电机学完整全套教学课件2

《电机学》ElectricalMachinery

电气工程系第三章直流电机3.1直流电机的工作原理和基本结构3.2直流电机电枢绕组

3.3空载和负载时直流电机的磁场

3.4电枢的感应电动势和电磁转矩3.5直流电机的基本方程

3.6直流发电机的运行特性3.7直流电动机的运行特性3.8直流电动机的起动、调速和制动3.9换向3.1直流电机的结构和工作原理由于直流电动机具有良好的启动和调速性能，常应用于对启动和调速有较高要求的场合，如大型可逆式轧钢机、矿井卷扬机、宾馆高速电梯、龙门刨床、电力机车、内燃机车、城市电车、地铁列车、电动自行车、造纸和印刷机械、船舶机械、大型精密机床和大型起重机等生产机械中，如图所示是其应用的几种实例。轧钢机电力机车造纸机直流电机用途直流电机的用途直流发电机主要用作各种直流电源，为直流电动机、电解、电镀等提供直流电源。中铝贵州分公司电解铝车间电镀车间直流电机的优点和缺点优点调速范围宽广、平滑、经济；过载能力强；起动、制动转矩大；直流发电机发电质量高。缺点存在换向器，结构复杂、成本高；可靠性较差。各种直流电机外形变电站的大型变压器换流变压器1直流电机的结构主磁极换向磁极电刷装置机座端盖电枢绕组电枢铁心换向器转轴磁极铁心励磁绕组电刷刷握绝缘支架压紧力调整装置定子转子直流电机（产生励磁磁场）（产生电动势，流过电流，产生电磁转矩）1直流电机的结构直流电机结构—定子、转子1直流电机的结构励磁绕组套在主磁极极身上直流电机电枢铁心是转子的主磁路，也是嵌放电枢绕组的部件；直流电机电枢铁心一般用0.5mm且冲有齿、槽的硅钢片叠压夹紧而成。直流电机换向器和电刷配合使用起整流或逆变作用；直流电机换向器由很多具有鸽尾形的换向片排列成一个圆筒，片间用云母片绝缘。直流电机电枢铁心直流电机电枢铁心直流电机换向器均匀开槽两个主要部分：①静止部分—定子：主磁极、换向极、机座、电刷、端盖及轴承等。②旋转部分—转子(电枢)：转子铁心、转子绕组、换向器等。1直流电机的结构绕组特点：电枢绕组首尾相连，构成一个闭合回路；电刷把电枢绕组平分为两个支路；电刷接电源，导体中有电流；载流导体处在磁场中受电磁力，电机转动，可用左手判断电枢在转动时，每个支路中导体不停发生变化，但支路中导体电流方向不变。每个极下导体中电流方向一致；电刷是电枢表面导体电流分界线。导体切割磁力线，导体产生电动势，电动势方向与电流方向相反（右手定则）如果FLASH无画面，则右击鼠标选择播放2直流电机工作原理两极直流电机的物理模型2直流电机工作原理

发电机如右图，当原动机驱动电机转子逆时针旋转时，线圈abcd将感应电动势，方向为dcba;电刷A极性为正，电刷B极性为负。转子旋转一周后，线圈产生感应电动势方向为abcd;电刷A极性为正，电刷B极性为负。2直流电机工作原理线圈电动势的波形2直流电机工作原理电刷间的电动势波形

发电机电枢线圈内电势、电流方向是交流电；电枢线圈中感应电势与电流方向一致；电刷间为直流电势，输出直流电。思考：直流发电机的电磁转矩方向与转子转速方向相同还是相反？电动机把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。此时电枢线圈中将电流流过，在磁场作用下，转子受电磁力逆时针旋转；转子旋转一周后：线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。2直流电机工作原理电流方向abcd电流方向dcba直流电机工作原理小结单个线圈中，电动势是交变的；通过换向器与电刷的配合，可以将交流电通过机械“整流”的作用，转换成脉动的直流电；为了减小脉动影响，实际的电枢绕组由多个线圈串联构成。直流电机的励磁方式并励串励复励他励自励直流电机的额定值额定功率PN（W，kW）额定电压UN（V，kV）额定电流IN

（A，kA）额定转速nN

（r/min）额定励磁电压UfN（V，kV）额定效率ηN额定转矩TN（单位N·m）额定状态下电机的输出功率发电机：PN=UNIN（电功率）电动机：PN=UNINηN（机械功率）3.1小结直流电机及其用途直流电机的工作原理直流发电机直流电动机直流电机的主要结构直流电机的额定值3.2直流电机电枢绕组作用旋转电机实现机电能量转换的枢纽。构成原则在一定的导体数下，能够产生尽可能大的感应电动势，承担足够大的电流、电磁转矩和电磁功率；在承担一定的电流、电磁转矩和电磁功率情况下，导体数尽可能少；结构简单，运行可靠，便于维护、检修。3.2直流电机电枢绕组直流电机电枢铁心表面加工有槽，电枢绕组放在槽内。电枢铁芯1—元件上层边；2—元件下层边；3—后端接；4—前端接。3.2直流电机电枢绕组单叠绕组复叠绕组单波绕组复波绕组蛙绕组波绕组叠绕组混合绕组叠绕组波绕组直流电机电枢绕组直流电机电枢绕组直流电机电枢绕组特点1N、S主磁极交替放置，间隔相等；2线圈两条导体边分别放在相临磁极正下方；3一对导体边称为一个元件；4每个元件接在一个换向片上，并与电刷相连。每个元件有两个元件边，分别放置在两个不同的槽中；如果每槽只有上下两个元件边，那么：S＝Q（槽数）。虚槽：如果每槽分别有u个上元件边和u个下元件边，那么一个“实槽”就相当于u个“虚槽”。用Qu来表示“虚槽数”。元件：两端分别与两个换向片连接的单匝线圈或多匝线圈每个元件与两个换向片相连，每个换向片接两个元件，因此：S（元件数）＝K（换向片数）Qu＝uQS＝K＝Qu电枢绕组的基本概念y1NSy1NSNSy2y2yy换向器节距：yc

yc=yycyc电枢绕组的基本概念单叠绕组1234单叠绕组（左行）1234单叠绕组实例分析实例分析：

P=2，S=K=16.画出单叠绕组展开图。分别计算线圈的第一节距、合成节距：单叠绕组实例分析11.槽展开2.绕组放置3.安放磁极电刷123456789101112131416152345678910111213141615槽展开绕组放置安放磁极、电刷NSNSττττ+－++－－NSNSττττ1234电枢转向eeee虚槽号元件号换向片号567891011121314单叠绕组小结单叠绕组的并联支路数等于磁极数，也等于电刷的组数。2a=＝2p；为了使正负电刷间引出的电动势最大，电刷应该放在不同支路的交接处，与电动势为零的元件接触；每条支路由不相同的电刷引出，电刷数等于磁极数;由正负电刷引出的电枢电流Ia为各支路电流之和；当元件端接线对称时，电刷的轴线正好位于主极中心线下。上例瞬间单叠绕组的电路图电刷将闭合的电枢绕组分为若干条并联支路单叠绕组与单波绕组单叠绕组：叠绕组并联的支路数多，每条支路中串联元件数少，2a＝2p，适应于较大电流、较低电压的电机。

单波绕组：波绕组并联的支路数少，每条支路中串联元件数多，2a＝2，适用于较高电压、较小电流的电机。3.3空载和负载时直流电机的磁场磁场是电机实现机电能量转换的媒介。直流电机中除主极磁场外，当电枢绕组中有电流流过时，还将会产生电枢磁场。电枢磁场与主磁场的合成形成了电机中的气隙磁场，它直接影响电枢电动势和电磁转矩大小。空载磁场：当电枢电流为零或很小时，由励磁电流单独建立的磁场。空载磁通用Φm表示。Φm＝Φ0＋Φfσ主磁通：经过气隙，同时交链励磁绕组和电枢绕组的磁通，用Φ0表示，它是机电能量转换的桥梁。漏磁通：不经过气隙，仅与励磁绕组交链的磁通，用Φfσ表示。它不参与机电能量转换。主磁场分布：气隙磁密在一个极下按平顶波规律分布。Φm1.空载时直流电机的磁场＋＝励磁电流形成的磁场电枢电流形成的磁场负载时的磁场2.负载时电枢磁动势和电枢反应电枢磁动势：电枢电流产生的磁动势。电枢反应：电枢磁动势对主磁场的影响。直轴（d轴）：主极轴线。dq交轴（q轴）：与直轴正交的轴线。几何中性线：相邻两主极之间的中心线，也就是交轴。物理中性线：电枢圆周上通过圆心和磁通密度为0点的直线。几何中性线物理中性线2.负载时电枢磁动势和电枢反应基本概念：设：电刷位于几何中性线，电枢绕组流过电流ia，则：电枢磁动势只有交轴分量；

电刷位置是电枢表面电流分布的分界线，建立Na和Sa两极电枢磁场。即：当电刷位于几何中性线上时，电枢磁动势是一个交轴磁动势交轴电枢磁动势交轴电枢磁动势设Za为电枢绕组的总导体数，ia为

导体内的电流（支路电流），则一

个极下电枢的安培导体数为：Zaia/2p;这些载流导体所产生的磁动势即是一对极的交轴磁动势。则：一个极下交轴电枢磁动势的幅值

Faq(安/极)为：fa(x)Ba(x)结论：电枢磁动势是一个三角形波，其轴线位置与电刷的轴线位置重合。电枢磁动势波形的位置在空间保持不变。当电刷位于几何中性线上时，电枢磁动势为交轴电枢磁动势。交轴电枢磁密是一个马鞍形波。交轴电枢磁动势交轴电枢反应交轴电枢磁动势产生交轴气隙磁场，并影响到原来气隙磁场的大小和分布，这种影响称为交轴电枢反应。交轴电枢反应：交轴电枢磁动势对主磁场的影响交轴电枢反应b0ba(x)bδ(x)O结论1：每个主极下，主磁场一半被削弱、另一半被加强，交轴电枢反应使气隙磁场bδ发生畸变，物理中性线偏离几何中性线一个α角度。α结论2：对发电机，物理中性线顺着电机的旋转方向偏离几何中性线一个α角度；对电动机，物理中性线逆着电机的旋转方向偏离几何中性线一个α角度。结论3：不计铁心饱和时，主磁场一半被削弱、另一半被加强，去磁作用与助磁作用恰好相等，使得每极总磁通量不变，Φδ＝Φ0。结论4：考虑铁心饱和时，交轴电枢反应的去磁作用大于助磁作用，使得每极总磁通量略有减小，Φδ<Φ0。+++············+++++++++＝＋β·······+++++++bβbβ+++·····++bβbβFaqFaFad直轴电枢磁动势当电刷不在几何中性线上时，电枢反应不仅有交轴分量，还有直轴分量。直轴电枢反应：直轴电枢磁动势对主磁场的影响。直轴电枢反应的作用为：运行状态电刷顺旋转方向移动一个角度电刷逆旋转方向移动一个角度发电机去磁效应助磁效应电动机助磁效应去磁效应直轴电枢反应如若使直轴电枢反应产生助磁作用，则引起换向困难等。所以直流电机的电刷要严格放在交轴位置，避免产生直轴电枢反应。3.4电枢的感应电动势和电磁转矩1.电枢绕组的感应电动势电枢旋转时，电枢导体“切割”气隙磁场，电枢绕组中产生感应电动势。电枢绕组电动势Ea＝电刷两端的电动势＝一条并联支路的合成电动势。每根导体中的感应电动势：1.电枢绕组的感应电动势电枢感应电动势：注意：该公式对发电机和电动机都适用；电枢电动势与每极气隙磁通量和转速成正比；只要有磁通量和转速，电枢内就有电动势。其中，电动势常数：2.电枢的电磁转矩分析思路：直流电机的转矩公式：其中，转矩常数：1.电压方程---发电机情况下电枢总电阻电枢电阻电刷压降3.5直流电机的基本方程注意：Ia=I+If

（并励），Ia=I（他励、串励）3.5直流电机的基本方程1.电压方程---电动机情况下电枢总电阻电枢电阻电刷压降注意：Ia=I-If（并励），Ia=I（他励、串励）发电机：Ea与Ia方向一致，发电机向负载输出电功率。Ia=I+If电动机：Ea与Ia方向相反，Ea为反电动势，电动机从电源吸收电功率。I=Ia+IfIfUEaI+-IaRfRL发电机IfUEaI+-IaRf电动机并励直流电机直流电机的电磁功率直流电动机：从电源吸收的电功率，通过电磁感应作用，转换成轴上的机械功率；直流发电机：原动机克服电磁转矩的制动作用所做的机械功率等于通过电磁感应作用在电枢回路所得到的电功率。电路系统机械系统3.5直流电机的基本方程2.功率方程---发电机情况下P0：克服机械摩擦、风阻、铁心损耗等所需的功率。→励磁铜耗：pCuf=UfIf空载损耗:p0P2=UIP2=UIP1=T1ΩP1=T1Ω直流发电机功率图基本铜耗：pCua=Ia2R电刷损耗：ps=2ΔUsIa3.5直流电机的基本方程2.功率方程---电动机情况下→直流电动机功率图P2=T2ΩP1=UIP2=T2ΩP1=UI励磁铜耗：pCuf=UfIf空载损耗:p0基本铜耗：pCua=Ia2R电刷损耗：ps=2ΔUsIaP1＝Pe＋p0T1Ω＝TeΩ＋T0ΩT1＝Te＋T0制动性质的电磁转矩3.直流发电机的转矩方程TeT1T0n3.直流电动机的转矩方程T2TeT0nPe＝P2＋p0TeΩ＝T2Ω＋T0ΩTe＝T2＋T0驱动性质的电磁转矩旋转电机的运行是可逆的；一台直流电机，既可以作发电机运行，也可以作电动机运行。判别直流电机运

行状态的条件是：

Ea>U（发电机）Ea<U

（电动机）4.直流电机的可逆性3.6直流发电机的运行特性直流发电机的四个基本物理量：U、I、If、n。（n由原动机拖动，保持不变）运行特性：在U、I、If之间，保证其中一个量不变，另外两个物理量之间的函数关系。主要特性：（1）n＝常数，I＝常数，U＝f（If）；空载特性（2）n＝常数，If＝常数，U＝f（I）；外特性（3）n＝常数，U＝常数，If＝f（I）；调节特性（4）n＝常数，U＝常数，η＝f（P2）；效率特性注意：运行特性与电机的励磁方式有关。以下分他励、并励分别介绍。当n=nN，I=0时：U0=f(If)Ea=CenNΦ=U+IaRa=U0U0∝Φ，Φ=f(If)剩磁电压U0r≈(2～4)%UN1.他励直流发电机的空载特性空载特性实质上就是电机的磁化曲线。当n=nN，If=C时：U=f(I)U=Ea-IaRa=CenNΦ-IaRa随着I的增加，有两个因素使端电压U下降：（1）I↗→IaRa↗→U↘（2）I↗→Ia↗→Fa↗→交轴电枢反应↗→去磁效应使Φ↘→U↘IUO1.他励直流发电机的外特性IUOU0UNIN负载变化时，端电压的变化不大，基本上属于恒压的直流电源；由于电枢总电阻很小，他励发电机在额定励磁下发生短路时，短路电流Ik=(20-30)IN，尽量避免。1.他励直流发电机的电压调整率额定电压调整率If0定义：当n=nN，U=UN时：If=f(I)分析：U=Ea-IaRa=CenNΦ-IaRa随着电枢电流I的增加，端电压U有下降的趋势。为了维持U=UN，必须使：If↗→Φ

↗→Ea↗IIfOIfNIN1.他励直流发电机的调整特性不变损耗p0＝机械损耗pΩ＋基本铁耗pFe可变损耗pI＝基本铜耗pCua＋电刷损耗ps

＋励磁铜耗pCuf

＋杂散损耗pΔP2ηOPNηN1.他励直流发电机的效率特性AIf0U0O励磁电阻线U=Ea-IaRa=CenNΦ-IaRaUf=U=RfIfΦ=f(If)IfU0EaI+-IaRfU0r磁化曲线2.并励直流发电机的自励过程并励的励磁是由发电机本身的端电压提供的，而端电压是在励磁电流作用下建立的。原动机带动发电机旋转，主磁极有剩磁，则电枢绕组切割剩磁通产生电流，电流产生磁通与剩磁方向相同，不断使电动势增大，直到达到稳定的平衡工作点A。AIf0U0O励磁电阻线（1）电机必须有剩磁；U0r磁化曲线临界电阻线（2）励磁磁动势的方向必须与剩磁的方向一致；（3）励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。ΦrΦf2.并励直流发电机的自励条件定义：当n=nN，Rf=C时：U=f(I)分析：U=Ea-IaRa=CenNΦ-IaRa与他励发电机比较，随着I的增加，还有第三个因素使端电压U下降：U↘→If↘→Φ↘→Ea↘→U↘↘并励直流发电机：ΔuN≈20％IfUEaI+-IaRfRLUNINIkIUOU0他励并励负载运行时：根据：I=U/RL≈Ea/(Ra+RL)(1)RL↘→I↗→U↘(2)RL↘↘→U↘↘→If↘↘→Ea↘↘→I↘→拐弯(3)短路运行时：U=0，励磁电流为0，电枢短路电流仅由剩磁电动势引起，I=Ik，稳态短路电流不大。2.并励直流发电机的外特性复励：既有并励绕组，又有串励绕组的励磁方式。积复励：串励磁动势与并励磁动势的方向相同。差复励：串励磁动势与并励磁动势的方向相反。IfEaI+-IaUUIOINUN差复励欠复励平复励过复励积复励3.复励直流发电机的外特性工作特性速率特性：n＝f(P2)转矩特性：Te＝f(P2)效率特性：η＝f(P2)机械特性：n=f(Te)电力拖动系统的稳定运行条件备注：运行特性与电动机的励磁方式（并励、串励、他励）有很大的关系，下面依次介绍。3.7直流电动机的运行特性定义：U=UN，If=IfN(Rf=C)；分析：n,Te,η=f(P2)n0n=f(P2)T0Te=f(P2)T2=f(P2)P2Oη=f(P2)1.并励直流电动机的运行特性—工作特性注意：并励励磁回路不允许断开！1.并励直流电动机的运行特性—机械特性I’fTeNTeOnn0RaR’aR”aIf=CRa<R’a<R”an0IfI”fRa=CIf>I’f>I”fTeOnTeN结论：增加电枢回路电阻Ra，机械特性变软，转速下降。增加励磁回路电阻Rf，机械特性变软，转速升高。定义：U=UN，Ia=Is=I；分析：n,Te,η=f(Ia)n=f(Ia)IaOTe=f(Ia)η=f(Ia)2.串励直流电动机的运行特性—工作特性Te,n注意：串励电动机不允许空载运行。定义：U=UN，Ia=Is=I；分析：n=f(Te)n=f(Te)TeOn2.串励直流电动机的运行特性—机械特性结论：随着电磁转矩Te的增加，串励电动机的转速n迅速下降，其机械特性为软特性。串励回路电阻Rs越大，机械特性越软。定义：If=C；分析：n＝f(Te)TeOnU1>UN>U2>U3UNTeNU1U2U3一组平行线3.他励直流电动机的运行特性—机械特性直流电动机机械特性固有特性人为特性电枢串电阻降低电源电压调节励磁电流如果FLASH无画面，则右击鼠标选择播放直流电动机的机械特性总结励磁方式他励(变U)并励(变Ra、Rf)串励(变Rs)主要特点优点1：机械特性硬度不变。优点2：转速可调高、也可调低。缺点：需专用调压直流电源。优点：调速简单、方便。缺点1：能耗大。缺点2：增加Ra只能调低转速，增加Rf只能调高转速。且机械特性会变软。优点：起动转矩大，过载能力强。缺点1：软机械特性。缺点2：轻载时容易飞速。直流电动机的机械特性对比电力拖动系统电动机机械负载电源控制设备4.电力拖动系统的稳定性（1）电力拖动系统的组成4.电力拖动系统的稳定性（2）电力拖动系统稳定性必要条件：电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点，即存在Tem=TL充分条件：在交点的转速以上存在Tem＜TL，而在交点的转速以下存在Tem＞TL。不稳定运行稳定运行有一台17kW、220V的并励电动机，额定转速nN=1450r/min，额定线电流和励磁电流分为IN=95A和IfN=4.3A，电枢电阻R=0.09，试求额定负载时电动机的下列数据：（1）电枢电流和电枢电动势；（2）电磁功率和电磁转矩；（3）输入功率和效率。解：（1）IaN=IN-IfN=95-4.3=90.7AEaN=UN-IaNR-2△Us=220-90.7×0.09-2=209.8V(2)PeN=EaNIaN=209.8×90.7=19028W

TeN=125.3N.m(3)P1N=UI=220×95=20900W例题3-1直流电动机的起动起动的定义起动的方法直流电动机的调速调速的定义调速的方法直流电动机的制动制动的定义制动的方法3.8直流电动机的起动、调速和制动起动过程：

电动机接通电源后，由静止状态加速到稳定运行状态的过程。起动的要求：起动转矩大；起动电流小；满足Tst足够大的条件下，尽量减少Ist起动方法：直接起动；电枢回路串电阻；降低电压起动。1.他励直流电动机的起动tOnnN全压起动：起动电流太大将会对电机造成一定影响；只适应与小型直流电机的起动。直接起动Ist太大，须限制Ist=(1.5~2)IN限制Ist的方法有：降压起动；电枢回路串电阻起动。1.直流电动机的起动--直接起动电枢回路串电阻Rst起动时，使得起动电流为：Rst1k1Rst2k2Rst3k3U+-k3k2k11.直流电动机的起动—电枢回路串变阻器特点：可以有效抑制起动电流Ist=U/(Ra+Rst)；需要附加起动设备产生额外的电阻损耗；适应于小容量并励电动机电枢回路串电阻机械特性1.直流电动机的起动--—电枢回路串变阻器需要可调压的直流电源；起动过程:先建立励磁,再给电枢加低压,并随转速逐渐加大U。

特点：设备投资较大，但起动平稳，起动过程能量损耗小。nT0TN1.直流电动机的起动—降压起动调速：负载不变情况下的速度改变。调速方法：

电枢控制：改变电压，电枢串电阻；磁场控制：改变励磁电流。调速要求：

调速范围：D=nmax/nmin；平滑性；经济性；调速设备简单、可靠、操作方便。2.直流电动机转速的调节注意：调速前后，电动机工作在不同的机械特性上，如果机械特性不变，因负载变化而引起转速的变化，则不能称为调速。tOnn1t1nNnTemTLRan0nNA0A’Bn1Ra+Rs1未串电阻时的工作点串电阻Rs1后,工作点由A→A’→B2.直流电机调速--电枢回路串电阻调速优点：调速设备简单、操作方便，转速可连续调节。缺点：耗能，只能调低转速，轻载时调速范围不大。调速过程电流变化曲线调速前、后电流不变调速过程转速变化曲线tt=0n1nNIaNianian结论：带恒转矩负载时,串电阻越大,转速越低。2.电枢回路串电阻调速—机械特性Te=CTΦIa优点操作方便；转速可上、下连续调节；节能；机械特性硬度不变。缺点调速设备复杂，价格高。TeOnU1>UN>U2>U3UNTeNU1U2U32.直流电机调速—调压调速备注：降压调速过程与电枢串电阻调速过程很相似，调速过程中转速和电枢电流（或转矩）随时间变化的曲线也相似。优点：调速设备简单，操作方便、控制灵活，转速可连续调节，节能，效率高。缺点：机械特性变软，只能调高转速，有“飞车”的危险。If2n0If1If3If1>If2>If3TeOnTeNnnNn1IaNIa1iatOTe=CTΦIa2.直流电机调速—调励磁电流调速n01n02注意：磁场越弱，转速越高。因此电机运行时励磁回路不能开路。Rs1TeOnRs2Rs3Rs1<Rs2<Rs3TLU1TeOnU2U3U1>U2>U3TL调速方式主要优点主要缺点改变Rs简单只能调低转速改变U转速可调低、可调高复杂串励电动机的调速某台他励直流电动机，额定功率PN=22kW,额定电压UN=220V，额定电流IN=115A,额定转速nN=1500r/min,电枢回路总电阻Ra=0.1欧姆，忽略空载转矩T0,电动机带额定负载运行时，要求把转速降到1000r/min，计算：（1）采用电枢串电阻调速调速需串入的电阻值；（2）采用降低电源电压调速需把电源电压降到多少；（3）上述两种调速情况下，电动机的输入功率与输出功率。例题分析例题分析例题分析

1）电动运转状态——电动机转矩的方向与转速的方向相同，此时电网向电动机输入电能，转化为机械能。2）制动运转状态——电动机转矩与转速的方向相反，此时，电动机吸收机械能转化为电能。3.直流电动机的制动制动：从某一稳定转速开始减速到停止或限制位能负载下降速度的一种运行过程。电动机制动的目的：停车；限速；电动机制动的方法有：机械制动；电磁制动。电磁制动：让电动机产生一个与旋转方向相反的电磁力矩来实现制动。电磁制动分类：能耗制动；回馈制动；反接制动。3.直流电动机的制动电动状态能耗制动+-+-3.直流电动机的制动—能耗制动电动机状态工作点制动瞬间工作点制动过程工作段电动机拖动反抗性负载，电机停转。若电动机带位能性负载,稳定工作点3.直流电动机的制动—能耗制动1、电压反接制动电枢反接的反接制动电路图Ia为负值，T为负值，T与n反向。一般用于反抗性负载。3.直流电动机的制动—反接制动工作点变化为：

1、电压反接制动机械特性3.直流电动机的制动—反接制动3.直流电动机的制动—反接制动2、倒拉反转反接制动倒拉反转反接制动时的机械特性方程就是电动状态时电枢串电阻时的人为特性方程倒拉反转反接制动只适用于位能性恒转矩负载。由于串入电阻很大，所以：电枢回路串入大电阻后特性曲线正向电动状态提升重物(A点)负载作用下电机反向旋转(下放重物)电机以稳定的转速下放重物D点3.直流电动机的制动—反接制动2.倒拉反转反接制动机械特性电动状态下运行的电动机，在某种条件下会出现n>n0

情况，此时Ea>U，Ia反向,Tem反向，由驱动变为制动。从能量方向看，电机处于发电状态——回馈制动状态。回馈制动时由于有功功率回馈到电网，因此与能耗和反接制动相比，回馈制动是比较经济的。3.直流电动机的制动—回馈制动3.直流电动机的制动—回馈制动发生在动态过程中的回馈制动过程有以下两种情况1）降压调速时产生的回馈制动；2）增磁调速时产生的回馈制动降压调速时产生的回馈制动增磁调速时产生的回馈制动4.直流电动机反转方法：

改变气隙磁通；改变电路的电枢流方向。实质：通过改变电磁转矩的方向，从而使电机反转。其中，电枢电压反接使电枢电流反向从而改变电机转速方向比较常见。换向的概念

电枢旋转时，被电刷短路的元件从短路开始到短路结束，从一条支路转换到另一条支路，电流改变了方向。

换向元件中电流的这种变化过程，称为换向过程；

从换向开始到换向结束所需时间，称为换向周期。

换向不利会产生换向火花，损坏直流电机。3.9直流电机的换向1.电流的换向过程元件1从电刷A右边转到左边，电流方向改变。1′·······1········NSA1′·······1·SNA1.电流的换向过程设电刷宽度等于换向片宽度12vkia2ia换向开始t=012vkiai1i22ia正在换向t=(0～Tk)2iaia12vk2ia换向结束

t=Tk直线换向如果换向元件中电势为零，则在被电刷短路的闭合回路中不会有环流。换向元件中的电流由电刷与相邻两换向片的接触面积决定。变化曲线是一条直线，称为直线换向。换向周期TK：即一元件被电刷短路开始到短路完毕所经历的时间。iTki+ia-iat0理想换向（直线换向）即换向元件中感应电动势为零。换向元件中的感应电势（1）电抗电势er

换向元件中由于换向电流的变化所引起的自感电势和互感电势之和，称为电抗电势。Lr：换向元件的电抗系数，包括自感和互感er的平均值：设电刷宽度bs等于换向片宽度bk，换向片数为K，则：换向元件中的感应电势电抗电势的特点：

电机负载越重或转速越高，电抗电势越大。

电抗电势的方向阻止换向电流的变化，因此er的方向必与换向前的元件电流ia的方向一致。

换向元件所处的几何中线处，主磁场几乎为零；电枢反应磁势所产生的磁通Φa正好穿过换向元件。电枢旋转时，换向元件切割Φa

所生电势ea称为旋转电势。ΦaeaNSner（2）旋转电势换向元件中的感应电势换向元件中的感应电势旋转电势的特点：

设换向元件匝数为Wk，电枢反应磁势在换向元件处所生的磁密为Ba，则ea的平均值：

，负载越重或者转速越高，旋转电势也越大。

根据右手定则，ea的方向总是与换向前元件中的电流方向相同，ea与er方向一致，也是阻碍换向的。电刷下产生火花的原因换向元件中存在两个方向相同的电势er和ea，合成电势：合成电势在换向元件闭合回路中产生的环流：由闭合转为断开时，由ik建立的电磁能量以火花的形式释放出来。tiik电枢换向器NS电枢绕组与换向片焊接电枢绕组电动机工作原理演示2.改善换向的方法

由于附加换向电流ik的存在，引起电磁性换向火花。所以，消除换向火花的措施有：1、增大Rb

：选用合适的电刷，改善环境促使氧化膜的形成。2、减小∑e

：安装换向磁极、移刷等。其中最有效的办法是安装换向极。2.改善换向的方法安装换向极：抵消电枢反应磁势，使ea＝0换向极磁势建立Bk，产生ek，使合成感应电动势为0换向极极性的确定：+-------+++++nNkSk电动机发电机X..Xerekerek对发电机对电动机NS安装换向极的要求

换向极应装在几何中性线上;

换向极的极性使产生的Bk方向与电枢反应磁势的方向一致。

换向极绕组必须与电枢绕组串联，使在任何时候，ek＝-er。加换向极后的结构图3.环火及其防止措施

电位差火花与换向火花连成一片，构成环火。

防止环火的措施：在主磁极的极靴装补偿绕组，并与电枢绕组串联，产生的磁势方向与电枢反应磁势相反。

电枢反应使气隙磁场发生畸变，使处于处的元件的感应电势增大。当片间电压Uk超过一定值时，换向片间产生火花，称为电位差火花。思考换向极绕组应与电枢绕组相串联；补偿绕组应与电枢绕组相串联；励磁绕组与电枢绕组如何联接？课堂练习1.直流电机电枢绕组导体中流过的电流是（）。(A)直流电流(B)交流电流(C)脉动的直流电流(D)无法确定答案：B课堂练习2.他励直流电动机带恒转矩负载运行在额定状态下，现减小励磁电流，则电动机转速将（）。(A)升高(B)降低(C)不变(D)先升高后降低答案：A课堂练习3.并励直流发电机的额定输出功率可表达为（）。答案：A课堂练习4.一台他励直流发电机转速下降10%，而励磁电流和电枢电流均不变，则（）。(A)电枢电势下降10%(B)电磁转矩下降10%(C)电枢电势和电磁转矩都下降10%(D)电枢电势和电磁转矩都不变答案：A5.一台并励直流电动机，运行在额定电压下，则当电枢电流增大时，电磁转矩将

。A增大；B减小；C不变；D先增大后减小答案：A课堂练习110V课堂练习130发电机：Ea=U+IaR+2ΔUs=U+IaRaIa=I+If（并励），Ia=I（他励、串励）电动机：U=Ea+IaR+2ΔUs=Ea+IaRaIa=I-If（并励），Ia=I（他励、串励）直流电机稳态电压方程式同学们再见！

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电气工程系第4章交流电机理论的共同问题4.1交流绕组的构成原则和分类4.2三相双层绕组4.3三相单层绕组4.4气隙磁场正旋分布时交流绕组的感应电动势4.5感应电动势中的高次谐波4.6通有正旋电流时单相绕组的磁动势4.7通有对称三相电流时三相绕组的磁动势4.8三相交流绕组所产生的气隙磁场和相应电抗4.9交流电机的电磁转矩

交流电机概述交流电机：交流电能↔机械能旋转磁场，其转速为固定值，称为同步转速感应电机，或异步电机同步电机交流电机结构定子：同步电机与异步电机结构几乎完全相同铁心三相交流绕组机壳、机座等如果FLASH无画面，则右击鼠标选择播放交流电机三相交流绕组感应电动势脉振磁动势旋转磁动势本章学习重点及思路交流绕组的构成原则：电动势和磁动势的势波形要尽量接近正弦波，谐波含量要尽量小；三相绕组的电动势、磁动势要对称，电阻、电抗要平衡；绕组利用率要高。在绕组用铜量一定时，要获得较大的基波电动势和磁动势；在电动势、磁动势要求一定时，用铜量要节省，铜耗要小；绝缘可靠，机械强度高，散热条件好，制造方便。4.1交流绕组的构成原则和分类交流绕组的分类：按绕法分类：叠绕组、波绕组按槽内层数分类：单层绕组、双层绕组按相数分类：单相绕组、三相绕组、多相绕组按每极每相槽数分类：整数槽绕组、分数槽绕组4.1交流绕组的构成原则和分类A相轴CABZYXB相轴C相轴ABC三相交流绕组模型4.2三相双层绕组节距y1=τ：整距线圈节距y1<τ：短距线圈节距y1>τ：长距线圈叠绕组线圈波绕组线圈y1y1三相交流绕组的线圈多匝线圈单匝线圈散嵌线圈成型线圈叠绕组线圈→1个线圈

(Nc匝)→1个线圈组

(q个线圈)→

1相绕组

(2p个线圈组)→单匝线圈

(2根导体)1根导体AXNc=4q=32p=21相绕组总匝数＝2p×q×Nc极相组三相交流绕组构成相数：m=3槽数：Q=36极数：2p=4极距：τ=Q/2p=9（槽）每极每相槽数：q=Q/2mp=τ/m=3（槽）机械角度：实际几何角度电角度：电角度=p×机械角度槽距机械角度：α0=360°/Q=10°槽距电角度：α=p×360°/Q=20°三相绕组的基本概念相带：每极下每相所占的区域。将360度圆周分成六等分，每等分占60度，称为60度相带。这种分法可以保证三相感应电动势对称，且合成电动势较大，应用较广。将360度圆周分成三等分，每等分占120度，称为120度相带，但这种分法获得的电动势较小，不常用。槽电动势星形图：把电枢上各槽内导体感应电动势用矢量表示，所构成的星状图。三相绕组的基本概念1.槽电动势星形图和相带划分以三相、四级、36槽的定子为例：分析：每极每相槽数：3相邻两槽间的电角度为20°（相邻两槽中导体感应电动势的相位差）60°相带绕组，对应的槽电动势星形图如图所示：三相四极，采用双层叠绕组形式，定子槽数为36，并联支路数a=1.其绕组展开图绘制过程如下：1、计算极距、每极每相槽数、槽距角：2.三相双层叠绕组相带槽号极

对ABCXYZ1,2,34,5,67,8,910,11,1213,14,1516,17,1819,20,2122,23,2425,26,2728,29,3031,32,3334,35,36第一对极下（1槽~18槽）第二对极下（19槽~36槽）分极、分相：双层叠绕组60°相带排列表如下：2.三相双层叠绕组画出A相绕组展开图：1357911131517192123252729313335123101112192021282930双层叠绕组的A绕组2.三相双层叠绕组A相绕组不同的连接方式组成不同的等效电路2.三相双层叠绕组单层绕组每槽只有一个线圈边，整个绕组线圈总数等于总槽数的1/2。单层绕组常用在10KW以下的小型交流电机中。单层绕组包括交叉式、同心式和链式绕组。4.3三相单层绕组123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536AXA相绕组的连接顺序为：A-2-10-3-11-19-12-20-28-21-29-1-30-X4.3三相单层绕组—交叉式绕组交叉式绕组由不同节距的线圈组成，主要用于q为奇数的四极或六极三相小型感应电动机的定子中。123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536AZBCXYA相绕组的连接顺序为：A-1-12-2-11-3-10-19-30-20-29-21-28-X4.3三相单层绕组—同心式绕组同心式绕组由不同节距的线圈组成，主要用于两极的小型感应电机中。123456789101112131415161718192021222324AX4.3三相单层绕组—链式绕组链式绕组的线圈具有相同的节距，且恒为奇数，一般用在每极每相槽数为偶数的四极、六极感应电动机中。集中式绕组:集中式绕组一般仅有一个或几个矩形框线圈组成。绕制后用纱带包扎定型，再经浸漆烘干处理后嵌装在凸磁极的铁心上；分布式绕组：采用分布式绕组的电动机定子没有凸性的极掌，每个磁极都是由一个或几个线圈按照一定的规律嵌装布线组成线圈组。集中式绕组和分布式绕组集中绕组的电动势EE/3E/3E/3合成电动势小于E分布绕组的电动势说明：分布绕组虽然发出的电压小一些，但可以抑制谐波电动势，使得发出的电压接近正弦波。集中式绕组和分布式绕组节距y1=9的单层整距绕组×××213456897213456897NS123456789101112131415161718（个槽）整距绕组和短距绕组节距y1=8的单层短距绕组213213NS1234567891011121314151617181整距绕组和短距绕组EE2EEE<2E整距线圈的感应电动势短距线圈的感应电动势红线所示为整个线圈的感应电动势说明：采用短距可以消除感应电动势中的指定次谐波。E——线圈一条边的感应电动势。整距绕组和短距绕组主要内容：正弦分布的气隙磁场一根导体的感应电动势单匝整距线圈的感应电动势一个整距线圈的感应电动势（Nc匝）一个短距线圈的感应电动势（y1<τ）一个短距线圈组的感应电动势（q个线圈）一相绕组的感应电动势（2p个线圈组）三相绕组的感应电动势4.4气隙磁场正弦分布时交流绕组的感应电动势重点，记忆1.导体中的基波感应电动势4.4气隙磁场正弦分布时交流绕组的感应电动势设主极磁场在气隙内按正弦规律分布，则：Oωt360°180°e1极对数123同步转速300015001000f=50Hz同步转速Oωt360°180°e1bOαπ2πB1Bav一根导体电动势的有效值E”1·y1=τE”1·E’1·E’1·-E”1·Ec1·NS一个整距线圈如果有Nc匝：2.整距线圈的感应电动势E”1·y1<τE”1·E’1·E’1·NS一个短距线圈如果有Nc匝：-E”1·Ec1·基波节距因数3.短距线圈的感应电动势集中线圈q个线圈分布线圈q个线圈α4.线圈组的感应电动势当q个线圈组成分布绕组例如q=3,相量图如右图所示：RRR4.线圈组的感应电动势基波分布因数基波绕组因数一个线圈组有qNC匝：一相绕组每支路有N匝：双层绕组：N=2pqNC/a单层绕组：N=pqNC/a(N为一相绕组的总串联匝数)5.相电动势三角形联结：星形联结：变压器相电动势：交流电机相电动势：符号含义符号含义变压器N1一相绕组的实际匝数Φm主磁通幅值交流电机Nkw1一相绕组的等效匝数Φ1每极磁通量交流电机与变压器相电动势的区别和联系同步电机的主极磁场气隙中不一定是正弦分布，此时绕组中感应电动势除了有基波电动势外，还有一系列高次谐波电动势。1.高次谐波电动势2.高次谐波的危害3.高次谐波的抑制4.5感应电动势中的高次谐波αbOb1bb3b51.高次谐波电动势相电动势：线电动势：Δ连接：Ｙ连接：abcEa3·Eb3·Ec3·I3Δ·交流发电机一般采用1.高次谐波电动势使发电机的电动势波形变坏，影响供电质量；使发电机附加损耗增加，效率降低，温升增高；使感应电动机产生有害的附加转矩和损耗；对附近的通讯线路产生电磁干扰；可能引起输电线路的过电压。2.高次谐波的危害改善主极磁场分布：使磁极磁场沿电枢表面尽量呈正弦波规律分布；发电机三相绕组采用Ｙ连接；采用短距绕组；采用分布绕组。3.高次谐波的抑制为了兼顾削弱5次和7次谐波电动势，一般取：y1≈5τ/6短距绕组削弱高次谐波kpνy1/τν18/95/64/5110.9850.9660.951510.6430.25907-1-0.3420.2590.588短距绕组削弱高次谐波kdνqν1234110.9660.960.958510.2590.2170.20571-0.259-0.177-0.158分布绕组削弱高次谐波4.6通有正弦电流时单相绕组的磁动势基本原理：绕组中流过电流，产生磁动势分析方法（整距）线圈磁动势分布绕组磁动势单相（短距分布）绕组磁动势为便于分析所作的假设1、线圈磁动势通有单相交流电的单匝线圈（整距）定子取某一时刻进行研究电流流向线圈所产生的磁场磁场的极数:2极定子的磁极性ti定子1、线圈磁动势气隙磁动势分析沿任意一条磁力线,应用磁路基尔霍夫定律定子展开时的气隙磁动势分布1、线圈磁动势磁场极数:2p=4包围电流数气隙磁动势大小用相电流表示串联总匝数N气隙磁动势1、线圈磁动势矩形波的分解基波磁动势谐波

谐波磁动势可以通过采取措施对其进行抑制,故今后将不再考虑谐波磁动势磁场与电流的关系该磁场只与电流位置(分布)有关,与哪几个导体构成一个线圈无关.有时为了研究方便,可认为A1与X2为一个线圈.2、分布绕组的磁动势—双层分布短距绕组的电流分布三相双层叠绕组,2p=4,q=3电流流向一致绕组分解电流流出单层整距分布绕组(磁动势大小)③双层分布短距绕组_磁动势合成3、单相绕组的磁动势即短距分布绕组时的磁动势瞬时方程幅值通有正弦电流时单相绕组的磁动势性质：单相绕组的基波磁动势为脉振磁动势，其脉振频率取决于电流的频率。不同瞬间时单相绕组的基波脉振磁动势波形图如下：

3、单相绕组的磁动势4.7通有对称三相电流时的三相绕组的磁动势对称三相电流统一坐标下的三个单相基波磁动势方程1、三相绕组的基波合成磁动势幅值瞬时方程基波合成磁动势的分析不同时刻1、三相绕组的基波合成磁动势1、三相绕组的基波合成磁动势5、基波合成磁动势的推进速度波峰处电角速度转速旋转一周对应电角度同步转速每秒钟转过的电角度f1磁动势的转向iAiBt=0°t=120°1、三相绕组的基波合成磁动势用一个三相单层整距集中绕组代替一个三相双层短距分布绕组，有效匝数Nkw1总结三相绕组基波合成磁动势为性质：是一个沿着气隙圆周连续推移的旋转磁动势波。转速:方向：取决于交流电源的相序。

1、三相绕组的基波合成磁动势图解旋转磁动势2、旋转磁动势与脉振磁动势的关系由A相磁动势方程分解正向旋转磁动势反向旋转磁动势三相不对称时的合成磁动势幅值可能是变化的旋转速度不一定恒定3、三相合成磁动势中的高次谐波磁动势方程ν=3k,k=1、3、5…时（对应ν=3、9、15），fν=0ν=7、13、19时ν=5、11、17时4、三相合成磁动势的波形1、叠加法2、直接作图法4、三相合成磁动势的波形1、叠加法2、直接作图法5、两相系统的基波合成磁动势两相绕组中通两相电流时

AXYB⊙⊙旋转磁动势4.8三相交流绕组所产生的气隙磁场和相应电抗1、三相交流绕组所产生的气隙磁场2、交流绕组的气隙电抗4.9交流电机的电磁转矩1、电磁转矩不等于零的一个准则定转子极数必须相等2、电磁转矩公式δ称为转矩角3、产生恒电磁转矩的条件定子磁动势和气隙合成磁动势的幅值及夹角都为恒定。同学们再见！

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电气工程系第5章感应电机5.1三相感应电机的结构和运行状态5.2三相感应电动机的磁动势和磁场5.3三相感应电动机的电压方程和等效电路5.4三相感应电动机的功率方程和转矩方程5.5笼型转子的极数、相数和参数的归算5.6三相感应电动机参数的测定5.7三相感应电动机的转矩-转差率特性5.8谐波磁场对三相感应电动机转矩-转差率特性的影响5.9三相感应电动机的工作特性第5章感应电机5.10三相感应电动机的起动，深槽和双笼电动机5.11三相感应电动机的调速5.12三相感应电动机在定子电压不对称时的运行5.13单相感应电动机5.14三相感应电动机转子电路不对称时的运行5.15转子一相断线时，三相感应电动机的运行5.16三相感应发电机和感应电动机的制动，直线感应电动机感应电机一般做为电动机使用，是将交流电能转换为机械能的一种旋转装置。其作用是作为原动机拖动生产机械。感应电机的优点:结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高和具有适用的工作特征。感应电机的缺点:功率因数较差。运行时，必须从电网里吸收落后性的无功功率，它的功率因数总是小于１，需对功率因数进行补偿。不能实现较广范围的平滑调速（变频器）5.1三相感应电机的结构和运行状态异步电动机定子绕组定子铁心转子机座笼型转子铁心转轴转子绕组绕线型定子1.感应电机的结构—组成感应电机1.感应电机的结构—认识感应电机1.感应电机的结构—定子机座1.感应电机的结构—定子定子铁心和定子绕组1.感应电机的结构—定子端盖圆底槽定子铁心冲片1.感应电机的结构—定子根据线圈绕制的形状与嵌装布线方式不同，可分为集中式和分布式两类。集中式绕组的绕制和嵌装比较简单，但效率较低，运行性能也差。目前的交流电动机定子绝大部分都是应用分布式绕组。

1.感应电机的结构—定子绕组局部放大笼型和绕线型转子铁心1.感应电机的结构—定子绕组1.感应电机的结构—笼型转子绕组笼型绕组是一个自行封闭的短路绕组，它由插入每个转子槽中的导条和两端的环形端环构成，如果去掉铁芯，整个绕组形如一个“圆笼”，因此，称为笼形绕组。为节约用铜和提高生产效率，小型笼型电机一般都用铸铝转子；对中、大型电机，由于铸铝质量不容易保证，故采用铜条插入转子槽内、再用两端焊上端环的结构。

端环风叶铁心绕组滑环轴承绕线型转子通过滑环（集电环）把三相绕组引出。1.感应电机的结构—绕线型转子绕组笼型绕组是一个自行封闭的短路绕组。绕线型绕组属于三相交流绕组，三个首端通过集电环和电刷引出到外部电路，用于接电阻等器件，并最终在电机外部短接。1.感应电机的结构电生磁磁生电电磁力U2U1W2V1W1V2n2.感应电机的运行状态—工作原理2.感应电机的运行状态—工作原理旋转磁场的转速ns与转子转速n之差称为转速差；转速差Δn与同步转速ns的比值称为转差率，用s表示。转差率是表征感应电机运行状态的一个基本变量。按照转差率的正负和大小，感应电机有电动机、发电机和电磁制动三种运行状态2.感应电机的运行状态—转差率2.感应电机的运行状态—运行状态额定功率PN

(kW)

：额定运行时轴端输出的机械功率；额定电压UN

(V)

：额定运行时定子绕组的线电压；额定电流IN(A)：额定电压下运行，输出功率为额定值时，定子绕组的线电流；额定频率fN

(Hz)：定子的电源频率；额定转速nN(r/min)

：额定运行时转子的转速。例5-13.额定值3.额定值求四极电机转速分别等于0,1452,1500,1548r/min时的转差率.同步转速ns=1500r/minns1500010转差率计算笼型和绕线型异步电机结构区别异步电机工作原理异步电机额定值123课堂思考空载运行时，定子磁动势基本上就是产生气隙主磁场的激磁磁动势，定子电流就近似等于激磁电流。转子转速→ns，转子电流I2≈0；5.2三相感应电动机的磁动势和磁场1、空载运行时电动机内的磁动势和磁场感应电机中主磁通所经过的磁路1.空载运行时电动机内的磁动势和磁场端部漏磁槽漏磁1.空载运行时电动机内的磁动势和磁场空载时，气隙中的主磁场以同步转速旋转，主磁通将在定子每相绕组中感生电动势，其有效值为：假设磁路为线性，若主磁路的磁化曲线用一条线性化的磁化曲线来代替，则主磁通将与激磁电流成正比；于是可认为E1与磁化电流Im之间具有下列关系：激磁阻抗Zm（表征主磁路电抗和铁耗的综合参数）激磁电抗Xm激磁电阻Rm2.空载运行电压方程和等效电路定子漏磁通F1s在定子绕组中产生的感应电动势为定子漏感电动势E1s，由于漏磁通走的磁路主要是气隙，故它基本不受磁饱和影响，只与定子电流I0成正比，与变压器分析相似，将其看成定子电流I0在定子漏电抗x1S上的压降，则有：所以，空载时，定子一相电路的电压方程为

2.空载运行电压方程和等效电路定子绕组的漏阻抗。异步电机的激磁阻抗模拟铁芯铁耗的激磁电阻激磁电抗，表征铁芯线圈磁化性能的一个等效电抗定子一相绕组的漏磁电抗（定子漏抗）2.空载运行电压方程和等效电路2.空载运行电压方程和等效电路异步电动机的电磁关系与变压器相似，其差别如下：1）主磁场性质不同：异步电动机为旋转磁场，变压器为脉振磁场.4）由于存在气隙,异步电动机漏抗较变压器的大.5)异步电动机通常采用短距和分布绕组,计算时需考虑绕组系数,变压器则为整距集中绕组,可认为绕组系数为1.感应电机电磁关系与变压器电磁关系感应电机的负载运行:当电动机带上负载时，电机的转速将从空载转速nS,下降到转速n,定子磁场切割转子绕组,转子绕组上将产生三相感应电动势和电流。转子电动势和电流相序:若定子旋转磁场为正向旋转（即从A→B→C相），则转子感应电动势和电流的相序是正相序。转子磁动势的转向:转子绕组流过三相或多相对称电流时产生圆形旋转磁动势F2

。幅值3.负载运行时转子和定子的磁动势及磁场当电动机带上负载时，转子感应电动势和电流的频率f2应为转子电流产生的旋转磁动势F2

相对于转子的转速为n2：3.负载运行时转子和定子的磁动势及磁场转子本身又以转速n在旋转，因此从定子侧观察时，F2在空间的转速应为：（定、转子磁动势保持相对静止是产生恒定电磁转矩的必要条件）定、转子磁动势之间的速度关系为：3.负载运行时转子和定子的磁动势及磁场转子磁动势波F2气隙磁场Bm转子转子磁动势与气隙磁场在空间的相对位置3.负载运行时转子和定子的磁动势及磁场三相绕线型转子的转子磁动势的空间相位关系如图三相绕线型转子的转子磁动势的空间相位关系如图负载运行磁动势平衡方程：负载时，定子基波旋转磁动势F1幅值为式中，I1为定子绕组每相电流有效值，N1为定子一相绕组串联匝数，kw1为定子的基波绕组系数。3.负载运行时转子和定子的磁动势及磁场负载时，在转子三相对称感应电动势作用下，又会在转子三相绕组中产生对称的转子电流I2，从而产生合成的转子基波旋转磁动势F2，其幅值为：式中，I2为转子绕组每相电流有效值，N2为转子一相绕组串联匝数，kw2为转子的基波绕组系数。气隙中合成磁动势为：3.负载运行时转子和定子的磁动势及磁场负载时转子磁动势的基波对气隙主磁场的影响，称为转子反应。为了使得气隙主磁场保持不变：定子磁动势F1包含两部分：一部分是用来产生主磁通的分量Fm；另一部分是与F2大小相等、方向相反的以抵消转子磁动势对主磁通影响的分量－F2。改写3.负载运行时转子和定子的磁动势及磁场其中，3.负载运行时转子和定子的磁动势及磁场定子转子定子绕组内转子绕组内3.负载运行时转子和定子的磁动势及磁场1.定子侧电压方程5.3感应电动机的电压方程和等效电路2.转子侧电压方程5.3感应电动机的电压方程和等效电路根据定转子电压方程关系，得出感应电动机定、转子耦合电路图：3.等效电路根据定转子电压方程关系，得出感应电动机定、转子耦合电路图：3.等效电路用静止的转子代替旋转的转子使定、转子电路的频率相等归算原则：归算前后磁动势的大小和相位不变。如果要保持磁动势的大小和相位不变，必须保证归算前后转子电流的大小和相位不变。归算前、后转子电流分别为：归算前归算后3.等效电路—频率归算归算前后转子电流的大小和相位归算前后，转子电流的大小和相位均未改变，磁动势不变。3.等效电路—频率归算归算后转子电阻R2变为：

的物理意义：等效总的机械功率的等效电阻。转子转动后定、转子的电路图以及经过频率归算以后的定、转子的电路图为：

3.等效电路—频率归算3.等效电路—频率归算—等效电路用一个相数为m1、匝数为N1kw1的绕组，代替原来的转子绕组（转子绕组原来的相数为m2，匝数为N2kw2）。绕组归算原则：保持归算前后电动机磁动势平衡关系不变，即F2的大小以及与F1之间的空间位置不变。归算前、后转子电动势变化：折算前折算后3.等效电路—绕组归算折算前、后转子电流变化：定、转子电流之间存在（磁动势平衡方程）3.等效电路—绕组归算归算前、后转子阻抗的变化：频率和绕组归算后异步电动机的等效电路如图：3.等效电路—绕组归算3.等效电路—绕组归算—等效电路频率和绕组折算后的基本方程为：3.等效电路—归算后基本方程异步电动机相量图如下图：3.等效电路—T型等效电路与向量图异步电动机相量图