电机基本知识要点

生疏电机一、电机的概念与分类电机概念电机是借助于电磁原理〔原理〕工作的能量转换〔功能〕设备。电磁机的简称。电机种类电机分类方法很多，这里按其功能以及电能性质等综合地将其分成以下种类：变压器：是利用电磁原理将沟通电能转换成同频但电压等级不同的沟通电能的设备。发电机：是利用电磁原理将机械能转换成电能的设备。其中电机称为直流发电机；将机械能转换成沟通电能的发电机称为沟通发电机。沟通发电机又可分成同步发电机〔转速nn60f同步速〕和异步发电机〔转速nn

同步速，实际中以同步发1 p 1电机最为通用，而异步发电机那么很少使用。电动机直流电动机与沟通电动机。沟通电动机又可分成异步电动机〔转速nn1

同步速〕和同步电动机，实际中以异步电动机最为普及，同步电动机相对较少。无论发电机还是电动机都与机械能有关，这就要求它们的构造中有运动部件，为降低这两类转子定子；而把发电机和电动机统称为旋转电机。变压器不涉及机械能，所以它是静止电器。要点：电机的根本作用原理是电磁原理，作用是能量转换；各类电机的具体功能。二、电机的损耗、发热与冷却功率输入功率，用P1输出功率，用P2

与P2

的差值称为功率损耗，用ΔP或p表示，即有ΔP=PP1 2

，功率损耗乘以工作时间就是能量损耗损耗P2与P1的比值称为电机的效率，用η表示，即有ηP2

/P。电机工作时一般总有损耗，故ΔP＞0、η＜1。P、P1 1P

、Δ、P2Pη均随电机工作状态转变而变化，它们是时变函数，但实际问题往往针对特定状态提出，按它们有确定值来分析。温度上升发热的一方，发热量与电机工作方式有关，为一确定数值；另一方面，电机外表又会向低温的四周环散热，散热量与温升成一比例系数〔称为散热系数然后随着温度上升，散热量将不断增大，温度上升变慢；假设工作时间足够长，最终将到达散热量等于发热量的动态平衡，此后温度停顿上升而保持在稳定值。可见，散热系数越大，温升速度就越慢，稳定温升也越低，这对绝缘有利。分析说明：在自然条件下，散热量与电机单位容量的外表积成正比，而单位容量的外表积与电机的容量成反比，因此，小容量电机自然散热能够满足绝缘要求，而大容量的电机在自然散热时的温升往往会超过绝缘允许的限值，这就需冷却。所氢气和水。要点：各种功率和冷却的含义三、电机的构造与制造材料电机的电磁构造主磁路12图0–1 电机一般构造电机的功能主磁路12图0–1 电机一般构造电机的损耗主要产生在其电磁构造部件中铜耗ppCu

。此外，在绕组、机座以及绝缘材料中会产生数量不大但难于准确计算的p；旋转电机的ad机械损耗p。〔1〕主磁路：是指主磁通的路径主磁通主磁通YCAX漏磁通ZB0-2电机中的磁路变压器的主磁路为闭合铁心。旋转电机的主磁路，除定、转子铁心外，还包含两段气隙。当磁通恒定时，铁心可用整块钢磁滞损耗和涡流损耗，两者合称为铁耗，此时铁心就必需用外表绝缘、厚度为或的硅钢片叠压成形。虽然直流和同步电机磁极铁心中的磁通是恒定的，但由于开槽的影响，磁极外表受齿谐波磁场影响而产生铁耗，故这类电机的磁极铁心也1~3mm的厚钢片叠装。磁性材料构成，因此，在两种材料界面处磁力线垂直与铁磁材料外表，常分为主磁路和漏磁路。〔2〕绕组绕组是电机电路的核心局部，它一般是用带绝缘的导体〔主要用铜〕绕制而成的线圈或线圈组合。绕组的作用有流通电流、产生磁场、感应电动势、承受肯定的电压电流和功率。绕制而成的线圈或线圈组合。一台电机至少有两个绕组。与外部电源或负载相接，以实现电能的输入或输出。闭合绕组是将各线圈串联成一个闭合回路，绕组的电路表示：用绕组内阻与电动势的串联支路表示。电动势同时还反映了主磁路〔通〕形式上属于分布绕组，它没有出线端而通过电刷与换向器的接触，经电刷与外部电路接通。电流铜耗。此外，对旋转电机而言，起机电能量转换的核心作用的绕组称为电枢绕组，它指同步电机的定子绕组与直流电机的转子绕组。绕组的电路表示：用绕组内阻与电动势的串联支路表示。电动势同时还反映了主磁路〔通〕和漏磁路〔通〕的影响，即主电动势e〔主磁通感应的电动势〕和漏电动势e〔漏磁通感应的电既无漏电动势、也无主电动势，即其等效电路为电阻电路。因此，电机最终可简化为电路分析与既无漏电动势、也无主电动势，即其等效电路为电阻电路。因此，电机最终可简化为电路分析与计算。计算。irIIfeuUEaURf(a)沟通绕组(b)直流电枢绕组(c)励磁绕组绕组的电路表示不同类型电机的电磁构造特点⑴变压器主磁路：闭合的铁心电路：两个绕组套在铁心上〔同时匝链主磁通电能，二次绕组〔接负载的绕组〕输出沟通电能。一、二次均为沟通电路。i r r1 1 12 12

i i r r i22e222e2u2e21211e1Zu u Z1 2 L 1 e e e1 2 1 一次电路

二次电路

定子电路

转子电路变压器电路

异步电动机电路各种电机的电路60f⑵异步电动机——转速n同步速n1

的沟通旋转电机p主磁路：定、转子铁心+2段气隙u20故转子也是沟通电路。⑶同步电机——转速n同步速n1

60fp

的沟通旋转电机主磁路：定、转子铁心+2段气隙定子绕组〔也称电枢绕组〕接沟通电源〔同步电动机〕或输出沟通电〔同步发电机是沟通电路；转子绕组〔励磁绕组〕接直流电源，故转子是直流电路。IfRfRaIIMIfRfRaIIMF电动机发电机EaURLIfRf电动机发电机EU f E

U ZL fU U励磁电路

电枢电路

励磁电路

电枢电路同步电机电路 (d)直流电机电路图4 各种电机的电路⑷直流电机主磁路：定、转子铁心+2段气隙定子绕组〔也称励磁绕组〕接直流电源，定子是直流电路；转子绕组〔电枢绕组〕接直流电源〔直流电动机〕或输出直流电〔直流发电机要点：主磁路的构成，铁心叠装的场合与目的；绕组的组成、对外联系方式〔完整电路电机的制造材料〔1〕导电材料——铜〔铝、银〕〔2〕导磁材料——钢铁〔3〕绝缘材料——自然材料〔纸张、油漆、麻布性能等物理、化学性能将快速下降。为此对绝缘材料分级规定，见下表。耐热〔绝缘〕等级〔Y〕OAEBFCH最高允许温度〔℃〕90105120135155180＞180最高允许温升40℃〕四、磁路磁路概念磁路是磁场能量产生、传输和消耗的路径，简洁地说，磁路是指磁通的路径。磁路是争论磁场问题的简化方法，这就像电路是争论电场问题的简化方法一样，因此，磁路与电路具有很多一样之处，即磁路也分成直流磁路和沟通磁路，磁路的物理量、磁路定律、磁路计算方法也与电路有相像之处和类比关系。磁路与电路的主要区分是：没有磁绝缘体，磁通可以在任何物质中流通，因此磁路就不受开关掌握，磁路中只要存在磁动势便有磁通流通。磁路主要物理量〔与电路对应关系〕磁路主要有以下几个物理量：⑴磁通Wb主磁通；另有很小一局部仅与该绕组自身匝链，故称为漏磁通。B磁感应强度B是描述磁场中各点磁场强弱的物理量，单位为T个截面上磁场平均强度，即BA⑶磁场强度H

，A为磁路的截面积。是描述磁场中各点磁场强弱的物理量，单位为A/m。μ。其中，

是一个无量纲的r 0 r物理量，称为相对导磁率；0

为真空导磁率，其值为0

=4π×10-7H/m。一般材料的导磁性能与真空相当，即其r

≈1；铁磁材料的r

值约在几十到数百万。以上三个物理量满足关系式：BHU⑸磁动势F：磁动势是产生磁场的本领，它是磁路所包围的电流的代数和。电机中，磁路包围的通常是一个电流为iN匝线圈，即磁动势FNi。UU⑹磁压降 ：Um

HlRm m⑺磁阻R：反响磁路对磁通的阻碍作用，R lmΛ：磁阻的倒数，A。l

m ALLN2xL⑽互感M：它是反响绕组在沟通电作用下相互影响的物理量满足M NN12 1 2

。变压器与异步电动机中的互感电抗为励磁电抗x ；同步电机中的互感电抗为电枢反响电抗x。异步电动机中的互感电抗为励磁电抗x ；同步电机中的互感电抗为电枢反响电抗x。ma3、磁路计算电机磁路的特点是：沿磁路各点的磁场强度矢量H 和路径l的方向一样，同时包围的电流j j是一个或多个N匝线圈的电流，即总电流为NI，所以，全电流定律又可表示成HdlmHlmUnI NIj1 j1

kk1即各段磁路上的磁压降等于磁路所包围的电流代数和，即Ni式中：I为流过线圈的直流电流大小或沟通电流的有效值，相应地，闭合磁路中截面一样的各段磁路的磁通ΦHjUMj就为恒定值或有效值；lj为磁场强度一样的某段磁路的长度。因此，当磁路的尺寸和材料时，利用全电流定律可计算出：Ⅰ、产生肯定数量的磁通Φ所需要的励磁磁动势和励磁电流值，具体计算步骤如下：j⑴求各段磁路的截面积Ajl，其中lj通常取该段磁路的平均长度；jj⑵求各段磁路的磁密Bj=Φ/A；jBj从相应材料的磁化曲线查出各段的磁场强度Hj和磁导率μ=B/H，并可求出该段l Hl

j j j磁路的磁阻R j j

j。如该段为空气隙，那么磁场强度H=B/μ；Mj μA j j

δ δ 0⑷求各段磁路的总磁动势F

Hljj

R NI；Mjj1 j1⑸依据励磁绕组的匝数求出励磁电流I=F/N。Ⅱ、如电流I求磁通，那么方法是：先假定一个磁通，利用上述步骤求出所需的电流；差超过允许值，那么依据求得的电流大小重假定磁通，直到误差在允许范围内。可见，这种状况往往需要进展叠代屡次。4、电磁类比关系〔见下表〕表0-1 电磁类比关系比较内容 电学 磁学开场源依据肯定的梯度分布。场及其主 电荷而终止于负电荷习惯上用电力线的疏密来表要物 述电场中各点电场的强弱。理量 电场强度E〔V/m〕J〔A/m2JE化方法。的载体，描述某个截面上电荷总体移动状况路及 从电场中一点移动到另一点外力所作的功表示其主

场源处最强，离开场源依据肯定的梯度分布。磁力线：描述磁场问题的一种假想线。它在磁铁外由N指向S而内部那么相反习惯上用磁力线的疏密来表述各点磁场的强弱。磁场强度H〔A/m〕B〔T=Wb/m2BH简化方法。体数量围的总电流表示要物 电压降U〔V：UEdl

磁压降U

U

Hdll理量γS电阻Rl 〔γS

m lS磁阻R lSm μR电导G1R路的定律

磁导 1RmR全电流定律

0Hl=I电路欧姆定律

UIR

U Rm m要点：磁路及其主要物理量的含义、符号、单位；磁路根本定律及其在电机中的表达式；磁路计算方法。目的：理解磁路根本物理量与根本定律；把握磁路计算方法，并能依据计算结果理解旋转电机中气隙的含义。五、电机的根本作用原理——电磁原理〔包括以下两条〕法拉第—楞茨定律感应电动势，简称磁生电1831年觉察电磁感应定律。当导体形成闭合回路时，感应电动势产生的电流〔称为感应电流〕所产生的磁场将阻碍〔抵抗〕原磁场的变化〔楞茨电抗的概念，即电抗对应于交变场。感应电动势的一般表达式dedt

这里Ψ称为磁通链，简称磁链。f(x,t)，故感应电动势可表达为d dx e

( )( )dt x dt t式中前一项称为运动电动势，后一项称为变压器电动势。⑵电机中感应电动势的表达式变压器中，绕组套在铁心柱上并通沟通电，构成沟通铁心线圈。静止的铁心中的交变磁通 sint穿越绕组的全部NN在绕组中产生变压器电动势。电动势的大m小为eNd，方向那么由右手螺旋定那么确定。dteBvel(a)沟通铁心线圈感应变压器电动势感应运动电动势图0–5 电机中的感应电动势旋转电机中，绕组与磁场有相对运动，各线圈边中的导体将切割磁力线产运动电动势。电动势的大小为eBlv，方向用右手定那么确定。安培定律载流导体的四周将产生磁场，简称电生磁。−萨法尔定律eFeF大小F BIl方向：由左手定那么确定eFeF大小F BIl方向：由左手定那么确定应用此式时要求大家树立一个观点：即磁场相互作用产生力左手定则确定 (b)磁场相互作用确定载流导体在磁场中受到的电磁力【举例】吸铁石的原理 平行导线通电后的相互作用力对应于励磁电抗，两侧漏磁场分别对应于漏抗。第一局部变压器电力变压器，其作用有：⑴变换电压等级〔简称变压调压电能的质量指标，即保证电压稳定在规定的范围内。按用途不同，变压器可分成多种类型。〔1〕电力变压器：用来实现电能传输、安排的变压器；〔2〕仪用变压器〔又称为互感器TA〔3〕特种变压器：沟通电焊机〔电焊变压器一、变压器的构造〔要把握各部件的组成、作用、要求〕１．电磁部件〔也称器身〕包括绕组和铁心。⑴铁心：铁心通常是用或厚的硅钢片〔为了减小铁耗〕叠压而成的闭合框体，它可分成心柱铁心柱磁轭铁心的根本作用是导磁，同时兼作器身的机械支承，所以要求它具有良好的导磁性能和足够的机械强度。⑵绕组：绕组是用带绝缘的铜导体绕制而成的线圈或线圈组合磁场耦合把电能从一次侧传递到二次侧。对绕组的要求有：①每相〔匝链同样的主磁通〕至少有两个匝数不同的绕组〔供变压用相关术语②在高压绕组上引出假设干分接抽头〔供调压用相关术语高压绕组是指线圈匝数多的绕组，其电压高、电流小、导线细而电阻大；匝数少的就称低压绕组，它的电压低、电流大、导线粗而电阻小。一次绕组，该侧称为一次侧；输出电能〔或接负载〕的绕组叫做二次绕组，该侧称为二次侧。为绝缘便利，低压绕组绕在内层而高压绕组绕在外层，一相绕组整体套在铁心柱上。必需留意，一、二次绕组与高、低压绕组是不同的概念。高压绕组铁心柱铁心柱铁心柱铁心柱铁心柱低压绕组〔a〕 〔b〕图11 绕组套装在铁心柱上的状况〔〔a〕单相变压器b〕三相变压器降压变压器升压变压器。冷却部件〔1〕油箱：用钢板焊接而成，用来盛放变压器油，器身浸在变压器油中。变压器油：是变压器的冷却介质，这是一种无色透亮的矿物油，它盛放在油箱中，变压器的冷却与加强绝缘双重作用。〔2〕散热管：装在油箱说明，与油箱内部相通，以增大散热面积。〔3〕散热器：用薄铜片组合而成，装在与油箱连通的油管上，以增大散热面积，散热器的外面装一组风扇，以提高散热效果。〔4〕冷却器。用于特大型变压器。保护部件〔1〕储油柜〔俗称油枕运行人员观看，以准时补油或放油。储油柜下部装一个呼吸器。〔2〕气体继电器：装在连通油箱与油枕的管道上，对气体的压力敏感〔3〕平安气道〔俗称防爆管〕〔4〕出线套管等二、变压器的额定值及其相互关系额定值：是指变压器正常使用时应满足的一组规定值，包括：〔1〕额定容量SN

，单位kVA；根本含义S S S1N 2N N〔2〕一次额定电压U ，单位V或kV；一次额定电流I ，A。三相指线值 〔3〕二次额定电压U ，指一次为额定电压下的二次开路电压，即U U |U U ，2N 2N 20 1 1NI 0，单位V；三相指线值2〔4〕一、二次额定电流I 、I ，A。三相指线值2N 2N额定值的相互关系：额定值的相互关系： N 1N1N 2N2N 三相变压器满足 S 3U I N 1N1N 2N2N补充：绕组连接方法及其端头标记绕组连接方法XYXYZXYXYZXYZXYZZ〔a〕 〔b〕 〔c〕 〔d〕图12 三相绕组联结法〔a〕Yb〕YNc〕D联结〔后接，标准接法d〕D联结〔前接〕Y〔星形〕连接：将三个〔相〕绕组的尾端连在一起，连接点称为中性点，中性点出线称为中性线〔带中性线的星形YN点间的电压称为线电压，绕组首尾端间的电压称为相电压；端线电流称为线电流，绕组内部电流称为相电流。△连接，线电压等于相电压，线电流等于3倍相电流；Y连接，线电流等于相3电流，线电压等于3

A〔U1X〔U2a〔u1x〔u2A、B、CX、Y、Z表示；低压绕组首端用a、b、c，尾端用x、y、z表示。对三相变压器，额定电流和额定电压均指线值，但是变压器的根本方程和等效电路都是从一相导出的，因此计算分析时必需用相值带入。依据绕组接线方式的不同，变压器一、二次侧的额定相电流I 、I 和额定相电压U 、U 可分别用下式求出，即1N 2N 1N 2NUjN3对YjN3

jN

I 、UjN

jNjN3jN3

〔j=1、2，1代表一次侧，2代表二次侧〕对Δ接线的侧：U

jN

U jN

jN三、变压器主要物理量及其惯例正方向I1I2U1E1I1I2U1E1NNE2E12U21u或U1 1

：其大小和方向都是给定的；是变压器工作过程的发起者。⑵电流i或1

IU1

产生并与之成关联 ZL方向〔负载惯例⑶主电动势eE1 1

：它由主磁通产生并与之成右手螺旋方向；⑷漏电动势e 或E1 1

产生并1

原理构造与惯例正方向与之成右手螺旋方向。ir

d di11 1 eN1 1 L 11 dtu1u1i1FNi111eNd线性磁路电流11dt全耦合反电动势：平衡输入电压电动势u2i2磁场驱动电动势：驱动二次电路工作FNid222eN2dt2ir22e2N2d2dtL2di2dt电路

1 dt主磁路二次电路二次侧

变压器电磁过程⑴主电动势e2E2，它由产生并与之成右手螺旋方向；⑵电流i2I2，它是在负载状况下由E2产生并与之方向一样；⑶漏电动势e2E2，由漏磁通2产生并与之成右手螺旋方向；⑷输出电压u或U，它是变压器整个工作过程的最终结果，与I成非关联方向。2 2 2磁通主磁通：在空载时由一次侧空载电流i产生，负载时由一、二次电流共同产生，它与电流0成右手螺旋方向；1一次漏磁通1：由一次电流i1

产生并与之成右手螺旋方向；二次漏磁通2：由二次电流i2产生并与之成右手螺旋方向。上述电磁量可见图1–4所示的变压器电磁过程。四、变压器的运行分析变压器的电磁过程〔又称工作原理〕14表示，也可用文字表达如下：一次通电后，铁心中将产生主磁通，从而在各绕组中感应出主电动势。由于两侧绕组的匝数不同，进而实现了电压等级的变换；当二次负载电流变变压器的根本方程II1EU11E1

II2E2U2参见电路图，利用KVL可列出变压器的电压方程，即一次：U1EE IrEI(rjx1111 1 1二次：U EE222 22IrEI(rjx2 2 22)式中：E [e

][L 1]L

jI

jIx ，x

为一次绕组漏磁电抗〔简称一次di1 1di

1

11 1 1EE2

jI2

x2

，x2

L2L

为二次漏抗；r、r1 2

为一、二次绕组电阻。NNI11NI22NI10安培环路定律安培环路定律Hdlil沿着闭合磁路的电场强度线积分等于回路所包围的电流代数和。当电流与回路成右手螺旋方向时取正值电机中的形式HljjNi变压器中的形式HlNi即在空载时磁动势F0

NI10

等于负载时磁动势F(NI1 11

)F2

(NI22

)。这就是磁动势平衡，即有NI NINI10 11 22变比方程：设m

sint，即m02

为主磁通的最大值，，由式e1

Nd1dt

和式e2

N2

190dtEjN2fN1 1

90 4.44fNm2m2

90Em 2

4.44fN2

90，即m，即E1

4.44fN E1 m

4.44fN2 m

EE1

滞后90相位，即感应电动势滞后相应的磁通90。于是可得1KE1E2

1N1E NE2 E

相值比E1

KE2

I(r0

jx )mrm

称为激磁电阻，它模拟铁心损耗的大小；x

称为激磁电抗，它对应于主磁通。m以上方程联立如下U E 1 1

I(r1

jx1

)E1

IZ1 1U E I(r2 2 2

jx )E IZ2 2 2 2N1I0

NI11

2NI22E KE I(r jx )1 2 0 m m式中：Z 1

jx，z

Z r1

jx

为一次漏阻抗，Z rr2x21

jx2为二次1 1 1 1 1 2漏阻抗，两者都是常数。当负载电流很小〔轻载〕时，漏阻抗压降IZ1 1于是可得重要关系式：

IZ2

可无视不计，即U1

E、U1

E，2U E4.44U E4.44fN111 m1 1

E1

E E〕1 1上式是量值转变时变压器分析的根本依据，此时的变比近似式为：K

U1。U2重载时，空载电流I0

可无视，即NI10

NI11

NI22

，于是可得KN1II2II21II2，这就是12重载时变比的近似式，该式还说明：在惯例参考方向下，一、二次侧的电流近似反相。折算法⑴概念所谓折算就是一台变比为1、而铁心一样的假想变压器去代替变比为K的实际变压器，而保持两者的磁动势、主磁通、功率等不变。⑵折算关系假设设将变压器的二次侧折算到一次侧，并将二次侧折算后的量加上标“′〞以示与实际量的区分，即有NN2 1

K1，那么可得折算关系：EKEE2 2 1II2FNIF

NI〕2 K 2

22 2 22③rK2r

，x

K2x

，ZK2Z

I2(r2jx2

I2(r2jx2〕2 2 2

2 L

2 2 2 2 2 2④UKUUEI(rjx

I2K2(rjx 〕2 2 2

2 2 2

2 K 2 2⑶折算后的根本方程按以上关系可得折算后变压器的根本方程如下。UUEI(rjx)UEI(rjx)1 1 1 1 2I II2 2 22EEI(r jx)0 1 2等效电路

2 2 L依据折算后的根本方程可画出T形等效电路图1–51–6是工程计算中常用近似电路。r1r1r2x2II01rI2U1EE1m2Ux2mKKI1rI0I2mU1xU2m图1–5变压器T形等效电路 图1–6 变压器近似〔Г形〕等效电路五、变压器的参数测定空载试验：测量值p〔空载损耗I〔空载电流U〔外加试验电压0 0 0计算励磁阻抗r、xm mUU |Z | U

|Z

|z I|Z I0

0|ZZI 1 0

||Zm

|zm

K 1 2 KK p 0 01|Z |0 01|Z |2r2000x

/I2r

r rm mx x

x

r K I2K

rr1 2 0 1

m

x z2r2x x K K K 1 2 短路试验：测量值pI〔短路电流U〔短路电压，即试验电压k k k试验数据计算短路阻抗r、x〔如上〕和短路电压百分数U%。k k k75℃〕数值。定义：短路电压百分数U

%

zK75CIK UI1N33留意：对三相变压器，假设测量数据的一侧为Ｙ形接法，计算值用以下数据带入330U U00

/测量值

，I0=I0

，p=p0 0

/3；U测量值

/测量值

，IK=IK

，p=pK K

/3测量值33假设测量数据的一侧为△接法法，计算值用以下数据带入33I0=I0

，U测量值

U0

/测量值

，p0=p0

/3；U测量值 K

UK

，I=IK K

/测量值

/3测量值相关问题——标么值⑴概念：一个物理量的标幺值是指其知名值除以该值的同名基准值，即xx*xB⑵基准值标幺值的基准值选取如下表物理量物理量电流电压一次侧二次侧备注I ：额定相电流1BI ：额定相电流2BI2B=KI1BU ：额定相电压1BU ：额定相电压2BU1B=KU2B阻抗Z 1BU1BIZ 2BU2BZ1B=K2Z2B1BI2B功率S SBNS1B 2B=S⑶标幺值的优点U*K

z*K

，即短路电压百分数。在用知名值计算时，应留意用相值代入，即有测量值如何化成相值问题，计算的参数是折算到试验所在侧，最终要折算到同一侧。六、变压器的运行性能电压变化率UUU20U2100%1U*U(r*cos

x*sin)U 2 2N

2 K 2I*I*S*——负载系数1 215%。效率η⑴损耗绕组电阻损耗——铜耗p p p

mI2r

2(mI2 r)2pCu Cu1

Cu2 1K

1NK KNp

mI2 r ——额定铜耗，可见p 与随负载变化，称为可变损耗。KN 1NphK Cu铁耗 U铁耗p kB2Fe m

f1.3，这里k是常数；B m

m 1A A

U

1肯定时，铁耗Fe是常数，即与负载无关，故称为不变损耗。通常p pFe

1 FeP⑵效率公式 2P

ScosN 2P Scos2p p1 N 2 KN 0p0pKN⑶当p0pKNmS

时，即可变损耗等于不变损耗时，变压器的效率为最大值，其值为cosN2 S N2max

cosN

2p2 0。在低压侧测得空载试验数据U0=400V、p、2N 01NI0=；在高压侧测得短路试验数据UK=500V、pK=pKN=4kW、IK=I 。试确定：1Nxr⑴折算到高压侧的励磁阻抗、xrm

m和短路阻抗r、

，并画出近似等效电路；KxK⑵满载且cos2滞后时，变压器的电压变化率U和效率η。xK100100kVA310kV一次额定电流I 1N

SN3SN3U31N331N3

10

5.7735AI

I1N 1B一次额定相电压U

1N

5773.5VU31B3一次阻抗基准值Z1B

U1BI

1000U210/ 3kV10/ 3kV10/ 3A1N二次额定电流I 2N

1BN3U30.4kVS N3U30.4kV2N

N144.34A二次额定相电流I

2N

250I2N3250I2N3250/ 33

83.33AI2B二次额定相电压U U 400VU2N 2N 2BU 400 U2 (0.4kV)2二次阻抗基准值Z 2B

2B 4.83 I 250/3 S2B N

空载试验数据的相值：U U0 0

400V或U*U00 U

4001；I I03400 003

7.22

4.168A3I 7.223

2Np 1500

p 1.5I*

0

0 500W或p* 0 0.0150 I 144.432N

0 3 3

0 S 100NU 500 U 500K33短路试验数据的相值：U 288.86V或U* K 0.05；K33K K U1NI I p

10000p 4I I I

5.77A或I* K

1p K1333.3Wp*

K 0.04K K 1N

K I I1N 1N

K 3

K S 100N二、按要求计算参数计算①由空载试验数据计算激磁阻抗〔折算到低压侧〕的值p 500 p 0.015励磁电阻r 0m I20

28.7751或r(7.22(7.22/ 3)2

0I20

60.052U 400 U 1励磁阻抗z

0 95.9585或z 0 207.22/ 3m I m I7.22/ 30

0.05z2m mr2励磁电抗z2m mr2m

91.5425或x95.9585295.9585228.77512

19.079z2z2r2m m3m rm=K2×28.7751=5995Ωrmm

*×Z =6×1000=6000Ωmxm=K2×91.5425=19071Ωxm=xm

*×Z

×1000=19079Ωm 1Bzm=K2×Ω或zmm 1B

*×Z =20×1000=20230Ω③由短路试验数据计算短路阻抗〔折算到高压侧〕的值p 4000/3 p 0.04短路电阻r

k 40或r k 0.04K I2k

5.77352

k I2 12k短路阻抗zK

UIUK

288.685.7735

50或z UKK IKK

0.050.051z2rz2r2K KK

30或x50502402

0.03zz2r2KK性能计算把1、cos2

0.8、sin2

0.6代入计算式，可得电压变化率U(r*cosx*

sin

)1(0.040.80.030.06)0.05效率

K 2S cosN 2

K 2 0.8

0.9357S cosN

2p pKN

110k0.84k1.5k七、单相变压器的空载电流i0〔12I0约为额定电流的百分之几，且随容量增大而减小，即I*01

I*02

0

0.03〕空载电流以感性为主〔性质I

和供给铁耗的有功重量

，并且IIFe IIIFe4〕作用是励磁5〕在单相变压器中，磁路不饱和时i0为正弦波；磁路饱和时i0为尖顶波，见图2–3。主磁通波形磁化曲线21tti0t9it1t101i02激磁电流波形t图2−3 作图法求取变压器激磁电流波形电压和频率、一次线圈匝数、铁心的磁导率与尺寸。分析过程：第一，磁路计算Hl NI，即与〔1〕一次绕组匝数N〔2〕磁路长度l 有关Fe 10 1 FeH

BFe

，即与〔3〕铁心材料 有关FeBm

m即与〔4〕铁心截面积A 有关A Fe第四，

Fe U1 即与〔5〕电源电压U〔通常为额定电压不变6f〔通m 4.44fN 1150Hz不变〕有关解答过程方法：依据条件，从分析过程的反方向解答。即⑴首先用式UE1 1

4.44fN1 m

分析铁心中主磁通Φm

变化状况。⑵再用式m

BAm

分析磁密Bm

变化状况。Bm

还影响铁耗pFe

kB2f1.3，k为常数。m⑶然后用式Bm

Hm

H

m和导磁率μ变化状况。三者关系为：假设BmHm增大而μ减小；假设Bm减小(↓)Hm减小而μ增大(↑)。⑷最终依据磁路计算式Fm

NI10m

Hml确定激磁电流I0m

的变化状况。⑸以上结论还可用于分析铁耗、绕组铜耗p 、激磁电阻r

和激磁电抗x 等量的变化状况。Cu具体看〔1N削减〔匝间短路Φ↑→B↑→H

m↑、

m↓→I ↑(较快)。1 m m m Fe 0m〔2〕A 增大〔也可减小：Φ不变→B↓→H ↓、 ↑→I ↓。Fe〔3〕l 增大：Φ

B

m m不变→H

m Fe 0m不变→I ↑。Fe m m m Fe 0m〔4〕铁心性能好〔 大：Φ、B、H 均不变， ↑→I ↓。Fe m m m Fe 0m〔5〕f减小〔也可增大〕Φ↑→B↑→H ↑、 ↓→I ↑。〔6〕U

减小：Φ

↓→B

m↓→H

m↓、

m Fe 0m↑→I ↓。1 m 八、三相变压器

m Fe 0m构造特点电路方面：三相变压器与单相变压器的区分仅在于它的一、二次绕组分别接成星形、带中性Y、YN、D表示，低压侧用小写字母y、yn、d表示。磁路系统，包括：⑴独立磁路〔三相变压器组，又称组式变压器磁通需要经另外两相的铁心才能形成闭合回路，即三相主磁路彼此相关。三相变压器连结组别的判定〔〕同极性端〔俗称同名端〕概念：一相〔匝链同一个主磁通〕绕组中，各绕组的沟通电压瞬时极性一样的端头称为同极性端。本质：一相的各绕组从一个同名端到另一个同名端的电压相位一样。〔2〕连结组别的表示方法格式：高压侧接法〔大写字母，三相变压器为A、B、C，单相为I母，三相变压器为a、b、ci+〕组别名〔钟点数〕〔3〕连结组别的判定方法第一步：画高压侧电压相量图。其次步：依据同名端，画出对应的低压侧电压相量图。X、x点，三相取三角形的中心点；从钟轴到高、低压侧相量图上字母一样的另一点的连线分别作为时针和分针，两者构成的钟点数即为连结组号。第四步：按格式写出连结组。〔4〕举例状况一：Y,y接线的首首同名端【例1】依据接线图画出相量图，判定连结组。XY aZXzXY aZXzozbc

CC三角A；其次步先在大三角形中截出低压侧小三角形，

A B CX Y Z

Y在C对应的位置依据同名端

Z低X Y ZxyzxyzX Y Z X x y x Oy

z y

xO z x yoOAcoaoaa b定钟点数，即组别名。所以连结组为Y,y0。a b

Cb c

c Ba

b a b cB b c

c Ba b【例2】依据接线图画出相量图，判定连结组。XYcZXxXYcZXxyzoyzabb 【解】同样方法可判定出连结组为Y,y4。X Y Zz x

Y Z

Z X Y Zx z x yzzoxycbB cC a c

b Ca b c

Bc a c a b状况二：Y,y接线的首尾同名端【例3】依据接线图画出相量图，判定连结组。ABACXcABACXcYZazxOyo

【解】画出高压侧电压三角形如图中ABC；其次步先在高压侧相电压反向延长，然后在延X Yb

Z X c Y Z

长线两端标出高、低压侧的异名端字母。x y z Oy z xo

OAoa作为时针，确定钟点数，即组别名。所以连结组为Y,y2。Ba Cb

ab c Ba C c

a b b B状况三：Y,d接线其次步的做法，分三小步〔1〕画一〔竖直〕线；〔2A相对应的同名端〕标〔出低压侧该相绕组〕两端〔字母〔3a、b、c【例4】依据接线图画出相量图，判定连结组。ABCABCABCAAAX Y xyxyzOocabca

Y Z ay z x c oO

【解】依据上述步骤可判定出连结组为Y,d1。Zcx yb oOC

b ac a c Ba C b B三相变压器的谐波问题主要争论三次谐波其特点是三一样相位如i iA3 B3

i 。消灭三次谐波的根本缘由是变C3压器磁路饱和，即磁化曲线U0=f(i0)欠〔低于〕线性，此外还有电路缘由和磁路缘由。电路缘由：电路影响三次谐波电流能否流通，进而影响主磁通和绕组电动势的波形。绕组为外部不能流通。只有在励磁电流为尖顶波〔即有三次谐波〕时，主磁通和绕组电动势才可能象希望地那样为正弦波。Y,y接线时三次谐波电流不存在，Y,yn接线时三次谐波电流微小，因此，这两种接法下变压器的空载电流为正弦波、主磁通为平顶波，绕组电动势为尖顶波。对有一侧绕组为Δ接线，那么由于三次谐波电动势在Δ内产生三次谐波电流，进而产生三次谐波磁通，这一磁通能抵消产生三次谐波电动势的原三次谐波磁通，最终在铁心中维持一个〔存在性〕不大的三次谐波磁通。这就是三角形接线抑制三次谐波的原理，此时三次谐波幅值级小，认为这类变压器不消灭谐波。磁路缘由：主要影响三次谐波的幅值。对Y,y或Y,yn接线的三相变压器组，经铁心闭合的60%，这会导致绕组严峻Y,yY,yn接线的三相心式变压器，经漏磁路闭合的三次谐波磁通幅值很小，三次谐波电动势的幅值也不大，但是对大容量变压器绝缘不1800kVA三角形。九、变压器并联运行抱负并联及其条件抱负并联是指1U20iU20j2〕负载时，i,j为台号，i j并且ij。抱负并联条件有：〔1变比一样；〔2〕连接组别一样；〔3〕短路电压百分数一样或短路阻抗标幺值一样；〔4〕短路阻抗角一样条件不满足时变压器并联运行的后果〔1〕变比不同——后果是变压器之间消灭环流环流的大小与变比差有关，一般变比相对误差K

KKKKi jKKi jK0.5%。环流的方向是由变比小的变压器发出，而变比大的变压器吸取，因此，假设变比不同的变压器并联运行时，期望变比小的变压器容量大一些，而变比大的那么容量小一些，缘由是容量大额定电流就大，供给环流的力量也强。〔2〕连接组不同——一后果是肯定消灭极大的环流。所以实际制止并联。〔3〕短路电压百分数不同——后果是负载系数不等。具体安排关系如下1各台变压器的负载系数为 j

S2j uKj SS nS 2Nj i1uKiSNju各台变压器的负载为 S2j

KjnSNi1uKi

S 2

SjNjS

2S

——各台变压器的额定容量；uNi

——各台变压器的短路电Ki压百分数。数最大。实际允许短路电压百分数不同的变压器并联运行，但是期望短路电压百分数大的变压器容量小、而短路电压百分数小的容量大。〔4〕短路阻抗角——对容量相差不大的变压器，短路阻抗角一般是一样的，即本条件通常能够满足。十、变压器过渡过程突然短路设u 2U sin(t)1 1N突然短路电流的表达式：⑴一般表达i 2Ik

-K

) 2I

-K

)et tan1xk

90——短路阻抗角；Lkxk ——时间常数；k rkI U1N或I*

r rk r2x2k kr2x2k k

——短路阻抗zK K z* kzkk⑵0或180时，即在电压过最大值瞬间发生短路，短路电流表达式为Tkt rTki( ) k 2

sin(180 90) 2IK

e

2IK

max

2( 2I )K即在电压过即在电压过0⑶90时，即在电压过0瞬间发生短路，短路电流表达式为0i 2Ik

K

)-180突然短路的危害：将直接进入稳态，此种状况短路电流最不严峻。突然短路的危害：⑴危害：绕组过热；绕组机械〔构造〕损坏⑴危害：绕组过热；绕组机械〔构造〕损坏⑵缘由：短路电流大。⑵缘由：短路电流大。空载合闸〔投入〕——后果是消灭励磁涌流⑴消灭励磁涌流的缘由内因〔根本缘由外因：合闸时的电压瞬时值，在过0时合闸最严峻；在过最大值时不消灭。⑵消灭最严峻励磁涌流的条件0瞬间合闸，经过半个周期消灭。最大值约为稳态空载电流的数十乃至上百倍，即数倍额定电流。十一、特别变压器自耦变压器特点：一、二次之间不仅有磁场联系，而且有电的联系。其工作原理与一般变压器类似。功率传递：通过功率、感应功率、传导功率三绕组变压器特点：三个绕组同轴排列，高压绕组放在最外侧，中、低压绕组依据与高压绕组间功率传递相近就靠近高压绕组的排列。其次局部沟通绕组及其电动势与磁动势同步和异步电机的定子绕组都是流通沟通电流的三相对称绕组，它们都叫做沟通绕组。它们分布在定子铁心槽中，各相绕组的元件〔即线圈，它是构成绕组的根本单元，故称为元件〕及其120电角度，从而构成对称绕组。一、沟通绕组技术数据槽楔槽楔槽口绝缘上层边线圈边槽绝缘层间绝缘下层边槽壁(a)单层绕组 (b)双层绕组2–1绕组在槽中的构造图构成绕组需要以下技术数据：1Q：它是一个给定数值。1电机〔磁〕极数2p：也为给定值，p为极对数。m1=3，是一个给定数值。由上述三个给定的数据可计算出以下三个技术数据：电机极距

1〔槽/Q2pQ每极每相槽数q

Q12pm1

。它指每个极面下每相绕组所占的连续槽数，也是绕组每一3个线圈组qq实际沟通电机大多承受整数槽绕组。槽距角

p360Q1

圆心角。由于电机圆周上有p对磁极，每转动一对磁极沟通电就变化一个周期，故电机转动一转p个周期。绕组属于电气元件，因此要用电角度表示。端接线边边y端接线边边y(槽中长局部)槽度端接线引出线图2–2 线圈图y接近于电机极距τ。y由每极每相槽数y由每极每相槽数q和绕组型式打算。叠绕组q为任意整数，yq24，y1；穿插式绕组的q3，每一个线圈组的3个串联线圈中，2y1y2y是给定值，它通常小于电机极距于电机极距，制成短距绕组，目的是抑制谐波。相带一个相带，恰好等于60，称为601个极面的极弧下所占的连续地带。依据根本含义：指一相绕组在1一个相带，恰好等于60，称为601个极面的极弧下所占的连续地带。依据前面的定义，相带在数值为前面的定义，相带在数值为1q Q1

p360360602pm Q 2m1 1 1并联支路数a指从一相绕组的一个出线端看进去的分支路数。事实上，一相绕组有假设干电动势大小和相位一样的线圈组组成，这些线圈组可以串联也可以并联。留意：每条支路的线圈组个数必需一样，这样并联后支路之间不会内消灭环流。二、沟通绕组开放图及其画法单层沟通绕组：把握叠绕组、链式绕组、穿插式绕组的开放图；双层沟通绕组：把握叠绕组开放图。3相、4极、24槽、60相带、并联支路a1的单层叠绕组为例〕第一步：确定绕组技术数据，共9个〔单层给定5个、双层给定6其次步：画开放图。它可分成以下步骤：均匀地画出Q1(=24)边把Q1个槽分成三相。做法是：1号槽开头，把连续的q〔部完(，并挨次将各组编号)；

Q12pm1

24 2〕个槽分成一组〔一个相带〕直到全局43n14710…组的各槽属于A369…组的各槽属于B5811n2组的各N面C相。

S极面以上步后的绕组状况如以下图 τ τ60A Z B X C Y A Z B X C Y123456789101112131415161718192021222324连接。分为三步：⑴连线圈。将属于同一相、相距y〔=，叠绕组〕的两个槽连成一个线圈，直到该相的槽全N SN S N SN S部连完A在每个线圈的下部引出两根线，分别引出线圈的前边和X边。第三步后的绕组状况如以以下图：60

N极面τ

nS极面τ

磁极旋转方向N极面τ

S极面τA Z B X C Y A Z B X C Y123456789101112131415161718192021222324NS。将属于同一相的相邻的q圈串联成一S线圈组，单层绕组共有p个；双层绕组共A2p个。

Xn 磁极旋转方向极面τ极面τN极面τ极面τ60AZBXCYAZBXCY123456789101112131415161718192021222324NAS NSNS NSX⑶连成一相。依据给定的并联支路数a〔=1下的两个端头引出两根线，作为该相绕组的出线。τττττ60AZBXCYAZBXCY123456789101112131415161718192021222324NASNSNSNSXN极面τS极面N极面τS极面τN极面τS极面τ123456789101112131415161718192023222324S N N SN S N SN S S NS N N SN S N SN S S NZABCXY2p间地标出间地标出串联N头与SS头相连；并联N头与N头相连、S头与S头相连。n 磁极旋转方向ττττ123456789101112131415161718192023222324N反串联SN反串联SS N S NA X2p=4，24槽单层链式绕组n 磁极旋转方向N极面S极面 N极面S极面ττ ττ123123456789101112131415161718192023222324NNNSASSNSXN极面N极面S极面N极面S极面A1 X1 A2 X2123456789101112131415161718192023222324252627282930313233343536ANSNSN SN SNSNSX2p=4，36槽单层叠绕组1123456789101112131415161718192023222324252627282930313233343536反串联反串联NASN SNN SN SNSSX(b)2p=4，36，a=2槽单层穿插式绕组NNA1SNSZ2 B1X1C1Y1A2Z1B2NX2 C2 Y2123456789101112131415161718192023222324NSNSSNSNNSNSSNSNAX2p=4，24槽双层叠绕组三、沟通绕组的电动势一相绕组的基波相电动势E1

4.44fKpn

N,单位V。——每极基波磁通；N——串联匝数。w1 1f

60,单位Hz。n——电机转速。⑶相位：与时间有关，不确定。⑷相序：与转向有关。一相绕组的谐波相电动势E

N，单位V； w 1 f

f，单位Hz。要把握以上各式中字母的含义：K K K 绕组系数，2k11,3,5,7,9…；留意K 0w d p wsinq

K 2 sin(

30)——次谐波分布系数；d qsin qsinKp

2 2sin(y90)——次谐波短距系数。对单层绕组K 1 p33．谐波电动势的减弱和消退方法⑴承受Y接线：消退线电动势中的3次及其奇次倍谐波。⑵承受短距线圈〔仅适用于双层绕组当y1时，消退次谐波，例如，y45y67y5 5 7 65、7次谐波。⑶承受分布绕组：各次谐波都得到减弱。⑷构造上保证产生正弦波磁场。单相绕组的合成电动势E2E2E2E235三相绕组合成电动势大小E21E2 E21E2 E2 E2 E235793(E23(E2E2E2E257E2 13LE21EE21E2 E2 E2 E2 571113E2E2E2E2E257E2 13L四、沟通绕组的磁动势设三相对称电流：iA

2Isint，iB

2Isin(t120)，iC

2Isin(t120)单相沟通绕组通沟通电所产生的磁动势)f一样。⑵傅立叶级数表达式为：FF1

xsintsinsinFF

sin

1

3 3FF

(x2)sin(t2)sinsin1

3 3Fm

0.9kwN1I——第次谐波脉振磁动势的幅值；2k1，k为自然数。p ⑴基波合成磁动势三相对称绕组通对称三相沟通电所产生的磁动势⑴基波合成磁动势f 1F

sin(t) A1 21

m1

2)1

m1

120)f FB1 2

t F t2 m1 f 1F

t)1F sin(t120)C1 2 m1ff1

2 m1 f f 3F sin(t)B1 C1 2 m1m它是一个圆形旋转磁动势，表达式为F m1 2m

F cos(m1 m

xt。其：①幅值〔转动半径〕为1F

，即基波脉振幅值的

2②转速〔称为同步速〕n1

m160f；p③转向：由电流相序打算，从超前电流相转向滞后电流相；④磁场轴线〔即旋转的正弦波磁动势的最大值位置线合，或与电流为零的那相绕组轴线垂直。⑵谐波合成磁动势cos(m①6k1次为圆形旋转磁动势，表达式为F 1F t)。其：cos(m 2 m m m n幅值为1F ，即ν谐波脉振幅值的1倍；转速n 1；转向与基波一样。2 m

2 m ②6k1次为圆形旋转磁动势，表达式为F 1F cos( xt)。其： 2 m m m n幅值为1F ，即ν谐波脉振幅值的1倍；转速n 1；转向与基波相反。2 m

2 ③6k3次合成磁动势F0，即不存在。第三局部异步电动机一、异步电动机根本学问构造定、转子主要构造部件的组成、作用和要求转动原理表达或图示法描述异步电动机的转动原理A轴nSA轴nS1CFAnXe2(i2)FZBNn1转动原理：A B C定子通电后，产生以同步速n60f旋转的磁场〔图中N、S1p(a)电流，转子电流〔产生的磁场〕与定子磁场相互作用产生电磁力B电磁转矩Z X Y着旋转磁场方向以转速n转动。Z X Y转动原理图

(b)⑴转差nn1

n，含义：旋转磁场〔定子、转子磁场相对静止，即都是同步速〕转速与转子转速的差。它是转子绕组切割旋转磁场的转速。⑵转差率s

1

：含义：转差与同步速的比值称为转差率。n1⑶转差率与电机工作状态的关系：对电动机，0s1，通常s约为百分之几，n、n、M1三者同方向，并且负载重，转速低，转差率大〔注：负载重说明负载转矩大，这就要求电磁转矩也大，就进而转子电流大、转子电动势大，由于eBlv，故要求转子切割旋转磁场的速度，即转1差n大，所以转速低s0，n、n1

与M反方向；在电磁制动状态下，1，n、s1sM与n反方向。M与n同方向时称为驱动转矩，反方向时称为制动转矩。⑷转变电动机转向方法：转变通电相序，即交换任意两相接线；原理：电动机转向由旋转磁场转向打算，而旋转磁场转向由通电相序打算。技术数据⑴额定值P、UN N

、I 、N

、n 、cosN

的含义，相互关系PN

cos 。N N留意：P P

3U I cos

P 。N 2N 1N

NN

2N 1N N⑵堵转电流〔又称起动电流〕倍数I /I ；堵转转矩〔又称起动转矩〕倍数M /M 。st N st N⑶最大转矩倍数〔又称过载力量〕K M /M 。m max N二、异步电动机等效电路电磁过程与主要物理量：与变压器相像根本方程⑴定子电压方程：U E1 1

I(r1

jx ) ①1⑵转子电压方程：U E I (r2 2s 2s 2

jx2s)0转子频率f2

sf1

，为定子频率即电源频率。ff1ff式中，E2s

sE 、x20 2s

sx2

，E 、x20

f2

f〕转子电动势和漏抗。1f2

f〕状况〔称为频率折算〕后的转子电压方程为2122E I(r220 2

/sjx

)0 ②E r2 r2r22r2(sx2)22

/sjx

2 x2

cos 1I 2 2 2s2

s2 2 2s， 2s可见，转子电动势与电流根本同相位。磁动势平衡与变压器相像，异步电动机的主磁通也是根本不变的，即它在空载时与负载时的数值相等，要求两种状况下的磁动势也相等。这就是磁动势平衡，在频率折算后它可表示成m k N

m k

m k NFFF0 1 2参数折算

或10.9 w1 1I2 p

10.9 w1 1I 20.9 w1 2I ③2 p 1 2 p 2EE1EE1kw11N120kw12N2设k e

为电压变比，又称电动势变比I2ImkN1I2ImkN1mk N1w11 12w12 2i参数折算关系：①E kE E；②II220 e 20 1 2 ki

；③rkkr2 ei2

，x kkx 2 ei

。按以上关系可得异步电动机折算后的根本方程如下：U E1 1

I(r1

jx )1 EI(rjx ) 2 2 2 2 III1 2 0 EEI(r1 2 0 m

jx )m55．等效电路r1r1r2x2II0I12rmU1EE1sr12xs2m1sr称为模拟电阻，它模拟电机的机械负载；s 2参数r 称为励磁电阻，它模拟铁心损耗的大小；参数x

称为励磁电抗，它对应于电机的主m m磁通。由等效电路可得下述结论：①电机的负载越重，那么模拟电阻越小，转差率s越大，而转速n越低；定子电流I1

和转子电流I都越大。2nn1

s0，模拟电阻为无穷大，相当于转子开路〔I 0，I转子开路2 1

最小且比空载电流I还小0③当电机处于堵转，即n0时，此时s1，模拟电阻等于0，相当于转子短路II最大1 2可达额定电流的数倍，可能烧坏电机。空载电流约为额定电流百分之十几到几十，容量越大，百分数越小。极数恒等于定子极数2p极数恒等于定子极数2p；相数：当转子槽数Q2为极对数p的整数倍时，相数m2就是该倍数，否那么m2=Q。2匝数：N221．功率平衡绕组系数：Kw=11．功率平衡⑴各种功率与损耗P

是电功率，它抑制p

mI2r后转换成电磁1

111

Fe 10mr功率〔通过主磁场从一侧电路传递到另一侧电路的电功率〕P mEICos

mI2 2；电em 1

202

2s 12 s磁功率抑制p

mI2r后转换成内机械功率PmI2

(1s)r2

(1s)P

MCu2

122

12 s em机械功率抑制空载损耗p p p 后从轴上输出机械功率P。这里p 为机械损耗，p 为附0 ad 2 ad加损耗。由此可画出功率流程图。⑵功率平衡关系PmU⑵功率平衡关系PmUIcos1111耦合磁场PemP22 2pp pp mI2rp0mI2rFe 0mpCu2mI2r2ad从功率流程图中可得以下平衡关系：总功率平衡关系：PP1 2

p 这里pp pCu1 Fe

p p为总损耗为总损耗。机械功率平衡关系：P两个重要功率关系：P⑶功率平衡关系的应用机械功率平衡关系：P两个重要功率关系：P⑶功率平衡关系的应用和2 0和(1s)Pem

pCu2

sPem利用以上关系可进展功率与损耗计算、以及转速和转差率计算等。利用以上关系可进展功率与损耗计算、以及转速和转差率计算等。三、异步电动机的转矩及转矩平衡功率与转矩关系P P P电磁转矩M

P

9.55 ；n n1P P P2负载转矩M 22

2；其中额定负载转矩Mn

N9.55nN空载转矩M p0

N009.55p 。00n转矩平衡MM M M 。M 静负载转矩，这是电机稳定运行的必要条件。2 0 L L四、异步电动机的M-s曲线1．电磁转矩的表达式P (1s)P P pP由于M

em em em，把电磁功率P

带入其中可得 (1s)1pmpmk

/p 2f em1 1pmEIcosM 1 202

1w1

CIcos2f1pmk N

2 2 2s M 2 2s1w1 12式中：1w1 12M

——电机转矩常数；rr2r2(sx )22222s

为——转子功率因数。⑵电磁转矩的参数表达式r22pmI2r pmU2rr2212M s12

1 1 s2f1

2f[(r2)2(x

)2]1 1 s

1 2由该式可画出异步电动机的M-s曲线〔见课本①额定运行点A电机稳定运行，电磁转矩M与静负载转矩M M M平衡。L N 0Br2r2(x 2r2(x x12)2最大电磁转矩M1 1最大电磁转矩M1 14f[r11r2(x x )2]12max

pmU22可见，当转子电阻参数rM2

max

sm

那么比例增大；当外加电压U1改smMmax那么随电压的平方变化。MMmax12MMmax12ML1MMmax1ML2转子串联的调速电阻减小状况的变化过程 转子串联的调速电阻增大状况的变化过程③起动点C电机处于堵转状态，此时n0s1II

最大，后面将特地争论。1 2五、异步电动机的起动根本概念⑴起动：指电动机从通电开头到转速稳定的过渡过程。启动是一个机电暂态过程，由于机械暂态的时间常数比电气暂态的时间常数大得多，故分析时认为电量为常数。M⑵起动的必要条件:起动初瞬的电磁转矩〔称为堵转转矩〕 必需大于电机的静负载转矩MstM M M，这样电机才能获得加速度，从而最终到达稳定转速。L N 0启动方法⑴直接起动外加额定电压而不实行任何限制电流的措施，这就是直接起动。直接起动时启动电流大小：Ist

U1U1(rU1(rr)2(x x1 22)2U1r2x2kkk关，与电源电压成正比，与电机短路阻抗成反比。pmU2r直接起动时启动转矩：Mst

1 12。f2 z2f1kr2r22r2x222IICCst⑵间接起动