異步電動(dòng)機(jī)原理第七章結(jié)束異步電動(dòng)機(jī)的基本原理異步電機(jī)的磁通功率、轉(zhuǎn)矩參數(shù)測(cè)定工作特性轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電磁關(guān)系轉(zhuǎn)子靜止的電磁關(guān)系異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)結(jié)束異步電動(dòng)機(jī)的基本原理本章要求：

熟練掌握三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理。了解三相異步電動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)。熟練掌握三相異步電動(dòng)機(jī)額定值及銘牌。

掌握幾種運(yùn)行情況下的物理狀態(tài)及分析方法。掌握繞組折算、頻率折算的目的及方法。正確理解并熟練應(yīng)用基本方程、等效電路及相量圖。

結(jié)束熟練掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程且能正確使用。掌握三相異步電動(dòng)機(jī)電磁力矩的三種表達(dá)形式且能正確使用。掌握三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)及其工作特性的測(cè)定。一般掌握三相異步電動(dòng)機(jī)工作特性的意義及其大概形狀。結(jié)束第一節(jié)異步電機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)及原理一、異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)（一）定子：鐵芯、繞組、機(jī)座、端蓋等上下結(jié)束（二）轉(zhuǎn)子：鐵芯、線圈等分鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。上下結(jié)束轉(zhuǎn)子繞組滑環(huán)電刷外加可調(diào)電阻上下繞線轉(zhuǎn)子原理圖：結(jié)束二、異步電動(dòng)機(jī)的工作原理n有功i2SNn1e2femT

定子通電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)N、S極，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割該磁場(chǎng)，產(chǎn)生e2

；轉(zhuǎn)子導(dǎo)體處于短路狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生i2

；i2與氣隙磁場(chǎng)作用產(chǎn)生電磁力fem

（T），拖動(dòng)電機(jī)就旋轉(zhuǎn)。T2上下結(jié)束

異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n一定低于磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速n1，所以叫異步電動(dòng)機(jī)，也叫感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)速n與磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速n1之差叫轉(zhuǎn)差

n。

n=n1-n轉(zhuǎn)差率S：轉(zhuǎn)速n=（1-S）n1一般空載時(shí)S<0.005；負(fù)載時(shí)S<0.05。上下結(jié)束n有功i2SNn1e2femTT2

轉(zhuǎn)差率S是異步電動(dòng)機(jī)的重要參數(shù)，負(fù)載變化時(shí)，S會(huì)變化，使E2

、I2

、T2變化，以達(dá)到重新平衡。原理動(dòng)畫上下結(jié)束三、異步電動(dòng)機(jī)的額定值額定功率PN：電動(dòng)機(jī)軸的輸出機(jī)械功率。額定電壓UN

：定子線電壓。額定電流IN：定子線電流。額定頻率fN、額定轉(zhuǎn)速nN

等。上下結(jié)束第二節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的磁通一、主磁通與定子、轉(zhuǎn)子繞組同時(shí)交鏈的基波磁通。主二、漏磁通轉(zhuǎn)子漏磁通上下僅僅與定子或轉(zhuǎn)子繞組環(huán)連的磁通。定子漏磁通結(jié)束第三節(jié)轉(zhuǎn)子靜止異步電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系一、繞線轉(zhuǎn)子開路時(shí)電磁關(guān)系1、電磁關(guān)系UAUBUCi0e1

e2e1與變壓器類似定子加對(duì)稱Ui0

1

漏磁通主磁通Fm

me1e2e1

上下結(jié)束2、感應(yīng)電勢(shì)在時(shí)空坐標(biāo)中，每相電勢(shì)定子漏電抗電勢(shì)比：上下結(jié)束3、電壓方程(單相)i0i2=0轉(zhuǎn)子：定子：4、電流I0=(30~50)%INI0

有無(wú)功和有功分量變壓器I0=(2~10)%IN上下結(jié)束5、等效電路和相量圖r1jx1

rmjxm+-與變壓器的類似激磁電阻激磁電抗上下結(jié)束二、繞線轉(zhuǎn)子短路且堵轉(zhuǎn)時(shí)電磁關(guān)系1、電磁關(guān)系與變壓器類似UAUBUCi1e1

e2e1i2e2

定子對(duì)稱i1轉(zhuǎn)子漏磁通主磁通轉(zhuǎn)子對(duì)稱i2Fm=F1+F2定子漏磁通定轉(zhuǎn)子都有同頻率的電流。F1F2上下結(jié)束2、磁勢(shì)平衡方程1）定轉(zhuǎn)子磁勢(shì)關(guān)系定子對(duì)稱i1(f1)轉(zhuǎn)子對(duì)稱i2(f2)Fm=F1+F2F1F2n1n1n1磁勢(shì)平衡的物理意義：轉(zhuǎn)子開路時(shí)，氣隙磁勢(shì)Fm僅由定子電流i10產(chǎn)生。轉(zhuǎn)子短路堵轉(zhuǎn)時(shí)，氣隙磁勢(shì)Fm由定轉(zhuǎn)子電流i1、i2共同產(chǎn)生。轉(zhuǎn)子開路和堵轉(zhuǎn)時(shí)，氣隙磁勢(shì)Fm基本相同。轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)，定子電流i1產(chǎn)生磁勢(shì)F1分兩部分：上下結(jié)束2）定轉(zhuǎn)子電流關(guān)系上下結(jié)束3、電壓方程（單相）定子：轉(zhuǎn)子：i1i2上下結(jié)束4、等效電路及相量圖（單相）i1i21）繞組折算與變壓器類似，將轉(zhuǎn)子繞組折算到定子側(cè)。m2N2kw21m1N1kw11繞組折算原則：保證折算前后P不變，即磁勢(shì)不變。（1）電流電流比上下結(jié)束（2）電勢(shì)（3）阻抗折算前后功率P不變轉(zhuǎn)子銅耗：折算后阻抗角不變上下結(jié)束2）等效電路（單相）r1jx1

rmjxm+-r2′jx2

′′′′+-等效電路及其參數(shù)含義與變壓器一樣。只是異步機(jī)中x1

、x2

、Zm是由三相對(duì)稱磁路決定；而變壓器中由一相磁路決定。上下結(jié)束第四節(jié)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系一、

轉(zhuǎn)子電路（單相）r2jx2s+-f2

轉(zhuǎn)子頻率：上下

轉(zhuǎn)子切割氣隙磁場(chǎng)的速度為：

n=n1-n結(jié)束r2jx2s+-f2

轉(zhuǎn)子電勢(shì)：轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)感應(yīng)電勢(shì)

轉(zhuǎn)子電抗：轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)電抗

轉(zhuǎn)子電阻r2

與f無(wú)關(guān)仍為r2

阻抗角：

轉(zhuǎn)子電流：上下仿真結(jié)束二、磁勢(shì)平衡方程Fm=F1+F2堵轉(zhuǎn)磁勢(shì)平衡方程定轉(zhuǎn)子磁勢(shì)由同頻率I產(chǎn)生，在空間相對(duì)靜止，可以合成。上下n1n1n1定轉(zhuǎn)子電流通過(guò)磁勢(shì)平衡方程聯(lián)系在一起。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的磁勢(shì)平衡方程？結(jié)束定子對(duì)稱i1(f1)F1相對(duì)定子轉(zhuǎn)速n1轉(zhuǎn)子本身轉(zhuǎn)速為n=(1-s)n1相對(duì)定子轉(zhuǎn)速:n1′+n=n1轉(zhuǎn)子對(duì)稱i2s(f2=sf1)F2相對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n1′上下結(jié)束n1n1n1上下定轉(zhuǎn)子電流通過(guò)該磁勢(shì)平衡方程聯(lián)系在一起。結(jié)束三、電勢(shì)平衡方程定子：轉(zhuǎn)子：r2jx2sf2r1jx1

+-f1靜止旋轉(zhuǎn)上下等效電路i1i2s結(jié)束四、等效電路及相量圖（單相）1、頻率折算：將轉(zhuǎn)子參數(shù)折算到定子側(cè)，需要進(jìn)行頻率和繞組折算。折算原則：保證折算前后磁勢(shì)不變，即相對(duì)定子速度和大小不變。r2jx2sf2r1jx1

+-f1靜止旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子側(cè)物理量頻率從f2折算到f1。頻率折算前轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，但F2相對(duì)定子速度為n1。頻率折算后轉(zhuǎn)子就變?yōu)殪o止，這樣F2相對(duì)定子速度能保證仍為n1。頻率從f2折算到f1，轉(zhuǎn)子就變?yōu)殪o止轉(zhuǎn)子。上下結(jié)束頻率折算（f2

）前轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，但F2相對(duì)定子速度為n1。頻率折算后（f1

）轉(zhuǎn)子就變?yōu)殪o止，這樣F2相對(duì)定子速度能保證仍為n1。頻率從f2折算到f1，轉(zhuǎn)子就變?yōu)殪o止轉(zhuǎn)子。上下f2f1結(jié)束

要保證折算前后磁勢(shì)不變，必須轉(zhuǎn)子電流折算前后大小不變。r2jx2sf2旋轉(zhuǎn)折算前：r2/sjx2

f1靜止折算后：折算后轉(zhuǎn)子電路上下結(jié)束r2/sjx2

f1靜止頻率折算后轉(zhuǎn)子電路中：電抗、電勢(shì)為轉(zhuǎn)子開路時(shí)數(shù)值；電阻變?yōu)閞2/s，增加了。頻率折算前轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，表示有機(jī)械功率輸出；折算后靜止，用電阻r2/s上的部分電功率代替機(jī)械功率。電阻r2/s上電功率包含轉(zhuǎn)子銅耗和機(jī)械功率?？梢詫⑵浞蛛x。即：轉(zhuǎn)子內(nèi)阻代表機(jī)械功率的等效電阻r2jx2

f1靜止上下結(jié)束2、繞組折算m2N2kw21m1N1kw113、等效電路（單相）′r1jx1

rmjxm+-r2′jx2

′′′+-上下結(jié)束4、相量圖′r1jx1

rmjxm+-r2′jx2

′′′+-上下結(jié)束五、幾種等效電路′r1jx1

rmjxm+-r2′jx2

′′′+-T型′r1jx1

rmjxm+-r2′jx2

′′′+-

型Z1上下結(jié)束第六節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩方程上下結(jié)束輸入：P1=m1U1I1cos

1電磁功率：Pem=m1E2′I2′cos

2=m1

I2′2

(r2′/s)產(chǎn)生的總機(jī)械功率：定子銅耗：pcu1=m1I12r1

；鐵耗：pFe=m1Im2rm

；一、異步電動(dòng)機(jī)的功率關(guān)系′r1jx1

rmjxm+-r2′jx2

′′′+-三相電機(jī)m1=3轉(zhuǎn)子銅耗：pcu2=m1I2′2

r2′

=s

Pem

上下結(jié)束輸出功率：P2=Pmec-pmec-ps

=Pmec-p0

′r1jx1

rmjxm+-r2′jx2

′′′+-摩擦損耗附加損耗空載損耗功率功率流程圖：P2P1pcu1PempFepcu2Pmecp0上下結(jié)束P2P1pcu1PempFepcu2Pmecp0電機(jī)效率：電機(jī)總損耗：上下結(jié)束二、異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩關(guān)系電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)機(jī)械TnTL=T2+T0穩(wěn)定運(yùn)行必須滿足受力平衡。1、轉(zhuǎn)矩平衡方程T=TL=T2+T0其中T0=Tmec

+Ts摩擦損耗轉(zhuǎn)矩附加損耗轉(zhuǎn)矩2、電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度：磁場(chǎng)同步角速度：上下結(jié)束2、輸出轉(zhuǎn)矩、空載轉(zhuǎn)矩三、電磁轉(zhuǎn)矩公式上下T結(jié)束例、一三相籠型異步電動(dòng)機(jī)Y，PN=7.5KW,UN=380V,f1=50Hz,nN=960rpm,cos

1N=0.824,pcu1N=474W,pFe=231W,p0=82.5W.當(dāng)額定運(yùn)行時(shí)求：1)sN;2)f2;3)Pmec;4)pcu2;5)P1;6)

N;7)I1N;8)T2N;9)T0;10)T;11)轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的速度n2;相對(duì)于定子的速度n2′。解：n1=1000rpm,sN=(n1-nN)/n1=0.04,f2=sf1=2Hz,Pmec

=PN+p0=7.5825KW,Pem=Pmec

/(1-s)=7898.4W,pcu2=sPmec

=316W,P1=Pem+pFe+pcu1N

=8603.4W,

N=P2/P1=87.2%,T2N=P2N/

N=74.61Nm,T0=p0/

N=0.82Nm,上下結(jié)束上下T

=Pmec/

N=Pem/

1=75.43Nm,n2=sn1=40rpm,n2′=n+n2=1000rpm結(jié)束第七節(jié)異步機(jī)的參數(shù)測(cè)定一、空載實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)出pFe,rm,xm2、實(shí)驗(yàn)條件加額定U，無(wú)載3、實(shí)驗(yàn)線路WA**uBKDAAW**uAuCVV4、實(shí)驗(yàn)步驟1）接線。2）電源電壓調(diào)至零。3）合閘運(yùn)行，緩慢將電壓調(diào)至額定。4）空轉(zhuǎn)幾分鐘后，開始測(cè)量。上下電機(jī)裝配結(jié)束04、測(cè)量數(shù)據(jù)：p0,U1,I05、計(jì)算′r1jx1

rmjxm+-r2′jx2

′′′+-r1jx1

rmjxm+-上下結(jié)束0r1jx1

rmjxm+-r1用直流或電橋的方法測(cè)量出。x1

通過(guò)堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)測(cè)量出。上下結(jié)束6、空載特性′r1jx1

rmjxm+-r2′jx2

′′′+-小電機(jī)該摩擦損耗比重較大空載運(yùn)行實(shí)際等效電路為了準(zhǔn)確測(cè)量參數(shù)，需將摩擦損耗功率分離。實(shí)驗(yàn)測(cè)出的p0=pcu1+pFe+pmec

測(cè)量空載特性：使U1=U1N起，逐步降低，直到電流開始回升；每次測(cè)量出p0,U1,I0作曲線：p0=f(U1),p0=f(I0)上下結(jié)束摩擦損耗功率分離：實(shí)驗(yàn)測(cè)出的p0=pcu1+pFe+pmec

先分離定子銅耗功率p0′=p0-3I02r1=pFe+pmec

基本不變正比于U12作曲線p0′=pFe+pmec

=f(U12)p0′U120pmec測(cè)出額定U時(shí)p0：p0-3I02r1-pmec

=3I02rm上下結(jié)束二、短路堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)出pk,rk,xk2、實(shí)驗(yàn)條件轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)加低壓，使I1=I1N3、實(shí)驗(yàn)線路WA**uBKDAAW**uAuCVV4、實(shí)驗(yàn)步驟1）接線,將轉(zhuǎn)子卡住。2）電源電壓調(diào)至零。3）合閘運(yùn)行，緩慢調(diào)電壓，使電流達(dá)到額定值。上下結(jié)束4、測(cè)量數(shù)據(jù)：pk,Uk,Ik,t5、計(jì)算′r1jx1

rmjxm+-r2′jx