ”型等效电路

3.简化等效电路图10－8异步电机的简化等效电路

10.2.7异步电机的相量图eg10-2一台三相异步电动机，额定功率PN＝4kW，额定电压UN＝380V，定子绕组△联结，额定转速nN=1442r/min。定转子参数如下：r1=4.47Ω,r´2=3.18Ω;rm＝11.9Ωx1=6.7Ω,x´2=9.85Ω;xm＝188Ω求额定运行时的定子电流及功率因数。eg10-3一台三相6极绕线式异步电机，定子电压频率50Hz，在额定负载时的转速为980r/min，折算为定子频率的转子每相感应电动势E2=110V。问此时的转子电动势E2s和它的频率f2为何值？若转子不懂，定子绕组上施加某一低电压是电流在额定值左右，加上转子绕组每相感应电动势为10.2V，转子相电流为20A，转子每相的电阻为0.1Ω，忽略集肤效应的影响，试求额定运行时的转子电流和转子铜耗。利用异步电动机等效电路计算时，需要知道电动机的参数，与变压器类似，异步电动机的参数也可以通过空载试验和短路试验得到。10.3三相异步电动机的参数测定10.3.1空载实验

利用异步电动机的空载实验可以测量励磁参数，包括励磁电阻、励磁电抗和励磁阻抗，以及铁耗和机械损耗。图10－10异步电动机的空载特性

图10－11曲线

参数计算：利用异步电动机的短路试验可以测量电机的短路阻抗、短路电阻、短路电抗，还可以确定起动转矩与起动电流。

10.3.2短路试验图10－12异步电动机的短路特性参数计算：

10.4笼型转子参数10.4.1转子的极数

鼠笼转子的极对数和定子的磁极对数相等。

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