第2章交流電機(jī)本章主要內(nèi)容2.1概述2.2三相交流電動(dòng)機(jī)2.3變壓器2.1概述交流電機(jī)：工作電源為交流電的電機(jī)的統(tǒng)稱。異步電機(jī)主要用作電動(dòng)機(jī)；同步電機(jī)主要用作發(fā)電機(jī)；變壓器主要用來實(shí)現(xiàn)交流電能或交流信號(hào)的傳遞。

相關(guān)圖片交流電機(jī)旋轉(zhuǎn)的：異步電機(jī)和同步電機(jī)（交流電動(dòng)機(jī)）靜止的：變壓器2.2三相交流電動(dòng)機(jī)2.2.1三相交流電動(dòng)機(jī)的繞組及電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)2.2.2三相異步電動(dòng)機(jī)概述2.2.3三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析2.2.4三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性及參數(shù)測(cè)定2.2.5三相同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理2.2.1三相交流電動(dòng)機(jī)的繞組及電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)三相交流電動(dòng)機(jī)的繞組是指三相異步電動(dòng)機(jī)和三相同步電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組，常將其稱為電樞繞組。（照片）交流電動(dòng)機(jī)的繞組一般須滿足以下基本要求：（1）在一定導(dǎo)體數(shù)下，產(chǎn)生較大的基波電動(dòng)勢(shì)及磁動(dòng)勢(shì)；（2）在三相繞組中，要求各相的基波電動(dòng)勢(shì)及磁動(dòng)勢(shì)必須對(duì)稱，并且三相阻抗相等；（3）電動(dòng)勢(shì)與磁動(dòng)勢(shì)波形力求接近正弦波，即要求其諧波分量盡可能??；（4）用銅（鋁）量要少；（5）機(jī)械強(qiáng)度和絕緣性能可靠，散熱條件好，制造和維修方便。1、三相交流繞組的組成1）繞組的型式：交流繞組按相數(shù)可分為單相、兩相、三相和多相繞組；按槽內(nèi)層數(shù)分為單層繞組和雙層繞組，單層繞組又分為鏈?zhǔn)?、交叉式和同心式繞組，雙層繞組又分為疊繞組和波繞組；按每極每相槽數(shù)是整數(shù)還是分?jǐn)?shù)分為整數(shù)槽繞組和分?jǐn)?shù)槽繞組。2）交流繞組的有關(guān)基本知識(shí)：（1）電角度：一對(duì)磁極范圍為360o電角度（2）槽距角α：相鄰兩槽之間的電角度距離，即：（3）每極每相槽數(shù)q：每個(gè)主極面下每相所占的槽數(shù)，即

（4）線圈節(jié)距y：一個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊之間所跨的距離，用槽數(shù)表示。

（5）相帶——每個(gè)主極面下每相繞組所占有的寬度，用電角度表示。一個(gè)主極面寬度為180°，平均分配到m相。三相電機(jī)m=3，一般采用60°相帶繞組。相數(shù)1、三相交流繞組的組成電機(jī)中的兩種角度之間的關(guān)系：電角度=磁極對(duì)數(shù)×機(jī)械角度三相單層繞組連接電機(jī)有2個(gè)主極，12個(gè)槽，每個(gè)槽當(dāng)中放置一根導(dǎo)體。極距；每極每相槽數(shù)，整數(shù)槽繞組，且q>1，表示組成每相繞組的q個(gè)線圈是嵌放在沿圓周分布的相鄰槽內(nèi)，這種繞組稱為分布繞組。三相繞組的三個(gè)首端之間應(yīng)互差120°電角度。根據(jù)此電機(jī)的槽距角，120°占4個(gè)槽。所以，A在1號(hào)槽，則B相繞組首端B應(yīng)在5號(hào)槽，C相繞組首端C應(yīng)在9號(hào)槽。三相雙層繞組連接（一相）圖示是三相雙層繞組中一相繞組的連接圖。其數(shù)據(jù)為：m=3，p=2，Z=24，極距，槽距角，每極每相槽數(shù)。圖中以一實(shí)線和一虛線表示一個(gè)槽（實(shí)線表示上層圈邊，虛線表示下層圈邊），按對(duì)稱要求一個(gè)上層圈邊和一個(gè)下層圈邊構(gòu)成一個(gè)線圈。短距繞組：y=52、三相交流繞組的電動(dòng)勢(shì)三相交流電動(dòng)機(jī)中，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割三相交流繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

1）導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)Ec(有效值）當(dāng)磁密按正弦分布，每極磁通量，所以磁密幅值，所以2）線圈電動(dòng)勢(shì)Et及短距系數(shù)Ky2、三相交流繞組的電動(dòng)勢(shì)3）線圈組電動(dòng)勢(shì)Eq及分布系數(shù)Kq

2、三相交流繞組的電動(dòng)勢(shì)故有：繞組系數(shù)：其中，單層繞組的短距系數(shù)始終為1。4）每相繞組的電動(dòng)勢(shì)每相繞組的電動(dòng)勢(shì)有效值：

2、三相交流繞組的電動(dòng)勢(shì)3、三相交流繞組的磁動(dòng)勢(shì)1）單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)——脈振磁動(dòng)勢(shì)

當(dāng)正弦交流電i通過一單相集中繞組時(shí)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)的軸線與繞組的軸線重合，位置固定不變，但磁場(chǎng)隨時(shí)間按正弦規(guī)律脈振

。其為一矩形波，高度為1/2·KNNi，導(dǎo)體所在位置為磁動(dòng)勢(shì)方向改變的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

矩形脈振磁勢(shì)波的分解：

運(yùn)用傅里葉級(jí)數(shù)分解成基波和一系列的高次諧波：基波磁動(dòng)勢(shì)表達(dá)式為：基波磁動(dòng)勢(shì)的幅值為：2）三相繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)——旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)三相對(duì)稱繞組中通過對(duì)稱三相交流電流三相繞組產(chǎn)生的氣隙磁動(dòng)勢(shì)的基波分別為：利用三角函數(shù)變換，可得合成磁動(dòng)勢(shì)的基波為：

分析：（1）當(dāng)ωt=0?時(shí)，合成磁動(dòng)勢(shì)基波最大值出現(xiàn)在x=0?處；（2）當(dāng)ωt=90?時(shí)，合成磁動(dòng)勢(shì)基波最大值出現(xiàn)在x=90?處。

結(jié)論：f1為一沿空間按正弦規(guī)律分布，幅值恒定不變，但隨著時(shí)間的推移，整個(gè)正弦波沿x的正方向移動(dòng)的磁動(dòng)勢(shì)波。由于電機(jī)的氣隙是一個(gè)圓，故此移動(dòng)的磁動(dòng)勢(shì)波即為一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁動(dòng)勢(shì)波。旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)波的轉(zhuǎn)速為：（r/min）同步轉(zhuǎn)速（2極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生示意圖）動(dòng)畫結(jié)論：三相對(duì)稱電流通過三相對(duì)稱繞組時(shí)，會(huì)在電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。3）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向與三相繞組中三相電流的相序一致。改變?nèi)嗬@組中電流的相序，就可以改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向。3）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

已制成的電動(dòng)機(jī)，極對(duì)數(shù)p是一定的，當(dāng)電源頻率不

同時(shí)，電動(dòng)機(jī)就有不同的同步轉(zhuǎn)速。反之，若電源頻率一

定，則不同極數(shù)的電動(dòng)機(jī)，其同步轉(zhuǎn)速也不同。

我國(guó)的工頻頻率為50

Hz

2極電動(dòng)機(jī)（2p=2）的同步轉(zhuǎn)速為3000

r/min；

4極電動(dòng)機(jī)（2p=4）的同步轉(zhuǎn)速為1500

r/min；

6極電動(dòng)機(jī)（2p=6）的同步轉(zhuǎn)速為1000

r/min等。2.2.2三相異步電動(dòng)機(jī)概述

三相異步電動(dòng)機(jī)屬于旋轉(zhuǎn)交流電機(jī)，運(yùn)行時(shí)其三相定子繞組接三相交流電源。由電源提供的三相交流電流，在電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)交鏈定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組，實(shí)現(xiàn)從定子到轉(zhuǎn)子的能量傳遞和轉(zhuǎn)換。1、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2、三相異步電動(dòng)機(jī)的額定值3、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理1、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)分類：異步電機(jī)按相數(shù)分為三相和單相兩類；按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可分為籠型和繞線型兩類；按機(jī)殼的保護(hù)方式可分為防護(hù)式、封閉式、防爆式三類。和所有旋轉(zhuǎn)電機(jī)一樣，異步電機(jī)主要包括有固定不動(dòng)的定子部分和可以轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子部分，定、轉(zhuǎn)子之間有氣隙。1、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1）定子部分機(jī)座：異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)座僅起固定和支撐定子鐵心的作用，一般用鑄鐵鑄造而成。根據(jù)電動(dòng)機(jī)防護(hù)方式、冷卻方式和安裝方式的不同，機(jī)座的形式也不同。定子鐵心：由厚0.5mm的硅鋼

片沖片疊壓而成，鐵心內(nèi)圓有

均勻分布的槽，用以嵌放定子

繞組，沖片上涂有絕緣漆（小

型電動(dòng)機(jī)也有不涂漆的），定子鐵心是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分。定子鐵心與機(jī)座

定子繞組：是一個(gè)三相對(duì)稱繞組，

它由三個(gè)完全相同的繞組所組成，每個(gè)繞組即為一相，

三個(gè)繞組在空間相差120°電角度，可根據(jù)需要接成星形或三角形。2）轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子鐵心：作用和定子鐵心相同，一方面作為電動(dòng)機(jī)磁路一部分，一方面用來安放轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子鐵心也是用厚0.5mm的硅鋼片疊壓而成，套在轉(zhuǎn)軸上。

轉(zhuǎn)子繞組：異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組分為繞線型與籠型兩種，根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組的不同，分為繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)與籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。

（1）繞線型轉(zhuǎn)子繞組：

（2）籠型繞組：集電環(huán)電刷變阻器銅排轉(zhuǎn)子鑄鋁轉(zhuǎn)子繞線型轉(zhuǎn)子繞組與外加變阻器的聯(lián)接3）氣隙三相異步電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子之間有一氣隙。異步電動(dòng)機(jī)的氣隙很小，在中小型三相異步電動(dòng)機(jī)中，氣隙一般為0.2~2mm。氣隙大小對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的性能有很大影響。氣隙大小應(yīng)綜合機(jī)械和電磁等多種因素全盤考慮。

包括端蓋、風(fēng)扇等。端蓋除了防護(hù)作用外，在端蓋上還裝有軸承，用以支撐轉(zhuǎn)子軸。風(fēng)扇則用來通風(fēng)冷卻。4）其它部分軸出線盒風(fēng)罩風(fēng)扇轉(zhuǎn)子定子機(jī)座吊環(huán)軸承異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖繼續(xù)第二種防護(hù)形式（防水）的等級(jí)第一種防護(hù)形式（防塵）的等級(jí)2、

三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)及主要系列1）異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)異步電動(dòng)機(jī)在銘牌上表明的主要額定值：（1）額定容量PN

指轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率，單位是kW。（2）額定電壓UN

指加在定子繞組上的線電壓，單位V、kV。（3）額定電流IN

指輸入定子繞組的線電流，單位是A。（4）額定轉(zhuǎn)速nN

單位：轉(zhuǎn)/分（r/min）（5）額定頻率fN

指電動(dòng)機(jī)所接電源的頻率，單位是Hz。我國(guó)的工頻頻率為50Hz。（照片）（6）絕緣等級(jí)

絕緣等級(jí)決定了電動(dòng)機(jī)的容許溫升，有時(shí)也不標(biāo)明絕緣等級(jí)而直接標(biāo)明容許溫升。（7）接法用Y或△表示。表示在額定運(yùn)行時(shí)，定子繞組應(yīng)采用的聯(lián)接方式。（8）轉(zhuǎn)子繞組的開路電壓指轉(zhuǎn)子接額定電壓，轉(zhuǎn)子繞組開路時(shí)轉(zhuǎn)子線電壓，單位是V。（9）轉(zhuǎn)子繞組的額定電流單位是A。若是繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，則還應(yīng)有：2）三相異步電動(dòng)機(jī)的主要系列簡(jiǎn)介Y系列

是一般用途的小型籠型電動(dòng)機(jī)系列，取代了原先的JO2系列。額定電壓為380V，額定頻率為50Hz，功率范圍為（0.55-90）kW，同步轉(zhuǎn)速為（70-3000）r/min，外殼防護(hù)型式為IP44和IP23兩種，B級(jí)絕緣。JDO2系列該系列是小型三相多速異步電動(dòng)機(jī)系列。它主要用于各式機(jī)床以及起重傳動(dòng)設(shè)備等需要多種速度的傳動(dòng)裝置。

JR系列該系列是中型防護(hù)式三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)系列，容量為（45-410）kW。YR系列是一種大型三相繞線子異步電動(dòng)機(jī)系列，容量為（250-2500）kW，主要用于冶金工業(yè)和礦山中。3、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組接三相交流電源時(shí)，定子繞組中流過三相對(duì)稱交流電，在電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生按同步轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。如圖所示，磁場(chǎng)按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理（敘述）（動(dòng)畫

）1.轉(zhuǎn)子跟著磁場(chǎng)轉(zhuǎn)→兩者轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致；結(jié)論：2.轉(zhuǎn)子比磁場(chǎng)轉(zhuǎn)得慢：異步異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率

轉(zhuǎn)差率——異步電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差與同步轉(zhuǎn)速n1的比值，用s表示：

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系為：n=（1-s）n1轉(zhuǎn)差率是分析異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的一個(gè)重要參數(shù)。狀態(tài)一：正常工作時(shí)，n1>n>0，0<s<1。（兩個(gè)特殊運(yùn)行點(diǎn)）（1）當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)（堵轉(zhuǎn)）時(shí)：n=0，s=1。（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速時(shí)（理想空載）：n=n1，s=0。狀態(tài)二：發(fā)電機(jī)狀態(tài)時(shí)，n>n1，s<0。狀態(tài)三：制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。制動(dòng)時(shí)，n<0，s>1。

視頻：異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理

異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中：s=0.01~0.09根據(jù)轉(zhuǎn)差率s的正負(fù)和大小可以判斷異步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)（1分15秒）2.2.3三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析正常運(yùn)行的三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子總是旋轉(zhuǎn)的。為便于理解，以三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)為例，首先分析轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的情形，然后再分析轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的情況。1、轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的電磁關(guān)系2、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電磁關(guān)系3、三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩1、轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的電磁關(guān)系1）電磁過程當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組流過三相對(duì)稱電流時(shí)，在電機(jī)氣隙中產(chǎn)生轉(zhuǎn)向與電流相序一致的圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)同時(shí)切割定、轉(zhuǎn)子繞組，并產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由于轉(zhuǎn)子繞組為一個(gè)閉合回路，故而在轉(zhuǎn)子繞組中便會(huì)產(chǎn)生對(duì)稱的三相轉(zhuǎn)子電流，并在空間產(chǎn)生轉(zhuǎn)子基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。轉(zhuǎn)子三相電流I2通過轉(zhuǎn)子三相繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的幅值為：轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為三相異步電動(dòng)機(jī)在負(fù)載運(yùn)行時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由定、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)共同產(chǎn)生，即有：或用電流表示的磁動(dòng)勢(shì)平衡方程：

可見，定、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)相對(duì)于定子以相同的轉(zhuǎn)速、按同一方向旋轉(zhuǎn)，它們相對(duì)靜止。轉(zhuǎn)子靜止時(shí)：f2=f11、轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的電磁關(guān)系旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁通組成情況：絕大部分與定、轉(zhuǎn)子同時(shí)交鏈，稱為主磁通，用Φm表示。電機(jī)中定、轉(zhuǎn)子之間的能量傳遞，主要是依靠這部分磁通來實(shí)現(xiàn)的；一小部分僅與定子繞組交鏈，然后自行閉合，該部分磁通稱為定子漏磁通Φ1σ，同理也存在轉(zhuǎn)子漏磁通Φ2σ。

1、轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的電磁關(guān)系2）電動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系設(shè)主磁通Φm瞬時(shí)值表達(dá)式為：漏磁通所經(jīng)過的路徑主要為非鐵磁材料，其磁阻為常數(shù)，漏電感也為常數(shù)，即漏磁通與產(chǎn)生該磁通的電流成正比且同相位。

2）電動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系設(shè)定子繞組電流為：

該漏感電動(dòng)勢(shì)的有效值：相量形式：2）電動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系定、轉(zhuǎn)子電路的電動(dòng)勢(shì)方程為：

φ2為轉(zhuǎn)子電流滯后于轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的相位角

按照漏感電動(dòng)勢(shì)類似的處理方法，定子電動(dòng)勢(shì)可用阻抗電壓降表示為：考慮到主磁通在鐵芯中引起的鐵耗，所以不能單純地只引入一個(gè)電抗，還應(yīng)引入一個(gè)電阻；勵(lì)磁電阻Rm是對(duì)應(yīng)于定子鐵耗的等效電阻。3）轉(zhuǎn)子繞組的折算正常運(yùn)行的異步電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子之間只有磁的耦合而沒有電的聯(lián)系。將異步電動(dòng)機(jī)中電和磁之間的相互關(guān)系，用一個(gè)純電路的形式來表示，將使分析計(jì)算大為簡(jiǎn)化。這種表示異步電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系的電路稱為等效電路。為了得到異步電動(dòng)機(jī)的等效電路，需進(jìn)行轉(zhuǎn)子繞組折算。轉(zhuǎn)子繞組折算：在保持折算前后電機(jī)的電磁及能量轉(zhuǎn)換關(guān)系不變的前提下，用一個(gè)相數(shù)m2=m1、每相串聯(lián)匝數(shù)N2=N1、繞組系數(shù)KN2=KN1的等效轉(zhuǎn)子繞組代替原來的轉(zhuǎn)子繞組。

3）轉(zhuǎn)子繞組的折算各物理量的折算值與實(shí)際值的關(guān)系為：（1）轉(zhuǎn)子電流滿足電流關(guān)系：或電流變比3）轉(zhuǎn)子繞組的折算（2）轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)（3）轉(zhuǎn)子阻抗電動(dòng)勢(shì)變比由于：和4）基本方程式、等效電路和相量圖將轉(zhuǎn)子繞組上的各量經(jīng)過折算后，得異步電動(dòng)機(jī)的基本方程式為：基本方程式4）基本方程式、等效電路和相量圖等效電路4）基本方程式、等效電路和相量圖相量圖2、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電磁關(guān)系1）電動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系定子側(cè)：轉(zhuǎn)子側(cè)：其中：2、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電磁關(guān)系1）電動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系定子側(cè)：轉(zhuǎn)子側(cè)：轉(zhuǎn)子電流：轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角：2、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電磁關(guān)系2）定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)關(guān)系轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的幅值：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速為：轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)定子的轉(zhuǎn)速為：轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)和定子磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于定子仍以相同的轉(zhuǎn)速、按同一方向旋轉(zhuǎn)，定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)靜止。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)也是由定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)共同產(chǎn)生。3）轉(zhuǎn)子繞組頻率的折算為了得到異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)的等效電路，除了要進(jìn)行繞組折算外，還要進(jìn)行頻率折算。轉(zhuǎn)子頻率折算——在不影響定子邊各物理量的前提下，使等效轉(zhuǎn)子中的頻率與定子的頻率相等；即用一個(gè)等效的靜止的轉(zhuǎn)子代替實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。

頻率為f2頻率為f13）轉(zhuǎn)子繞組頻率的折算轉(zhuǎn)子電阻由R2變?yōu)橄喈?dāng)于是在轉(zhuǎn)子電路中串入一個(gè)附加電阻

附加電阻的物理含義：是異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械功率的一個(gè)等效電阻，電路中該等效電阻上的功率與實(shí)際旋轉(zhuǎn)的異步電動(dòng)機(jī)具有的機(jī)械功率等效。4）基本方程式、等效電路和相量圖基本方程式4）基本方程式、等效電路和相量圖等效電路T形等效電路簡(jiǎn)化等效電路例題2-24）基本方程式、等效電路和相量圖相量圖3、三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩1）三相異步電動(dòng)機(jī)的功率關(guān)系Pempmec+padPmec1）三相異步電動(dòng)機(jī)的功率關(guān)系1）三相異步電動(dòng)機(jī)的功率關(guān)系空載損耗，用p0表示:三相異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的總損耗：

功率平衡方程：頻率折算后，必需引入電阻的物理意義異步電動(dòng)機(jī)的特性中兩個(gè)重要的公式：說明：轉(zhuǎn)差s越大，電磁功率消耗在轉(zhuǎn)子銅耗中的比重就越大，電動(dòng)機(jī)效率就越低，所以異步電動(dòng)機(jī)一般都運(yùn)行在s=0.02~0.06的范圍內(nèi)。

只要知道了異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子銅耗和轉(zhuǎn)速，就可求出電磁功率Pem和總機(jī)械功率Pmec。2）

轉(zhuǎn)矩關(guān)系電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，作用在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上的有三個(gè)轉(zhuǎn)矩:1）電磁轉(zhuǎn)矩T:使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)2）空載制動(dòng)轉(zhuǎn)矩T0：機(jī)械損耗和附加損耗所引起3）反作用轉(zhuǎn)矩T2：電動(dòng)機(jī)所拖動(dòng)的負(fù)載電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩平衡方程式：T=T2+T0

異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩等于電磁功率除以同步角速度，也等于總機(jī)械功率除以轉(zhuǎn)子的機(jī)械角速度。電磁功率Pem和電磁轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系：3）電磁轉(zhuǎn)矩同步旋轉(zhuǎn)角速度：

上式說明，電磁轉(zhuǎn)矩是由氣隙磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子電流的有功分量相互作用而產(chǎn)生的。CT為三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)例題2-32.2.4三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性及參數(shù)測(cè)定1、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性異步電動(dòng)機(jī)的工作特性：指在額定電壓、額定頻率下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n（或轉(zhuǎn)差率s）、定子電流I1、功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩T、效率η與輸出功率P2的關(guān)系曲線，即：n（s）、、I1、

T、η=f（P2）。

三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性曲線圖1、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性1）轉(zhuǎn)速特性

n=f（P2）

sPem=pcu2異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性n=f（P2）是一根對(duì)橫軸稍微下降的曲線，與并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整特性相似。P2nn考慮：轉(zhuǎn)差率特性s=f（P2）的特點(diǎn)空載時(shí)電流很小，隨著負(fù)載電流增大，電機(jī)的輸入電流增大。2）定子電流特性I1＝f（P2）電流I1P23）功率因數(shù)特性功率因數(shù)cos1

空載時(shí)，定子電流基本上是勵(lì)磁電流，功率因數(shù)很低，

僅為0.1-0.2。

隨著負(fù)載的增加，定子電流的有功分量增加，功率因數(shù)逐

漸上升，在額定負(fù)載附近，功率因數(shù)達(dá)最大值。

超過額定負(fù)載后，由于轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)差增大，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)下降較多，使定子電流中與之平衡的無(wú)功分量也增大，功率因數(shù)反而有所下降。

轉(zhuǎn)速的變換范圍很小，從空載到滿載，轉(zhuǎn)速Ω變化不大，可以認(rèn)為T2與P2成正比。

異步電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩

T2=f（P2）近似為一直線。而T

=T2+T0，因T0近似不變，所以T

=f（P2）也近似為一直線。4）電磁轉(zhuǎn)矩特性T＝f（P2）電磁轉(zhuǎn)矩TP25）效率特性

η=f(P2)各種類型的電動(dòng)機(jī)，其效率特性形狀是完全相同的。效率異步電動(dòng)機(jī)工作特性的求取直接負(fù)載法：利用負(fù)載實(shí)驗(yàn)，計(jì)算工作特性，適用于中小容量的異步電動(dòng)機(jī)；參數(shù)計(jì)算法：在電動(dòng)機(jī)參數(shù)已知的情況下，利用等效電路，通過迭代方法，計(jì)算工作特性和運(yùn)行數(shù)據(jù)。2、三相異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)測(cè)定要計(jì)算工作特性，事先要知道電機(jī)參數(shù)，通過做空載和短路試驗(yàn)，可以求出、、、、和

。1）空載試驗(yàn)方法：電動(dòng)機(jī)空載、定子繞組接額定頻率的三相對(duì)稱電源，改變定子端電壓的大小可測(cè)得對(duì)應(yīng)的空載電流I0和空載輸入功率P0測(cè)定：相電壓U1、空載相電流I0、空載輸入總功率P0。計(jì)算：畫出和

P′0=P0-pcu1=pmec+pFe

I0、P0U10U1NP0I0空載時(shí)，I2=0，從T型等效電路來看，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子開路，所以：X0=Xm+X1σ

pFe的大小近似地與外施電壓的平方成正比

Pmec則與電壓U1無(wú)關(guān),近似為常值；

關(guān)系曲線基本是一條直線；延長(zhǎng)直線與縱軸相交，交點(diǎn)以下部分，即為機(jī)械損耗Pmec,額定電壓時(shí)的鐵耗即可從圖中對(duì)應(yīng)的點(diǎn)求取。根據(jù)空載試驗(yàn)，測(cè)得額定電壓時(shí)的I0、P0與pFe值，即可算出式中:U1——相電壓；

I0——相電流；勵(lì)磁電阻PFePmec0U1N22）短路(堵轉(zhuǎn)）試驗(yàn)試驗(yàn)時(shí)，將轉(zhuǎn)子堵住不動(dòng)，這時(shí)s=1，則在等效電路中的附加電阻相當(dāng)于轉(zhuǎn)子電路本身短接，堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)也稱為短路試驗(yàn)，求得的參數(shù)也就稱之為短路參數(shù)。試驗(yàn)時(shí)，定子仍加額定頻率的三相對(duì)稱電壓，求得不同電壓下的定子相電流Ik和輸入功率Pk，即可畫出短路特性，Ik=f（U1）和Pk=f（U1）0PK、IKPKIKUK從等效電路可知，因?yàn)閆m?Z2'，短路試驗(yàn)時(shí)，可以認(rèn)為勵(lì)磁支路開路，Im=0，鐵耗忽略不計(jì)。輸入功率全部消耗在定、轉(zhuǎn)子的銅耗上。I2'≈I1=Ik

定子電阻R1可直接測(cè)得，于是：R′2=Rk-R1

對(duì)大中型電動(dòng)機(jī)，可以認(rèn)為：因短路參數(shù)受磁路飽和的影響，它的數(shù)值是隨電流數(shù)值的不同而不同的，因此，應(yīng)該根據(jù)計(jì)算目的不同，選取不同的短路電流進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)

PN小于1000kW的小型電動(dòng)機(jī)

單相異步電動(dòng)機(jī)一、工作原理單相異步電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，定子單相繞組接單相交流電源，單相電流通過單相繞組會(huì)產(chǎn)生脈振磁動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生脈振磁場(chǎng)。兩旋轉(zhuǎn)方向正好相反的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)“f+”與“f-”，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，分別作用于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，產(chǎn)生方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩T+和T-。

電磁轉(zhuǎn)矩具有以下特點(diǎn)：（1）當(dāng)n=0時(shí)（即起動(dòng)時(shí)），s+=s-=1，合成電磁轉(zhuǎn)矩T=T++T-=0，電動(dòng)機(jī)無(wú)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)在某種外轉(zhuǎn)矩作用下起動(dòng)起來后，正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，正向轉(zhuǎn)矩大于反向轉(zhuǎn)矩；反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，反向轉(zhuǎn)矩大于正向轉(zhuǎn)矩。即電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，合成電磁轉(zhuǎn)矩不再為零，且合成轉(zhuǎn)矩的方向與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相同。異步電動(dòng)機(jī)能否運(yùn)行取決于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其轉(zhuǎn)向也取決于起動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向。只要能解決單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)問題，其便可與三相異步電動(dòng)機(jī)一樣帶負(fù)載運(yùn)行。二、起動(dòng)方法1、分相起動(dòng)2、罩極起動(dòng)2.2.5三相同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理1、基本結(jié)構(gòu)2、工作原理3、相量圖4、功率和轉(zhuǎn)矩5、功角特性和矩角特性6、勵(lì)磁調(diào)節(jié)和U形曲線7、同步補(bǔ)償機(jī)8、三相同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)問題2.2.5三相同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理1、三相同步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)凸極式轉(zhuǎn)子隱極式轉(zhuǎn)子2、三相同步電動(dòng)機(jī)的工作原理多極電機(jī)兩極電機(jī)2、三相同步電動(dòng)機(jī)的工作原理電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)理想空載θ：功角3、相量圖以凸極同步電動(dòng)機(jī)為對(duì)象，利用雙反應(yīng)理論進(jìn)行分析。交軸直軸3、相量圖1）三相同步電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系：2）定子每相電路的電動(dòng)勢(shì)平衡方程：2）定子每相電路的電動(dòng)勢(shì)平衡方程：忽略Ra3）相量圖隱極同步電動(dòng)機(jī)的相量圖：4、三相同步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩

（與異步電動(dòng)機(jī)類似）5、功角特性和矩角特性

6、勵(lì)磁調(diào)節(jié)與U形曲線同步電動(dòng)機(jī)可一邊輸出機(jī)械功率，一邊向電網(wǎng)提供感性的無(wú)功功率。這樣，便可有效地提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。以磁路未飽和的三相隱極同步電動(dòng)機(jī)為例，且忽略Ra和T0。

6、勵(lì)磁調(diào)節(jié)與U形曲線同步電動(dòng)機(jī)可分為三種勵(lì)磁狀態(tài)：正常勵(lì)磁、欠勵(lì)和過勵(lì)；在過勵(lì)狀態(tài)下，電流超前于電壓，電動(dòng)機(jī)呈電容性，對(duì)改善電網(wǎng)的功率因數(shù)有益。三相同步電動(dòng)機(jī)的U形曲線

當(dāng)電源電壓和頻率為額定值時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)在恒功率下調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流If時(shí)，定子電流I1隨If變化的規(guī)律用曲線表示，為U形曲線。7、同步補(bǔ)償機(jī)（也稱同步調(diào)相機(jī)）其就是不帶機(jī)械負(fù)載的三相同步電動(dòng)機(jī)，被專門用以改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。同步補(bǔ)償機(jī)工作時(shí)從電網(wǎng)吸收的有功功率僅用以供應(yīng)其本身?yè)p耗，U形曲線圖中Pem=0所對(duì)應(yīng)的曲線便是同步補(bǔ)償機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

同步電動(dòng)機(jī)沒有自起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。定子通入三相對(duì)稱電流，在氣隙內(nèi)產(chǎn)生轉(zhuǎn)速為n1的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子通入直流勵(lì)磁，產(chǎn)生N、S極，定子前后半周對(duì)轉(zhuǎn)子磁極的作用力相反，產(chǎn)生的平均轉(zhuǎn)矩為零，無(wú)法自起動(dòng)。AXBCYAXBCYSaNa+AZAXBCYAXBCYSaNa+AZAXBCYAXBCYSaNa+AAXBCYAXBCYSaNaAXBCYAXBCYSaNa+AZNS8、三相同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)問題8、三相同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)問題

同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法：（1）輔助電動(dòng)機(jī)起動(dòng)（2）變頻起動(dòng)（3）異步起動(dòng)（常用）2.3變壓器

變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，其基本功能是利用電磁感應(yīng)原理傳輸交流電能和信號(hào)。它廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)及測(cè)量、控制等一些特殊的用電設(shè)備上。電力變壓器可以將一種電壓等級(jí)的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓等級(jí)的交流電能。在電子線路中，除常用的電源變壓器外，變壓器還用來耦合或隔離電路，傳遞信號(hào)，實(shí)現(xiàn)阻抗匹配等。此外，還有各種專門用途的變壓器。2.3.1單相變壓器變壓器由疊片疊制而成的閉合鐵芯和繞制在鐵芯上的兩個(gè)不同匝數(shù)的繞組組成。i2注意：原理圖中各電磁量的參考正方向。1.變壓器的基本工作原理：當(dāng)不考慮漏磁通時(shí)及繞組電阻時(shí)，有下列電動(dòng)勢(shì)平衡方程式：則一次側(cè)與二次側(cè)的電壓、電動(dòng)勢(shì)的有效值的關(guān)系為：令：K=N1

/N2當(dāng)不計(jì)各種損耗時(shí)，依據(jù)能量守恒原理有：則：故：S為變壓器的視在功率，稱其為變壓器的容量變壓器的變比變壓器電力變壓器特種變壓器升壓變壓器降壓變壓器配電變壓器聯(lián)絡(luò)變壓器按用途分類廠用變壓器整流變壓器電爐變壓器高壓試驗(yàn)變壓器測(cè)量變壓器…電壓互感器電流互感器單相變壓器三相變壓器按相數(shù)分類2.變壓器的分類及用途3.運(yùn)行分析方法

變壓器與異步電動(dòng)機(jī)雖然在結(jié)構(gòu)和功能上相差甚遠(yuǎn)，但二者的工作原理是極為相似的。因此，在某種程度上可以認(rèn)為，變壓器就是靜止的異步電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)就是旋轉(zhuǎn)的變壓器。對(duì)變壓器的運(yùn)行分析，可以采用與異步電動(dòng)機(jī)類似的分析。經(jīng)過繞組折算后，它們的基本方程式、等效電路和相量圖也極為相似。1）基本方程式3.運(yùn)行分析方法2）等效電路（3種形式）3.運(yùn)行分析方法3）相量圖2.3.2三相變壓器及其二次