第二章三相異步電動(dòng)機(jī) 電拖胡幸鳴

1、第四章 三相異步電動(dòng)機(jī),電氣工程系 胡幸鳴,異步電機(jī),同步電機(jī),異步發(fā)電機(jī),異步電動(dòng)機(jī),三相異步電動(dòng)機(jī),三相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)；還具有較高的運(yùn)行效率和較好的工作特性、從空載到滿載范圍內(nèi)接近恒速運(yùn)行，能滿足各行各業(yè)大多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械的傳動(dòng)要求。異步電動(dòng)機(jī)還便于派生成各種專用、特殊要求的形式，以適應(yīng)不同生產(chǎn)條件的需要。,第四章 三相異步電動(dòng)機(jī),交流旋轉(zhuǎn)電機(jī),轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速相等,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與磁

2、場(chǎng)轉(zhuǎn)速不相等,,與直流電機(jī)的靜止磁場(chǎng)不同，都是旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。,,,單相異步電動(dòng)機(jī),用于家用電器和醫(yī)療儀器中,,用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)等特殊場(chǎng)合,在各種電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用最廣、需要量最大。工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)機(jī)械化、交通運(yùn)輸、國(guó)防工業(yè)等電力拖動(dòng)裝置中，有90%采用三相異步電動(dòng)機(jī)。,,初識(shí)交流電動(dòng)機(jī),Y、Y2系列三相異步電動(dòng)機(jī),,,,,,,,洗衣機(jī)電機(jī),吸油煙機(jī)電機(jī),Z3050鉆床,,,三相異 步電動(dòng) 機(jī),異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用舉例,,,單相異 步電動(dòng) 機(jī),第

3、四章 三相異步電動(dòng)機(jī),,,本章先敘述三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)；再根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)與變壓器的基本電磁關(guān)系有許多相似之處，在沿用變壓器的分析方法敘述異步電動(dòng)機(jī)(在本章及以后章節(jié)中，由于習(xí)慣用法，異步電動(dòng)機(jī)就是指三相異步電動(dòng)機(jī))的運(yùn)行時(shí)又注意異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)、機(jī)械功率和電磁轉(zhuǎn)矩等特殊性。對(duì)于單相異步電動(dòng)機(jī)及同步電機(jī)，將在第六章中加以闡述。,異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須從電網(wǎng)吸取感性無(wú)功功率以建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使電網(wǎng)的功率因數(shù)變壞，而且

4、運(yùn)行時(shí)受電網(wǎng)電壓波動(dòng)影響較大；另外，異步電動(dòng)機(jī)的與調(diào)速性能都要遜色于直流電動(dòng)機(jī)，不過(guò)隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，起動(dòng)性能、調(diào)速性能等已可與直流電動(dòng)機(jī)媲美。,第一節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的 基本工作原理和結(jié)構(gòu),一、交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),三相交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是在三相對(duì)稱繞組中通以三相對(duì)稱電流而產(chǎn)生的。,,為了簡(jiǎn)化分析，可以用軸線互差120°電角度的三個(gè)線圈來(lái)代表，線圈的首端

5、分別為U1、V1、W1，尾端分別為U2、V2、W2,,,規(guī)定電流為正時(shí)，電流從線圈的首端流入（ “×”表示），從線圈的尾端流出（ “?”表示）；電流為負(fù)值時(shí)則方向相反，即尾入首出。,,（一）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生,磁勢(shì),電流產(chǎn)生磁勢(shì)(按右手螺旋定則分析)。分析時(shí)磁勢(shì)用箭頭表示方向。導(dǎo)體中電流用●和X表示方向。如圖所示。,電流流進(jìn),電流流出,（一）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生,磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)示意圖,（一）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生,t1時(shí)刻,t2時(shí)刻,（一）旋轉(zhuǎn)磁

6、場(chǎng)的產(chǎn)生,t4時(shí)刻,t3時(shí)刻,（一）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生,t6時(shí)刻,t5時(shí)刻,（一）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生,,結(jié)論：電流經(jīng)過(guò)一個(gè)周期的變化時(shí)，磁場(chǎng)也沿著順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)一周，即在空間旋轉(zhuǎn)的角度為360°。,,異步電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)和對(duì)應(yīng) 的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速關(guān)系,※旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1＝,一、交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),結(jié)論：三相基波合成磁場(chǎng)具有如下特點(diǎn)：性質(zhì)：三相基波合成磁場(chǎng)其軸線在空間是旋轉(zhuǎn)的，故稱旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 轉(zhuǎn)向：當(dāng)某相電流達(dá)到最大值時(shí)

7、，合成磁場(chǎng)的矢量就轉(zhuǎn)到該相軸方向，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向由電流相序決定。若要改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向，將三相電源進(jìn)線中的任意兩相對(duì)調(diào)即可。,轉(zhuǎn)速：,,,又稱：同步轉(zhuǎn)速,,因從前圖可知電流在時(shí)間上變化了ωt＝360°電角度時(shí)，即一周期，在兩極(p=1)的情況下，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間也轉(zhuǎn)過(guò)360°電角度，轉(zhuǎn)過(guò)的機(jī)械角也是360°，即在空間正好轉(zhuǎn)過(guò)一圈。電流每秒變化f 周期，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 n1=f(r/s) =60f(r/min)。當(dāng)

8、(p=2）時(shí)， n1=60f/2(r/min)——見下頁(yè)；p對(duì)極時(shí)， n1=60f/p(r/min),四極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)示意圖,,,,,,,,,電流在時(shí)間上變化一周期，磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過(guò)半圈。n1=60f /2,,,,,,,,,,,,,設(shè)起動(dòng)時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向如圖為順時(shí)針，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體靜止，與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)右手定則, 轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)電動(dòng)勢(shì)和電流方向如圖：上出下進(jìn),根據(jù)左手定則，載流轉(zhuǎn)子導(dǎo)體受力，形成電磁轉(zhuǎn)矩T，方向如圖，驅(qū)動(dòng)

9、轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。,轉(zhuǎn)動(dòng)原理,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n總是小于旋 轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1。 所以稱為異步電動(dòng)機(jī),二、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理,二、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理,轉(zhuǎn)差率,,對(duì)普通的三相異步電動(dòng)機(jī)，為了使額定運(yùn)行時(shí)的效率較高，通常設(shè)計(jì)成使它的額定轉(zhuǎn)速略低于但很接近于對(duì)應(yīng)的同步速，所以額定轉(zhuǎn)差率sN一般為1.5%～5%。,,n=n1(1－s),,轉(zhuǎn)差率s是異步電機(jī)運(yùn)行 的重要參數(shù)。電動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)差率s的范圍是：0～1。 其中s=

10、0，是理想空載狀態(tài)；s=1，是起動(dòng)瞬間。,例4-1某臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速nN=720r/min,試求該機(jī)的極對(duì)數(shù)和額定轉(zhuǎn)差率；另一臺(tái)4極三相異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率sN=0.05，試求該機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。,因異步電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速nN略低于但很接近于對(duì)應(yīng)的同步速，因此選擇750r/min的同步速,對(duì)nN=720r/min的電動(dòng)機(jī),其極對(duì)數(shù)為,,,對(duì)4極sN=0.05的電動(dòng)機(jī)：,,額定轉(zhuǎn)差率,額定轉(zhuǎn)速,nN=n1(1－s)=1500×

11、;(1－0.05)r/min=1425r/min,解,例4-2 如何使三相異步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)？,解 因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向與磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向一致，而旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向在三相繞組排列一定的條件下由電流的相序決定。因此只需要調(diào)換任意兩根電源進(jìn)線，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反向，電動(dòng)機(jī)也跟著反轉(zhuǎn)。,2-1 三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是怎樣產(chǎn)生的？圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是指在圓柱形的定、轉(zhuǎn)子間的氣隙層中旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)嗎？為什么？,解：三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是三相對(duì)稱電流通入三

12、相對(duì)稱定子繞組而產(chǎn)生的。不是，是指三相合成磁通勢(shì)的幅值不變，矢量在旋轉(zhuǎn)時(shí)的端點(diǎn)軌跡是一個(gè)圓。,2-2 三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速由什么決定？試問(wèn)工頻下2、4、6、8、10極的異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速各為多少？頻率為60Hz時(shí)的呢？,解：三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，與電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)成反比。工頻下2、4、6、8、10極的異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速各為3000、1500、1000、750、600r/mim；頻率為60Hz下2、4、

13、6、8、10極的異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速各為：3600、1800、1200、900、720 r/mim。,2-3 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向由什么決定？,解：在三相繞組空間排序不變的情況下，由三相電流的相序決定。,2-4 試述三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理，并解釋“異步”的意義。解：當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)接到三相交流電源上，氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，則靜止的轉(zhuǎn)子繞組便相對(duì)切割磁場(chǎng)，感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，就有轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生，該電流再與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，便在轉(zhuǎn)

14、子繞組中產(chǎn)生電磁力f，而轉(zhuǎn)子繞組中均勻分布的每一導(dǎo)體上的電磁力對(duì)轉(zhuǎn)軸的力距之總和即為電磁轉(zhuǎn)矩T，它驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)起來(lái)。三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速最終不會(huì)加速到等于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速。因?yàn)槿绻?，轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就不會(huì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生電流，也不會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n總要略低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1，這就是異步電動(dòng)機(jī)的“異步”由來(lái)。,2-5 若三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組開路，定子繞組接通三相

15、電源后，能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)嗎？電動(dòng)機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)嗎？為什么？,解：若三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組開路，定子繞組接通三相電源后，能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子繞組上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，但沒(méi)有電流產(chǎn)生，所以沒(méi)有電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生，電動(dòng)機(jī)不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。,2-6 何謂異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率？異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率一般是多少？起動(dòng)瞬時(shí)的轉(zhuǎn)差率是多少？轉(zhuǎn)差率等于零對(duì)應(yīng)什么情況，這在實(shí)際中存在嗎？,解：轉(zhuǎn)差(n1 －n)與同步轉(zhuǎn)速n1的比值稱為轉(zhuǎn)差率。異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率sN一般為1.5%～

16、5%。起動(dòng)瞬時(shí)的轉(zhuǎn)差率s=1，轉(zhuǎn)差率s=0，是理想空載狀態(tài)，這在實(shí)際中不存在。,2-7 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的 ，該電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)和額定轉(zhuǎn)差率是多少？另有一臺(tái)4極三相異步電動(dòng)機(jī)，其sN=0.03，那么它的額定轉(zhuǎn)速是多少？,解：因異步電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速nN略低于但很接近于對(duì)應(yīng)的同步速，因此選擇1000r/min的同步速，其極對(duì)數(shù)為：,額定轉(zhuǎn)差率：,對(duì)4極sN=0.03的電動(dòng)機(jī)：,nN=n1(1－s)=1

17、500×(1－0.03)r/min=1455r/min,三、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu),三相異步電動(dòng)機(jī)有不同的分類方法 按轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)分類：有籠型異步電動(dòng)機(jī)和繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)兩類。籠型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、成本低、運(yùn)行可靠；繞線轉(zhuǎn)子可通過(guò)外串電阻來(lái)改善起動(dòng)性能并進(jìn)行調(diào)速。 按機(jī)殼的防護(hù)形式分類：有防護(hù)式、 封閉式和開啟式。其它分類：還可按電動(dòng)機(jī)容量的大小、冷卻方式等分類。 不論三相異步電動(dòng)機(jī)的分類方法如何，各

18、類三相異步電動(dòng)機(jī)的的基本結(jié)構(gòu)是相同的。它們都由定子和轉(zhuǎn)子這兩個(gè)基本部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。 右圖是一臺(tái)封閉式籠型轉(zhuǎn)子的三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。,封閉式籠型異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖1－軸承 2－前端蓋 3－轉(zhuǎn)軸 4－接線盒 5－吊攀 6－定子鐵心 7－轉(zhuǎn)子8－定子繞組 9－機(jī)座 10－后端蓋 11－風(fēng)罩 12－風(fēng)扇,三、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu),風(fēng)罩,三、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu),1、定子,定子鐵心,定子

19、鐵心是電動(dòng)機(jī)主磁路的一部分，并要放置定子繞組。為了導(dǎo)磁性能良好和減少交變磁場(chǎng)在鐵心中的鐵心損耗，故采用片間絕緣的0.5mm厚的硅鋼片迭壓而成。為了放置定子繞組，在鐵心內(nèi)圓開有槽。,,定子鐵心槽型和繞組分布示意圖,鐵心內(nèi)圓開槽的形狀有：半閉口槽、半開口槽和開口槽等，分別如圖a、b、c所示。它們分別對(duì)應(yīng)放置小型、中型和大、中型的三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組。,三相異步電動(dòng)機(jī)的定子主要由定子鐵心、定子繞組、機(jī)座等構(gòu)成,三、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

20、,1、定子,定子繞組,三相定子繞組的聯(lián)結(jié),定子繞組是電動(dòng)機(jī)的定子電路部分，它將通過(guò)電流建立磁場(chǎng)，并感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)以實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。三相定子繞組的每相由許多線圈按一定的規(guī)律的嵌放在鐵心槽內(nèi) 。,定子繞組的線圈示意圖,三相繞組的六個(gè)出線端（U1、V1、W1，U2、V2、W2）都引至接線盒上。為了接線方便，這六個(gè)出線端在接線板上的排列如圖所示，根據(jù)需要可聯(lián)接成星形或三角形聯(lián)結(jié)。,三、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu),1、定子,機(jī)座,在中小型電動(dòng)機(jī)中，

21、端蓋兼有軸承座的作用，則機(jī)座還要支撐電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部分，故機(jī)座要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。中小型電動(dòng)機(jī)一般采用鑄鐵機(jī)座。 對(duì)于封閉式中小型異步電動(dòng)機(jī)其機(jī)座表面有散熱筋片以增加散熱面積，使緊貼在機(jī)座內(nèi)壁上的定子鐵心中的定子鐵耗和銅耗產(chǎn)生的熱量，通過(guò)機(jī)座表面加快散發(fā)到周圍空氣中不使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。,機(jī)座是電動(dòng)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成部分，主要作用是固定和支撐定子鐵心還要固定端蓋。,,散熱筋片,三、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu),2、轉(zhuǎn)子,三相異步

22、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組等所構(gòu)成。,三相異步電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)分類：有籠型異步電動(dòng)機(jī)和繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)兩類。下面以這兩種轉(zhuǎn)子分別介紹轉(zhuǎn)子的構(gòu)成。,,,,,,籠型轉(zhuǎn)子,三、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu),2、轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子鐵心沖片,,轉(zhuǎn)軸,,轉(zhuǎn)子鐵心也是電動(dòng)機(jī)主磁路的一部分并要放置轉(zhuǎn)子繞組。它也用0.5mm厚的沖有轉(zhuǎn)子槽形的硅鋼片迭壓而成。中小型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心一般都直接固定在轉(zhuǎn)軸上。,,,,,,籠型轉(zhuǎn)子,三、三相異步電動(dòng)機(jī)

23、的基本結(jié)構(gòu),2、轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子鐵心沖片,,轉(zhuǎn)軸,,轉(zhuǎn)軸是支撐轉(zhuǎn)子鐵心和輸出轉(zhuǎn)矩的部件，它必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度。轉(zhuǎn)軸一般用中碳鋼車削加工而成，軸伸端銑有鍵槽，用來(lái)固定皮帶輪或聯(lián)軸器。,,,,,,籠型轉(zhuǎn)子,三、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu),2、轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子鐵心沖片,,轉(zhuǎn)軸,,籠型轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)子鐵心的每個(gè)槽內(nèi)放入一根導(dǎo)體，在伸出鐵心的兩端分別用兩個(gè)導(dǎo)電端環(huán)把所有的導(dǎo)條聯(lián)結(jié)起來(lái)，形成一個(gè)自行閉合的短路繞組。如果去掉鐵心，剩下來(lái)的繞組形狀就像一個(gè)

24、松鼠籠子,,,故稱籠型繞組,,故稱籠型繞組,,,,,,,籠型轉(zhuǎn)子,三、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu),2、轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子鐵心沖片,,轉(zhuǎn)軸,,中小型三相異步電動(dòng)機(jī)，籠型轉(zhuǎn)子一般采用鑄鋁，將導(dǎo)條、端環(huán)和風(fēng)葉一次鑄出；也有用銅條焊接在兩個(gè)銅端環(huán)上的銅條籠型繞組。在生產(chǎn)實(shí)際中籠型導(dǎo)條是斜的，以改善籠型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能,三、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu),2、轉(zhuǎn)子,繞線轉(zhuǎn)子,繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組一樣，也是一個(gè)對(duì)稱三相繞組。它聯(lián)結(jié)成Y形后，其三根引出線分別接到

25、軸上的三個(gè)集電環(huán)，再經(jīng)電刷引出而與外部電路接通。,三、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu),2、轉(zhuǎn)子,繞線轉(zhuǎn)子,可以通過(guò)集電環(huán)與電刷而在轉(zhuǎn)子回路中串入外接的附加電阻或其它控制裝置，以便改善三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能及調(diào)速性能。,三、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu),2、轉(zhuǎn)子,繞線轉(zhuǎn)子,繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)還裝有提刷短路裝置。當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完畢而又不需調(diào)速時(shí)，可操作手柄將電刷提起切除全部電阻同時(shí)使三只集電環(huán)短路起來(lái)，其目的是減少電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中電刷磨損和摩擦損耗。,

26、三、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu),3、氣隙,三相異步電動(dòng)機(jī)氣隙，比同容量直流電動(dòng)機(jī)的氣隙要小得多，中小型異步電動(dòng)機(jī)一般僅為0.2～1.5mm。 氣隙的大小對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的性能影響極大。氣隙大，則磁阻大，由電網(wǎng)提供的勵(lì)磁電流(滯后的無(wú)功電流)大，使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)降低。但是氣隙過(guò)小時(shí)，將使裝配困難；運(yùn)行不可靠，易發(fā)生”掃膛”。,四、三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌,每一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，在其機(jī)座上都有一塊銘牌，銘牌上標(biāo)注有型號(hào)、額定

27、值等,,,,,,,Y 2 112M-2,,,,第二次改型設(shè)計(jì),,,中心高112mm,中機(jī)座,,1、電機(jī)型號(hào),,,2極,,,英文字母,漢語(yǔ)拼音,,,異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)的表示方法，與其它電動(dòng)機(jī)一樣：一般采用漢語(yǔ)拼音的大寫字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成，可以表示電動(dòng)機(jī)的種類、規(guī)格和用途等,中心高越大，電動(dòng)機(jī)容量越大，因此異步電動(dòng)機(jī)按容量大小分類與中心高有關(guān)：中心高63～315mm為小型，315～630mm為中型，630mm以上為大型；在同樣的中心高下，機(jī)座

28、長(zhǎng)，則容量大。,S、M、L分別表示短、中、長(zhǎng)機(jī)座,,,,,,,YR 160S2-4 WF,,,,,中心高160mm,短機(jī)座2號(hào)(長(zhǎng))鐵心,,1、電機(jī)型號(hào),,,4極,,,戶外、化工防腐,,,異步電動(dòng)機(jī)、繞線轉(zhuǎn)子,,,,,,,2 、額定值,(1)額定功率PN,(2)額定電壓UN,額定運(yùn)行時(shí)，軸上輸出的 機(jī)械功率（kW ）,額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，定子繞組應(yīng)加的線電壓（V ）,(3)額定電流IN,電動(dòng)機(jī)在額定電壓下運(yùn)行,軸上輸出額定功率，流入定子

29、繞組的線電流（A）。,額定值規(guī)定了電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)和條件，它是選用、安裝和維修電動(dòng)機(jī)時(shí)的依據(jù)。異步電動(dòng)機(jī)的銘牌上標(biāo)注的主要額定值有:,,,,,,,2 、額定值,(4)額定頻率fN,(5) 額定轉(zhuǎn)速nN,電動(dòng)機(jī)所接的交流電源的頻率。我國(guó)電力網(wǎng)的頻率(工頻)規(guī)定為50Hz。,電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率和軸上輸出額定功率時(shí)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(r/min)。,銘牌除了型號(hào)和額定值外，還標(biāo)明繞組的聯(lián)結(jié)法、絕緣等級(jí)及工作制等。對(duì)于繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，還標(biāo)

30、明轉(zhuǎn)子繞組的額定電壓(指定子加額定頻率的額定電壓而轉(zhuǎn)子繞組開路時(shí)集電環(huán)間的電壓)和轉(zhuǎn)子的額定電流，以作為配用起動(dòng)變阻器等的依據(jù)。,例4-3 一臺(tái)Y160M2-2三相異步電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)如下：PN=15kW，UN=380V，cos?N=0.88，?N=88.2%，定子繞組?聯(lián)結(jié)。試求：該機(jī)的額定電流和對(duì)應(yīng)的相電流。,解 該機(jī)的額定電流為,,,從此題看，在數(shù)值上有IN ≈ 2PN，這也是額定電壓為380V的電動(dòng)機(jī)的一般規(guī)律。今后在實(shí)際中，

31、可以對(duì)額定電流進(jìn)行粗略估算，即每千瓦按2安電流估算。,相電流為,例4-4 已知三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌，如何接用電動(dòng)機(jī)？,解 接用的原則是：在電動(dòng)機(jī)容量與機(jī)械負(fù)載功率相配合下，銘牌上的額定電壓與電網(wǎng)的電壓相等，每相繞組的額定電壓不變。例如銘牌上標(biāo)明“電壓380/220V，Y/?聯(lián)結(jié)”的電動(dòng)機(jī)，如果電源電壓為380V，則聯(lián)結(jié)成Y形，這時(shí)每相電壓為220V；如電源電壓為220V，應(yīng)聯(lián)結(jié)成?形，則每相電壓仍為220V。如果接錯(cuò)了，會(huì)引起電流

32、過(guò)大而損壞電動(dòng)機(jī)。,五、三相異步電動(dòng)機(jī)主要系列簡(jiǎn)介,我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的三相異步電動(dòng)機(jī)系列中，產(chǎn)量最大、使用最廣的是一般用途的Y、Y2系列的基本系列。Y系列電動(dòng)機(jī)（B級(jí)絕緣、IP23或IP44防護(hù)等級(jí)）是20世紀(jì)80年代開始替代J2、JO2系列電動(dòng)機(jī)(E級(jí)絕緣)的更新?lián)Q代產(chǎn)品。而Y2系列是在Y系列的基礎(chǔ)上更新設(shè)計(jì)的一般用途的異步電動(dòng)機(jī)，產(chǎn)品達(dá)到20世紀(jì)90年代的國(guó)際先進(jìn)水平，Y2電動(dòng)機(jī)較Y系列節(jié)能、效率高、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、絕緣等級(jí)高（F級(jí)絕

33、緣，B級(jí)考核)，噪聲低，振動(dòng)小，防護(hù)等級(jí)提高為IP54，IP是國(guó)際防護(hù)的英文縮寫，指外殼結(jié)構(gòu)防護(hù)形式，IP后面的第一個(gè)數(shù)字代表防塵等級(jí)、第二個(gè)數(shù)字代表防水等級(jí)，數(shù)字越大，防護(hù)能力越強(qiáng)。Y、Y2系列其性能指標(biāo)、規(guī)格參數(shù)和安裝尺寸等完全符合國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)，便于進(jìn)出口產(chǎn)品的配套。,2-8 簡(jiǎn)述三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，它的主磁路包括哪幾部分？和哪些電路耦合？,解：三相異步電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子主要由定子鐵心、定子繞組和機(jī)

34、座等構(gòu)成。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組等所構(gòu)成。三相異步電動(dòng)機(jī)的主磁路包括：定子鐵心中的定子齒槽和定子磁軛、轉(zhuǎn)子鐵心中的轉(zhuǎn)子齒槽和轉(zhuǎn)子磁軛、氣隙，和定、轉(zhuǎn)子電路耦合。,2-9 為什么異步電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子鐵心要用導(dǎo)磁性能良好的硅鋼片制成？而且空氣隙必須很??？,解：異步電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子鐵心要用導(dǎo)磁性能良好的硅鋼片制成，則主磁路的定、轉(zhuǎn)子鐵心段的磁阻很小，使額定電壓下產(chǎn)生主磁通的勵(lì)磁電流小（建立磁場(chǎng)的無(wú)功分量?。?，運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)高?？諝?/p>

35、隙很小也是為了主磁路的空氣隙段的磁阻小。,2-10 一臺(tái)△聯(lián)結(jié)的Y132M-4異步電動(dòng)機(jī)，其PN=7.5kW，UN=380V，nN=1440r/min,ηN=87%, ，求其額定電流和對(duì)應(yīng)的相電流。,解：,第二節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組和 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),一、交流繞組的基本知識(shí),1.交流繞組的基本術(shù)語(yǔ),線圈,線圈是由單匝或多匝串聯(lián)而成，是組成交流繞組的基本單元。每個(gè)線圈放在鐵心槽內(nèi)的直線部分

36、稱為有效邊，槽外部分稱為端部。,1.交流繞組的基本術(shù)語(yǔ),極距?,,,每個(gè)磁極沿定子鐵心內(nèi)圓所占的范圍,磁極所占范圍的長(zhǎng)度表示,定子槽數(shù)表示,電角度表示,節(jié)距y,線圈的兩個(gè)有效邊所跨定子內(nèi)圓上的距離,,y,當(dāng)y=? =Z1 /(2p)時(shí)，稱為整距繞組；,當(dāng)y<? 時(shí)，稱為短距繞組,當(dāng)y>? 時(shí)，稱為長(zhǎng)距繞組。,長(zhǎng)距繞組端部較長(zhǎng)，費(fèi)銅料，故較少采用,1.交流繞組的基本術(shù)語(yǔ),槽距角?,相鄰兩槽之間的電角度稱為槽距角,每個(gè)極距內(nèi)屬于

37、同相的槽所占有的區(qū)域,每極每相槽數(shù)q,,每一個(gè)極下每相所占有的槽數(shù)稱為每極每相槽數(shù),相帶,一個(gè)極距占有180?空間電角度，由于三相繞組均分，每等分為60?空間電角度，稱為60?相帶,,,2.對(duì)交流繞組的基本要求,l) 交流繞組通過(guò)電流之后，必須形成規(guī)定的磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)。 2) 三相繞組在空間布置上必須對(duì)稱，以保證三相磁通勢(shì)及電動(dòng)勢(shì)對(duì)稱。 3) 交流繞組通過(guò)電流所建立的磁場(chǎng)在空間的分布應(yīng)盡量為正弦分布；且旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在交流繞組中的

38、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)必須隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化。 4) 在一定的導(dǎo)體數(shù)之下，建立的磁場(chǎng)最強(qiáng)而且感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。 5) 用銅量少；嵌線方便 ；絕緣性能好，機(jī)械強(qiáng)度高，散熱條件好。,二、三相單層繞組,單層繞組在每一個(gè)槽內(nèi)只安放一個(gè)線圈邊，所以三相繞組的總線圈數(shù)等于槽數(shù)的一半。 現(xiàn)以z1=24，要求繞成2p=4，m1=3的單層繞組為例，說(shuō)明三相單層繞組的繞制規(guī)律。,1．計(jì)算繞組數(shù)據(jù),,,2．劃分相帶,二、三相單層繞組,先畫2

39、4根鉛垂直線表示定子Z1=24個(gè)槽和槽中的線圈邊，并且按1、2……順序編號(hào)；,,,據(jù)q=2即相鄰2個(gè)槽組成一個(gè)相帶，二對(duì)極共有12個(gè)相帶,屬于U相繞組的槽號(hào)、相帶如下,二、三相單層繞組,3．畫繞組展開圖,以U相為例，根據(jù)y=? (=6)和q=2及a=1,線圈→線圈組→U相繞組。稱單層整距疊繞組。,4．單層繞組的改進(jìn),(l) 鏈?zhǔn)嚼@組,連接線圈（y=?-1)→連U相繞組（各線圈的“尾聯(lián)尾，頭聯(lián)頭”）。稱鏈?zhǔn)?。每個(gè)線圈跨距小，端部短，省銅；

40、q=2的兩線圈各朝兩邊翻，散熱好。因保持U相繞組的各線圈邊槽號(hào)及其電流方向不變，電磁性能未變，鏈?zhǔn)浇M與單層整距疊繞組是等效的。,二、三相單層繞組,對(duì)于三相繞組，仿上可以畫出分別與U相相差120? 的V相(5 號(hào)槽開始)、相差240?的W相(9號(hào)槽開始)的繞組展開圖，從而得到三相對(duì)稱繞組U1U2、V1V2 、W1W2，如圖所示。再根據(jù)銘牌要求，將引線至接線盒上聯(lián)結(jié)成Y或?形。注意在實(shí)際嵌線中，三相繞組并不是一相相分開嵌線，而是三相連續(xù)的輪

41、換嵌線而構(gòu)成三相繞組。,三相單層鏈?zhǔn)嚼@組展開圖,二、三相單層繞組,4．單層繞組的改進(jìn),(2) 交叉式繞組,設(shè)q=3 (如Z1=36,2p=4,m1=3)，圖a所示的單層整距疊繞組形式轉(zhuǎn)化成圖b所示的形式。 圖b的聯(lián)結(jié)規(guī)律一相繞組按“兩大(y=?－1)一小(y=?－2)”順序交錯(cuò)排列，稱交叉式繞組。從電磁觀點(diǎn)看，交叉式繞組與單層整距疊繞組是等效的，但前者比后者省端部聯(lián)線，散熱好，因此，p?2，q=3的單層繞組常采用交叉式繞組。,二、三相

42、單層繞組,4．單層繞組的改進(jìn),(3) 同心式繞組,設(shè)q=4(如Z1=24，2p=2、m1=3)，同樣可以從圖a所示的單層整距疊繞組形式轉(zhuǎn)化成如圖b所示的形式。圖b所示的線圈軸線重合，故稱之為同心式繞組。在p=1時(shí)，同心式繞組嵌線較方便。因此，p=1的單層繞組常采用同心式繞組。,三、三相雙層繞組,雙層繞組在每個(gè)槽內(nèi)要安放兩個(gè)不同線圈的線圈邊。某線圈的一個(gè)有效邊放在某槽的上層，其另一個(gè)有效邊則放在相距y??的另一個(gè)槽的下層。所以三相繞組的

43、總線圈數(shù)正好等于槽數(shù)。采用雙層繞組的目的，就是為了選擇合適的短距，從而改善電磁性能。,現(xiàn)以Z1=24槽，2p=4，m1=3 ，y=5? /6為例，討論三相雙層疊繞組的繞制規(guī)律。,1．計(jì)算繞組數(shù)據(jù),? =24/4=6槽,q=24/(3×4) =2槽,y=5?/6=5槽,即為短距繞組。,2 ．劃分相帶,畫24對(duì)虛實(shí)線—以q=2個(gè)槽來(lái)劃分,兩對(duì)極共得到12個(gè)相帶,3． 畫繞組展開圖,三、三相雙層繞組,先畫U相，線圈(y=5, 上層邊

44、聯(lián)下層邊) →線圈組(q=2) →U相 (a=1)。,仿上可畫出 V、 W相繞組展開圖，然后再聯(lián)結(jié)成Y或 ?而得到三相對(duì)稱的雙層疊繞組。,雙層疊繞組每相共有2p個(gè)線圈組每相最大并聯(lián)支路數(shù)：amax＝2p=4,雙層短距疊繞組U相繞組展開圖,四、異步電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),異步電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子繞組切割該磁場(chǎng)，在定子繞組中將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。經(jīng)推導(dǎo)，定子繞組每相的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式如下：,,,,基波繞組因數(shù)，它反映了繞組采用分布、短距后，

45、基波電動(dòng)勢(shì)應(yīng)打的折扣,一般 ： 0.9< kN1 <1。這樣基波電動(dòng)勢(shì)大小略有損失，但波形接近正弦波。,與定子每相繞組的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1相似，轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)的每相繞組的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2為,2-17 某三相6極異步電動(dòng)機(jī)，定子采用雙層短距分布繞組，每相串聯(lián)匝數(shù)N1=48匝，Y聯(lián)結(jié)。已知定子額定基波電動(dòng)勢(shì)為額定電壓的85%，基波繞組因數(shù)kN1=0.933，求每極基波磁通量Φ1為多少？,解：,第三節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行,

46、本節(jié)起將對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行進(jìn)行電磁分析，分析的方法是與變壓器相似。變壓器的一、二次電路，異步機(jī)的定、轉(zhuǎn)子電路都是通過(guò)交、交勵(lì)磁的磁耦合而聯(lián)系的，它們的基本電磁關(guān)系是相似的。不過(guò)，異步電動(dòng)機(jī)有它自己的特點(diǎn)。如異步電動(dòng)機(jī)的主磁路有空氣隙存在，磁場(chǎng)是旋轉(zhuǎn)的；定子繞組為分布、短距繞組；異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是轉(zhuǎn)動(dòng)的，輸出機(jī)械功率，而變壓器的二次側(cè)是靜止的，輸出電功率。所以異步電動(dòng)機(jī)在沿用變壓器的分析方法時(shí)，要注意與變壓器的不同之處。同時(shí)定、轉(zhuǎn)子各物

47、理量的下標(biāo)分別用“ l”和“2”表示，并規(guī)定各物理量的正方向按變壓器慣例。 異步電動(dòng)機(jī)在正常工作時(shí)總是要帶機(jī)械負(fù)載運(yùn)行的，但一些電磁關(guān)系在空載是就存在。對(duì)空載運(yùn)行的分析將有助于理解負(fù)載時(shí)的電磁關(guān)系。,第三節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行,一、空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系,當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組接入三相電源，電動(dòng)機(jī)軸上不帶機(jī)械負(fù)載，為空載運(yùn)行。,氣隙中以n1旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)F0產(chǎn)生主磁通和漏磁通兩部分,具體電磁關(guān)系如下,,,,第三節(jié) 三相異步

48、電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行,二、空載運(yùn)行時(shí)的基本方程式,三相異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩只需克服很小的空載損耗，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流很小，I2≈0，因與變壓器空載運(yùn)行十分相似，空載時(shí)的定子側(cè)的基本方程與變壓器一次側(cè)的基本方程是一樣的。如：,,,,與變壓器一樣，異步電動(dòng)機(jī)的主磁通的大小由外加電壓大小決定。即頻率不變，外加電壓U1一定時(shí)，主磁通基本上是常量。,由于有空氣隙存在，異步電動(dòng)機(jī)的 I0比同容量的變壓器要大。如小容量電動(dòng)機(jī)中， I0占35％～50％，

49、甚至占60%。而Xm比變壓器的要小，即磁化能力弱于變壓器。,第三節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行,二、空載運(yùn)行時(shí)的基本方程式,由于異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，輸出的機(jī)械功率P2=0,只需從電網(wǎng)吸取很小的有功功率來(lái)平衡電動(dòng)機(jī)的鐵心損耗、定子繞組空載銅耗及機(jī)械損耗，因此空載電流I0主要成份是建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的感性無(wú)功電流，即與變壓器一樣，空載時(shí)功率因數(shù)很低，一般cos?0<0.2,第四節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載運(yùn)行,當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)從空載到負(fù)載瞬時(shí)，由于

50、軸上機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩的突然增加，原空載時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩?zé)o法平衡負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)開始降速，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)加大，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增加，轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩增加，當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩增加到與負(fù)載轉(zhuǎn)矩和空載制動(dòng)轉(zhuǎn)矩相平衡時(shí)，電動(dòng)機(jī)就以低于空載時(shí)的轉(zhuǎn)速而穩(wěn)定運(yùn)行。,可見，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩改變時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n或轉(zhuǎn)差率s隨之變化，而s的變化引起了電動(dòng)機(jī)內(nèi)部許多物理量的變化。,第四節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載運(yùn)行,一、轉(zhuǎn)子各物理量與s的關(guān)系,1． 轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及電流

51、的頻率f2,,可見：轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)及電流的頻率f2與轉(zhuǎn)差率s成正比。當(dāng)n =0，s=1，f2=f1=f2max；n↑→s↓→f2↓當(dāng)n =nN，由于sN =0.015～0.05，所以f2N=f1sN ? lHz～3Hz。,2． 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子繞組的電動(dòng)勢(shì)E2s,E2s=4.44f2kN2N2?1=4.44sflkN2N2?1=sE2,當(dāng)n =0,s=1，靜止時(shí)的E2s=E2為最大， n↑→s↓→ E2s↓,一、轉(zhuǎn)子各物理量與s的關(guān)系,3

52、.轉(zhuǎn)子電抗X2s,X2s=2?f2L2=2?f1sL2 =sX2,4 .轉(zhuǎn)子電流I2s,,,當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間，s=1，I2s 為最大； n↑→s↓→ I2s↓,5.轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)F2相對(duì)定子的轉(zhuǎn)速,,注意:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在上面的分析中f2、E2s 、X2s、I2s均是轉(zhuǎn)差率s的函數(shù)，而轉(zhuǎn)子繞組的磁通勢(shì)F2的轉(zhuǎn)速n1卻是一個(gè)與s無(wú)關(guān)的量。,F2與F1的轉(zhuǎn)速都是同步速,之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng),它們?cè)诳臻g相對(duì)靜止。,當(dāng)n =0,s=1，靜止時(shí)的X2

53、s=X2為最大， n↑→s↓→ X2s↓,,,F2相對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)子相對(duì)定子的轉(zhuǎn)速,,,二、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式,1.磁通勢(shì)平衡方程式,從前面的分析可知，當(dāng)外加電壓和頻率不變時(shí)，主磁通近似為一常量。因此，空載時(shí)產(chǎn)生主磁通的磁通勢(shì)F0與負(fù)載時(shí)產(chǎn)生主磁通的合成磁通勢(shì)（F1+F2）應(yīng)相等。,F1+F2=F0,F1 =F0 +(-F2),或,所以異步電動(dòng)機(jī)就是通過(guò)磁通勢(shì)平衡關(guān)系，使電路上無(wú)直接聯(lián)系的定、轉(zhuǎn)子電流有了關(guān)聯(lián)，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加時(shí)，轉(zhuǎn)

54、速降低，轉(zhuǎn)子電流增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大到與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡，同時(shí)定子電流增大，經(jīng)過(guò)這一系列的自動(dòng)調(diào)整后，進(jìn)入新的平衡狀態(tài)。,,,,負(fù)載分量，用于抵消F2的去磁作用，保證主磁通基本不變。,勵(lì)磁分量,,二、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本方程式,2.電動(dòng)勢(shì)平衡方程式,,,異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)子電路與變壓器二次電路不同的是：轉(zhuǎn)子電路的頻率為f2，且轉(zhuǎn)子電路自成閉路，對(duì)外輸出電壓為零。,根據(jù)左側(cè)的異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子電路圖，寫出下列電動(dòng)勢(shì)平衡方程式,用基本方程式可分析或計(jì)算

55、異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行問(wèn)題。,實(shí)際電路,定子側(cè)：,轉(zhuǎn)子側(cè)：,三、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的等效電路,為了更方便的分析異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性。希望得到一個(gè)象變壓器那樣的等效電路，則必須進(jìn)行兩次折算：一是頻率折算；二是繞組折算。從磁通勢(shì)平衡關(guān)系可知，轉(zhuǎn)子對(duì)定子的影響是通過(guò)轉(zhuǎn)子磁勢(shì)通來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所以這兩種折算的原則和變壓器一樣，即折算前后F2不變以保證磁通勢(shì)平衡關(guān)系不變及各種功率不變。現(xiàn)分別討論如下：,1.頻率折算,頻率折算：將頻率為f2的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子電路折算為與定子頻

56、率f1相同的等效靜止轉(zhuǎn)子電路。因轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)時(shí)，s=1，f2=f1。因此，只要利用一個(gè)靜止的等效轉(zhuǎn)子電路來(lái)代替實(shí)際上旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子電路，為此，將實(shí)際運(yùn)行的轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)換成等效靜止的轉(zhuǎn)子電流。,1.頻率折算,,,,分子、分母,同除以s,以上兩式中的前者頻率為f2 ，后者為f1，但電流的數(shù)值仍是相等的，因此頻率折算前后保證F2不變。,,,,轉(zhuǎn)子實(shí)際電阻,模擬電阻，等效負(fù)載電阻,相應(yīng)的電功率實(shí)為軸上的總機(jī)械功率,頻率折算后的異步電動(dòng)機(jī)電路,,,2.

57、 繞組折算,繞組折算：用與定子繞組一樣的m1、N1和KN1新轉(zhuǎn)子繞組等效代替實(shí)際參數(shù)m2、N2及KN2的轉(zhuǎn)子繞組。但保證 F2不變，功率關(guān)系不變。為了區(qū)別起見，將折算過(guò)的各量均用原符號(hào)加“’”來(lái)表示。,電流折算,電動(dòng)勢(shì)折算,阻抗折算,,,電流比,電動(dòng)勢(shì)比,電壓比,有效匝比,轉(zhuǎn)子繞組折算到定子繞組的規(guī)律是：?jiǎn)挝粸閇A] 的折算量等于折算前的量除以電流比ki；單位為[V] 的折算量等于折算前的量乘以電壓比ke；單位為[Ω]的折算量等于折

58、算前的量乘以電壓keki,,,3. T型等效電路,,,,,頻率折算,,繞組 折算,T型等效電路,,基本方程式,4. 等效電路的簡(jiǎn)化,T型等效電路是一個(gè)串并聯(lián)電路，它準(zhǔn)確地反映了異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子電路的內(nèi)在聯(lián)系。但應(yīng)用它進(jìn)行有關(guān)相量計(jì)算還是比較繁瑣的，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可進(jìn)行簡(jiǎn)化。不過(guò)因異步電動(dòng)機(jī)的空載電流較大，它不能象變壓器那樣去掉勵(lì)磁支路，只能把勵(lì)磁支路修改后移到輸入端，稱為簡(jiǎn)化等效電路,簡(jiǎn)化等效電路,,,例4-5有一臺(tái)UN=380V，

59、fN=50Hz，nN=1440r/min ，Y聯(lián)結(jié)的三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，其參數(shù)為Xm=40? ，r1=r’2=0.4?，X1=X’2=1?，忽略rm。已知定轉(zhuǎn)子有效匝比為4，試求額定負(fù)載時(shí)的： 1) 額定轉(zhuǎn)差率sN； 2) 根據(jù)簡(jiǎn)化等效電路求出I1、I2、I0和cos?1； 3) 轉(zhuǎn)子相電動(dòng)勢(shì)E2s的大?。?4) 轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的頻率f2N； 5) 總機(jī)械功率Pm,解 1)轉(zhuǎn)差率sN,

60、根據(jù)nN=1440r/min，估算出同步速n1=1500r/min,,2) 根據(jù)簡(jiǎn)化等效電路求出I2 、I0 、I1和cos?1,由異步電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)化等效電路可見,轉(zhuǎn)子回路阻抗,,Z’ 2 與Z1串聯(lián)阻抗,,設(shè)相電壓為參考相量，則,轉(zhuǎn)子電流,,勵(lì)磁電流,定子電流,于是各電流的有效值為,,,繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子相數(shù)相等，所以該電動(dòng)機(jī)的,,功率因數(shù),,3) 轉(zhuǎn)子相電動(dòng)勢(shì)E2s的大小,,轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì),轉(zhuǎn)子實(shí)際電動(dòng)勢(shì),,4) 轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的頻率

61、f2N,,5) 總機(jī)械功率Pm,,四、相量圖,根據(jù)T型等效電路對(duì)應(yīng)的基本方程式，可以作出異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的相量圖。,三相異步電動(dòng)機(jī)對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)永遠(yuǎn)是感性負(fù)載 。它所對(duì)應(yīng)的功率中，其無(wú)功分量主要是異步電動(dòng)機(jī)為建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從電源吸收的感性無(wú)功功率，其有功分量主要是轉(zhuǎn)子電路中的模擬機(jī)械負(fù)載的r2(1－s)/s上的有功分量。,三相異步電動(dòng)機(jī)的相量圖,2-18 三相異步電動(dòng)機(jī)與變壓器有何異同點(diǎn)？同容量的兩者，空載電流有何差異？?jī)烧叩幕ǜ袘?yīng)電動(dòng)

62、勢(shì)公式有何差別？,解：三相異步電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子電路，變壓器的一、二次電路都是通過(guò)交、交勵(lì)磁的磁耦合而聯(lián)系的，它們的基本電磁關(guān)系是相似的。不同點(diǎn)：異步電動(dòng)機(jī)的主磁路有空氣隙存在，磁場(chǎng)是旋轉(zhuǎn)的；定子繞組為分布、短距繞組；異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是轉(zhuǎn)動(dòng)的，輸出機(jī)械功率，而變壓器的二次側(cè)是靜止的，輸出電功率。同容量的兩者，電動(dòng)機(jī)的空載電流大于變壓器的空載電流，這是因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)有氣隙，磁路磁阻大。因異步電動(dòng)機(jī)定子繞組為分布、短距繞組，基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式

63、中有基波繞組因數(shù)kN1(0.9<kN1<1)。,2-19 異步電動(dòng)機(jī)主磁通的大小是由外施電壓大小決定的還是由空載電流大小決定的？,解：異步電動(dòng)機(jī)主磁通的大小是由外施電壓大小決定的（頻率一定下)。,2-20 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，如果把轉(zhuǎn)子抽掉，而在定子三相繞組施加對(duì)稱三相額定電壓會(huì)產(chǎn)生什么后果？,解：一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，如果把轉(zhuǎn)子抽掉，磁路中的氣隙很大，磁阻大，那么在定子三相繞組施加對(duì)稱三相額定電壓時(shí)，產(chǎn)生主磁通的空載電流

64、很大，大于額定電流很多，定子三相繞組過(guò)熱而“燒”壞。,2-21 拆修異步電動(dòng)機(jī)時(shí)重新繞制定子繞組，若把每相的匝數(shù)減少5%，而額定電壓、額定頻率不變，則對(duì)電動(dòng)機(jī)的性能有何影響？,解：每相的匝數(shù)減少，額定電壓、額定頻率不變，磁通增加，空載電流增加，運(yùn)行時(shí)功率因數(shù)降低；磁通增加還導(dǎo)致鐵耗增加，效率降低。,2-23 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁通勢(shì)相對(duì)空間的轉(zhuǎn)速是否變化？為什么？,解：三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁

65、通勢(shì)F2相對(duì)空間的轉(zhuǎn)速不變化，因?yàn)镕2與F1空間相對(duì)靜止，都為同步速，與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。,2-26 異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)載增加時(shí)，為什么定子電流會(huì)隨轉(zhuǎn)子電流的增加而增加？,解：異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)速會(huì)下降，轉(zhuǎn)子電磁轉(zhuǎn)矩要增大，轉(zhuǎn)子電流增加，根據(jù)磁通勢(shì)平衡方程式，定子磁通勢(shì)要增加，因此定子電流也要跟著增加。,2-27 三相異步電動(dòng)機(jī)在空載時(shí)功率因數(shù)約為多少？為什么會(huì)這樣低？當(dāng)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，功率因數(shù)為何會(huì)提高？,解：三相異步電動(dòng)

66、機(jī)在空載時(shí)功率因數(shù)約為0.2，因?yàn)榭蛰d電流主要為建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的無(wú)功電流。當(dāng)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子輸出額定機(jī)械功率，定子從電網(wǎng)吸收的有功電功率也要增加，因此功率因數(shù)會(huì)提高。,第五節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率及轉(zhuǎn)矩平衡方程式,一、功率轉(zhuǎn)換及功率平衡方程式,從P1到P2是一個(gè)不斷扣除損耗的過(guò)程,P1=m1U1I1cos? 1,PCu1=m1I12r1,PFe=m1I20rm,Pem=P1?PCu1?PFe,,由等效電路的轉(zhuǎn)子側(cè)可知，Pem 還可

67、寫成,三相異步電動(dòng)機(jī)功率流程圖,定子銅耗,定子鐵耗,電磁功率,輸入電功率,從T型等效電路可知,一、功率轉(zhuǎn)換及功率平衡方程式,,,P2= P1－pcu1－pFe－pcu2－pm－ps = P1 －(pcu1＋pFe＋pcu2＋pm＋ps) =P1－?p,?= P2/ P1,綜上可見,轉(zhuǎn)子銅耗,總機(jī)械功率,輸出機(jī)械功率,,,摩擦和風(fēng)阻產(chǎn)生的機(jī)械損耗,,附加損耗,,,,總損耗,效率,二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式,,,,由

68、,輸出轉(zhuǎn)矩,或,,,,因:機(jī)械角速度,常用:,還可推導(dǎo)出,,輸出轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)距TL相等,TL和T0為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，與驅(qū)動(dòng)性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩T方向相反。只有滿足轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系時(shí)，電動(dòng)機(jī)才能以一定的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。,,,,空載轉(zhuǎn)矩,,例4-6 一臺(tái)Y聯(lián)結(jié)的6極三相異步電動(dòng)機(jī)，PN=145kW，UN=380V，fN=50Hz。額定運(yùn)行pcu2=3000W, cos?1=0.8, pm+ps=2000W，pcu1+pFe=5000W，試求： 1)