重慶大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院電機(jī)學(xué)及拖動(dòng)基礎(chǔ)1電機(jī)拖動(dòng)_第五章_異步電機(jī)(二)共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!第五章異步電機(jī)（二）三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理2電機(jī)拖動(dòng)_第五章_異步電機(jī)(二)共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!

主要內(nèi)容節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的電磁過程第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路及向量圖第三節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩第四節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性及其測(cè)取方法第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定第六節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系3電機(jī)拖動(dòng)_第五章_異步電機(jī)(二)共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!第三節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩直流電動(dòng)機(jī)： 磁場(chǎng)由定、轉(zhuǎn)子繞組雙邊的電流共同激勵(lì)； 氣隙磁場(chǎng)隨著負(fù)載變化，產(chǎn)生電樞反應(yīng)。異步電動(dòng)機(jī)： 磁場(chǎng)僅由定子繞組一邊的電流來建立； 氣隙磁場(chǎng)基本上與負(fù)載大小無(wú)關(guān)，無(wú)電樞反應(yīng)。異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過程和直流電動(dòng)機(jī)相似：輸入電功率電磁感應(yīng)輸出機(jī)械功率機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵在于：作為耦合介質(zhì)的磁場(chǎng)4電機(jī)拖動(dòng)_第五章_異步電機(jī)(二)共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!異步電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系異步電動(dòng)機(jī)的功率圖直流電動(dòng)機(jī)的功率圖5電機(jī)拖動(dòng)_第五章_異步電機(jī)(二)共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!三轉(zhuǎn)矩方程式由機(jī)械功率方程式： 除以轉(zhuǎn)子的機(jī)械角速度Ω，得到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩方程式：電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩平衡規(guī)律——電磁轉(zhuǎn)矩與總的機(jī)械轉(zhuǎn)矩相平衡。Te——電磁轉(zhuǎn)矩T2——輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩，或負(fù)載制動(dòng)轉(zhuǎn)矩T0——空載轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩Te既可用轉(zhuǎn)子的總機(jī)械功率除以轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度來計(jì)算，也可用電磁功率除以同步角速度來計(jì)算：6電機(jī)拖動(dòng)_第五章_異步電機(jī)(二)共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!第四節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性及其測(cè)取方法異步電動(dòng)機(jī)的工作特性：是指在額定電壓和額定頻率運(yùn)行情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n、定子電流I1、功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩Te、效率η等與輸出功率P2的關(guān)系，即U1=U1N、f=fN時(shí)n=f(P2)、I1=f(P2)、、Te=f(P2)、η=f(P2)。轉(zhuǎn)子電流一般不能直接測(cè)取，故不能簡(jiǎn)化，這些特性非對(duì)輸出功率而言不可。7電機(jī)拖動(dòng)_第五章_異步電機(jī)(二)共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!空載時(shí)：定子電流幾乎全部為勵(lì)磁電流Im負(fù)載增大時(shí)：P2增加、n下降、I2′增大，故I1隨之增大 ——異步電動(dòng)機(jī)的定子電流幾乎隨P2按正比例增加。2、定子電流特性3、功率因數(shù)特性空載時(shí)：I1基本為無(wú)功勵(lì)磁，功率因數(shù)很低，約0.1～0.2負(fù)載增大時(shí)：I1有功分量隨I2增加，故功率因數(shù)提高接近額定負(fù)載時(shí)：功率因數(shù)達(dá)到最大超過額定負(fù)載后：s變得較大，變大，I2無(wú)功分量增加，故功率因數(shù)又重新下降8電機(jī)拖動(dòng)_第五章_異步電機(jī)(二)共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!二工作特性的求取工作特性的求取——可用直接負(fù)載法通過實(shí)驗(yàn)求?。灰部捎玫刃щ娐愤M(jìn)行計(jì)算求取。直接負(fù)載法：保持電源電壓和頻率為額定值，加負(fù)載到額定值的5/4，然后減少負(fù)載到額定值的1/4，分別讀取P1、I1、n，計(jì)算不同負(fù)載下、Te、η，繪制工作特性。等效電路法：可認(rèn)為代表勵(lì)磁特性的勵(lì)磁阻抗不變、代表漏磁通對(duì)繞組電磁效應(yīng)的漏電抗不變，即等效電路參數(shù)在額定電壓和頻率下基本不變。給定等效電路參數(shù)、機(jī)械損耗和附加損耗，按不同s，計(jì)算n、I1、、Te、η，直到P2達(dá)到或超過額定值為止，由計(jì)算結(jié)果繪制工作特性。9電機(jī)拖動(dòng)_第五章_異步電機(jī)(二)共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!一空載試驗(yàn)與勵(lì)磁參數(shù)的確定在額定電壓和額定頻率下，軸上不帶任何負(fù)載的運(yùn)行。1、空載試驗(yàn)調(diào)節(jié)電源電壓從（1.1～1.3）ＵＮ開始，下降到轉(zhuǎn)速發(fā)生明顯變化時(shí)，測(cè)量７～９點(diǎn)，記錄端電壓、空載電流、空載功率和轉(zhuǎn)速，繪制空載特性曲線：空載特性曲線10電機(jī)拖動(dòng)_第五章_異步電機(jī)(二)共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!（2）勵(lì)磁參數(shù)的確定空載時(shí)，s≈0 ——等效電路中的附加電阻無(wú)窮大，電路呈開路狀態(tài)勵(lì)磁參數(shù)為：空載等效電路——其中，X1可由堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)確定11電機(jī)拖動(dòng)_第五章_異步電機(jī)(二)共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!由于Zm>>Z2′，可認(rèn)為勵(lì)磁支路相當(dāng)于開路，則Im≈0，鐵耗可忽略不計(jì)。堵轉(zhuǎn)參數(shù)為： 對(duì)于大中型異步電動(dòng)機(jī)：X1≈X2′≈Xk/2 對(duì)于100kW以下的小型異步電動(dòng)機(jī)： X2′≈0.67Xk（2、4、6極）；X2′≈0.57Xk（8、10極）12電機(jī)拖動(dòng)_第五章_異步電機(jī)(二)共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!電磁轉(zhuǎn)矩：由近似等效電路得：近似等效電路三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系為：13電機(jī)拖動(dòng)_第五章_異步電機(jī)(二)共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!結(jié)論： 1）當(dāng)電動(dòng)機(jī)各參數(shù)及電源頻率不變時(shí)，TeMax與U12成正比，sm則保持不變，與U1無(wú)關(guān)； 2）當(dāng)電源頻率及電壓不變時(shí)，sm與TeMax近似地與X1+X2′成反比； 3）TeMax與R2′之值無(wú)關(guān)，sm則與R2′成正比。推論： 對(duì)于繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)某一恰當(dāng)電阻RΩ時(shí)，可使sm=1（相當(dāng)于n=0），即起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值TeMax。顯然，此時(shí)：14電機(jī)拖動(dòng)_第五章_異步電機(jī)(二)共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!一功率轉(zhuǎn)換過程功率轉(zhuǎn)換過程：

輸入——從定子繞組輸入電功率P1

定子——定子銅耗pCu1+定子鐵耗pFe+電磁功率Pe

轉(zhuǎn)子——轉(zhuǎn)子銅耗pCu2+轉(zhuǎn)子鐵耗+總機(jī)械功率Pmech

輸出——機(jī)械損耗pmech+附加損耗pΔ+凈機(jī)械功率P2通常，轉(zhuǎn)差率很小，轉(zhuǎn)子鐵心中磁通變化頻率很低，轉(zhuǎn)子鐵耗可忽略不計(jì)如果轉(zhuǎn)差率較大，則f2較大，就應(yīng)該考慮轉(zhuǎn)子鐵耗15電機(jī)拖動(dòng)_第五章_異步電機(jī)(二)共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!二功率方程式式中，U1——定子相電壓I1——定子相電流——定子功率因數(shù)角——轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角sPe——轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)速n越低，轉(zhuǎn)差率s越大，即轉(zhuǎn)差功率越大，則轉(zhuǎn)子銅耗就越大16電機(jī)拖動(dòng)_第五章_異步電機(jī)(二)共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!四電磁轉(zhuǎn)矩公式代入歸算過的轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)，得到異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式： 式中，——轉(zhuǎn)矩常數(shù) ——可見，異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Te的大小：與每極磁通Φm、歸算后轉(zhuǎn)子電流的有功分量成正比。17電機(jī)拖動(dòng)_第五章_異步電機(jī)(二)共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!一工作特性的分析空載時(shí)：P2≈0、I2≈0，故s≈0、n≈ns負(fù)載增大時(shí)：P2增加、I2增大以產(chǎn)生更大的電磁功率，故s也增大、n稍有下降一般轉(zhuǎn)子銅耗很小，額定負(fù)載時(shí)：s≈1.5%～5%，則n≈(0.985～0.95)ns

——異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性為一條稍向下傾斜的曲線。1、轉(zhuǎn)速特性18電機(jī)拖動(dòng)_第五章_異步電機(jī)(二)共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!負(fù)載不超過額定值時(shí)， 轉(zhuǎn)速變化很小，而T0又認(rèn)為基本不變 ——電磁轉(zhuǎn)矩特性近似為一條斜率為1/Ω的直線。4、電磁轉(zhuǎn)矩特性5、效率特性可變損耗小于不變損耗時(shí)：效率隨負(fù)載的增加而增加可變損耗等于不變損耗時(shí)：效率最大可變損耗大于不變損耗時(shí)：效率隨負(fù)載的增加而減小19電機(jī)拖動(dòng)_第五章_異步電機(jī)(二)共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定表示空載狀態(tài)的勵(lì)磁參數(shù)：勵(lì)磁阻抗Zm、Rm、Xm ——決定于電動(dòng)機(jī)主磁路的飽和程度，非線性 ——空載試驗(yàn)對(duì)應(yīng)堵轉(zhuǎn)電流的堵轉(zhuǎn)參數(shù)：漏阻抗Z1、R1、X1、Z2′、R2′、X2′ ——與電動(dòng)機(jī)飽和程度無(wú)關(guān)，線性 ——堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)20電機(jī)拖動(dòng)_第五章_異步電機(jī)(二)共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!（1）機(jī)械損耗和鐵耗的分離空載時(shí)，s≈0、I2≈0鐵耗與磁密平方、即與端電壓平方成正比機(jī)械損耗僅與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)，空載時(shí)可認(rèn)為是恒值2、勵(lì)磁參數(shù)、鐵耗及機(jī)械損耗的確定21電機(jī)拖動(dòng)_第五章_異步電機(jī)(二)共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!二堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)及堵轉(zhuǎn)參數(shù)的確定堵轉(zhuǎn)時(shí)，是使轉(zhuǎn)子堵住不轉(zhuǎn)，n=0、s=1。從U1≈0.4U1N開始往下測(cè)量5～7個(gè)點(diǎn)，記錄端電壓、堵轉(zhuǎn)電流和功率，并測(cè)量定子繞組的電阻，繪制堵轉(zhuǎn)特性曲線：堵轉(zhuǎn)特性曲線堵轉(zhuǎn)等效電路代表總機(jī)械功率的附加電阻為022電機(jī)拖動(dòng)_第五章_異步電機(jī)(二)共25頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率為輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積；輸出轉(zhuǎn)矩為電磁轉(zhuǎn)矩的主要成分；轉(zhuǎn)速的派生量為轉(zhuǎn)差率 —