三相异步电动机的基本工作原理和结构教学课件市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

第4章 三相异步电动机4.1 4.1 三相异步电动机基本工作原理和结构三相异步电动机基本工作原理和结构4.2 4.2 交流电机绕组交流电机绕组4.3 4.3 交流电机绕组感应电动势交流电机绕组感应电动势4.4 4.4 交流电机绕组磁动势交流电机绕组磁动势4.5 4.5 三相异步电动机空载运行三相异步电动机空载运行4.6 4.6 三相异步电动机负载运行三相异步电动机负载运行4.74.7三相异步电动机等效电路和相量图三相异步电动机等效电路和相量图.4.84.8三相异步电动机功率平衡、转矩平衡三相异步电动机功率平衡、转矩平衡 三相异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械。结构简单、三相异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械。结构简单、制造、使用和维护方便，运行可靠，成本低，效率高，得以广泛应制造、使用和维护方便，运行可靠，成本低，效率高，得以广泛应用。不过，功率因数低、起动和调速性能差。用。不过，功率因数低、起动和调速性能差。第1页第4章 三相异步电动机4.1三相异步电动机基本工作原理与结构4.1.14.1.1三相异步电动机基本结构三相异步电动机基本结构一、定子部分1.1.定子铁心：由导磁性能很好硅钢片叠成定子铁心：由导磁性能很好硅钢片叠成导磁部分。导磁部分。2 2、定子绕组：放在定子铁心内圆槽内、定子绕组：放在定子铁心内圆槽内导电部分。导电部分。3 3、机座：固定定子铁心及端盖，含有较强机械强度和刚度。、机座：固定定子铁心及端盖，含有较强机械强度和刚度。二、转子部分1 1、转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路一部分。、转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路一部分。2 2、转子绕组转子绕组：1 1）鼠笼式转子：转子铁心每个槽内插入一根裸）鼠笼式转子：转子铁心每个槽内插入一根裸导条，形成一个多相对称短路绕组。导条，形成一个多相对称短路绕组。2 2）绕线式转子：转子绕组）绕线式转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。异步电动机气隙是均匀。大小为机械条件所能允许到达最小异步电动机气隙是均匀。大小为机械条件所能允许到达最小值。值。三、气隙第2页第4章 三相异步电动机第3页第4章 三相异步电动机按转子结构分按转子结构分：绕线型异步电动机绕线型异步电动机鼠笼型异步电动机鼠笼型异步电动机继续继续第4页第4章 三相异步电动机下面是它主要部件拆分图。下面是它主要部件拆分图。右图是一台三相鼠笼型异步电右图是一台三相鼠笼型异步电动机外形图。动机外形图。第5页第4章 三相异步电动机鼠笼型转子鼠笼型转子铁心和绕组铁心和绕组结构示意图结构示意图三相绕线型三相绕线型转子结构图转子结构图返回第6页第4章 三相异步电动机第7页第4章 三相异步电动机4.1.2 4.1.2 三相异步电动机基本工作原理三相异步电动机基本工作原理U2U1W2V1W1V2n一、转动原理1 1、电生磁、电生磁：三相对称绕组通三相对称绕组通往三相对称电流产生圆形旋转往三相对称电流产生圆形旋转磁场。磁场。2 2、磁生电、磁生电：旋转磁场切割转旋转磁场切割转子导体感应电动势和电流。子导体感应电动势和电流。3 3、电磁力、电磁力：转子载流（有功转子载流（有功分量电流）体在磁场作用下受分量电流）体在磁场作用下受电磁力作用，形成电磁转矩，电磁力作用，形成电磁转矩，驱动电动机旋转，将电能转化驱动电动机旋转，将电能转化为机械能。为机械能。第8页第4章 三相异步电动机二、转差率 转差率转差率是异步电机一个基本物理量，它反应电机各种运行是异步电机一个基本物理量，它反应电机各种运行情况。情况。转子未转动时转子未转动时，电机理想空载时电机理想空载时，作为电动机，转速在作为电动机，转速在范围内改变，转差率在范围内改变，转差率在0 0 1 1范围内变。范围内变。负载越大，转速越低，转差率越大；反之，转差率越小。负载越大，转速越低，转差率越大；反之，转差率越小。转差率大小能够反应电机转速大小或负载大小。电机转速为：转差率大小能够反应电机转速大小或负载大小。电机转速为：额定运行时，转差率普通在额定运行时，转差率普通在0.010.060.010.06之间，即电机转速靠之间，即电机转速靠近同时速。近同时速。同时转速与转子转速之差与同时转速比值称为转差率，用同时转速与转子转速之差与同时转速比值称为转差率，用s s表示，表示，即：即：第9页第4章 三相异步电动机三、异步电机三种运行状态依据转差率大小和正负依据转差率大小和正负,异步电机有三种运行状态异步电机有三种运行状态机械能转变为电机械能转变为电能能电能和机械能变电能和机械能变成内能成内能电能转变为机电能转变为机械能械能能量关系制动制动制动制动驱动驱动电磁转矩转差率转速外力使电机快速外力使电机快速旋转旋转外力使电机沿磁外力使电机沿磁场反方向旋转场反方向旋转定子绕组接对定子绕组接对称电源称电源实现发电机发电机电磁制动电磁制动电动机电动机状态状态第10页第4章 三相异步电动机4.1.3 4.1.3 型号和额定值型号和额定值一、型号例例:第11页第4章 三相异步电动机第12页第4章 三相异步电动机额定值关系有：额定值关系有：额定运行状态时加在额定运行状态时加在定子绕组上线电压定子绕组上线电压.额定条件下转轴上额定条件下转轴上输出机械功率。输出机械功率。在额定运行状态下流在额定运行状态下流入定子绕组线电流入定子绕组线电流.额定运行时电额定运行时电动机转速动机转速.二、额定值二、额定值第13页第4章 三相异步电动机 三相异步电动机定子部分在结构上和同时电动机定三相异步电动机定子部分在结构上和同时电动机定子部分完全相同。子部分完全相同。对中、小容量低压异步电动机，通常定子三相绕组对中、小容量低压异步电动机，通常定子三相绕组六个出线头都引出，这么可依据需要灵活六个出线头都引出，这么可依据需要灵活地接成地接成“Y”“Y”形或形或“D”“D”形。形。U1 V1 W1U1 V1 W1W2 U 2 V2W2 U2 V2D联结联结Y联结联结三、接线三、接线第14页第4章 三相异步电动机4.2交流电机绕组4.2.1 交流绕组基本知识一、基本要求和分类1 1）三相绕组对称；）三相绕组对称；2 2）力争取得最大电动势和磁动势；）力争取得最大电动势和磁动势；3 3）绕组电动势和磁动势波形力争靠近正弦；）绕组电动势和磁动势波形力争靠近正弦；4 4）节约用铜量；）节约用铜量；5 5）绕组绝缘和机械强度可靠，散热条件好；）绕组绝缘和机械强度可靠，散热条件好；6 6）工艺简单、便于制造、安装和检修。）工艺简单、便于制造、安装和检修。第15页第4章 三相异步电动机二、交流绕组基本概念二、交流绕组基本概念1 1、极距、极距 两个相邻磁极轴线之间沿定子铁心内表面距离。若定子槽数两个相邻磁极轴线之间沿定子铁心内表面距离。若定子槽数为为Z Z，磁极对数为，磁极对数为p p，则极距：，则极距：2 2、线圈节距、线圈节距一个线圈两个有效边之间所跨距离称为线圈节距。一个线圈两个有效边之间所跨距离称为线圈节距。3 3、电角度、电角度第16页第4章 三相异步电动机4 4、槽距角、槽距角相邻两个槽之间电角度相邻两个槽之间电角度：6 6、相带、相带 每个极面下导体平均分给各相，则每一相绕组在每个极面每个极面下导体平均分给各相，则每一相绕组在每个极面下所占范围，用电角度表示称为相带。下所占范围，用电角度表示称为相带。每一个极面下每相所占槽数为每一个极面下每相所占槽数为5 5、每极每相槽数、每极每相槽数第17页第4章 三相异步电动机4.2.24.2.2 三相单层绕组三相单层绕组 单层绕组每个槽内只放一个线圈边，电机线圈总数等于定子单层绕组每个槽内只放一个线圈边，电机线圈总数等于定子槽数二分之一。单层绕组分为链式、交叉式和同心式绕组。槽数二分之一。单层绕组分为链式、交叉式和同心式绕组。一、单层链式绕组 单层链式绕组由形状、几何尺寸和节距相同线圈连接而成，单层链式绕组由形状、几何尺寸和节距相同线圈连接而成，整个外形如长链。整个外形如长链。链式绕组每个线圈链式绕组每个线圈节距相等而且制造方便；节距相等而且制造方便；线圈端部连线较短而且线圈端部连线较短而且省铜。主要用于省铜。主要用于q=24q=24、6 6、8 8极小型三相异步电极小型三相异步电动机。动机。第18页第4章 三相异步电动机二、单层交叉式绕组二、单层交叉式绕组 单层交叉式绕组由线圈数和节距不相同两种线圈组组成，同单层交叉式绕组由线圈数和节距不相同两种线圈组组成，同一组线圈形状、几何尺寸和节距均相同，各线圈组端部相互交叉。一组线圈形状、几何尺寸和节距均相同，各线圈组端部相互交叉。交叉式绕组由交叉式绕组由两大一小线圈交叉两大一小线圈交叉布置。线圈端部连布置。线圈端部连线较短，有利于节线较短，有利于节约材料，而且省铜。约材料，而且省铜。广泛用于广泛用于q1q1且为奇且为奇数小型三相异步电数小型三相异步电动机动机。第19页第4章 三相异步电动机三、单层同心式绕组 同心式绕组由几个几何尺寸和节距不等线圈连成同心形状同心式绕组由几个几何尺寸和节距不等线圈连成同心形状线圈组组成。线圈组组成。同心式绕组端同心式绕组端部连线较长，适合部连线较长，适合用于用于q=4q=4、6 6、8 8等等偶数偶数2 2极小型三相极小型三相异步电动机。异步电动机。第20页第4章 三相异步电动机优点优点不宜于大中型电机元件少，结构简元件少，结构简单，嵌线方便，单，嵌线方便，槽内无层间绝缘槽内无层间绝缘广泛应用于广泛应用于10kW10kW以下异以下异步电动机定子绕组步电动机定子绕组单层绕组为单层绕组为整距绕组整距绕组缺点电动势和磁动电动势和磁动势波形较差势波形较差铁损和噪铁损和噪声较大声较大起动性能较差三相单层绕组优缺点第21页第4章 三相异步电动机4.2.3 4.2.3 三相双层绕组三相双层绕组 双层绕组每个槽内放上、下两层线圈有效边，线圈每一个双层绕组每个槽内放上、下两层线圈有效边，线圈每一个有效边放在某一槽上层，另一个有效边则放置在相隔为有效边放在某一槽上层，另一个有效边则放置在相隔为y y 另一另一槽下层。槽下层。双层绕组分双层叠绕组（如图双层绕组分双层叠绕组（如图2a=12a=1）和双层波绕组（略）和双层波绕组（略）。第22页第4章 三相异步电动机 双层绕组特点：双层绕组特点：1 1）线圈数等于槽数；）线圈数等于槽数；2 2）线圈数组数等于极数，也等于最大并联支路数）线圈数组数等于极数，也等于最大并联支路数；3 3）每相绕组电动势等于每条支路电动势。）每相绕组电动势等于每条支路电动势。优点能够选择最有利节距，能够选择最有利节距，使电动势和磁动势波使电动势和磁动势波形更靠近正弦波形更靠近正弦波全部线圈形状和全部线圈形状和尺寸相同，便于尺寸相同，便于实现机械化实现机械化端部排列整齐端部排列整齐机械强度高机械强度高可组成较可组成较多并联支多并联支路路缺点嵌线困难用铜用铜量大量大第23页第4章 三相异步电动机4.34.3交流电机绕组感应电动势交流电机绕组感应电动势4.3.1 4.3.1 线圈感应电动势及短距系数线圈感应电动势及短距系数一、一根导体电动势二、整距绕组电动势 每个整距绕组由每个整距绕组由N Nc c个相同和线匝组成，每个整距线圈电动个相同和线匝组成，每个整距线圈电动势势:电动势频率电动势频率:电动势大小电动势大小:电动势波形电动势波形:随时间改变波形取随时间改变波形取决于气隙磁密在空决于气隙磁密在空间分布波形间分布波形第24页第4章 三相异步电动机三、短距线圈电动势每个短距线圈电动势每个短距线圈电动势:称为称为短距系数短距系数：线圈短距时电动势线圈短距时电动势比整距时打一个折比整距时打一个折扣扣第25页第4章 三相异步电动机4.3.2 4.3.2 线圈组感应电动势及分布系数线圈组感应电动势及分布系数 一组线圈由一组线圈由q q个线圈组成个线圈组成,若若q q个线圈为集中绕组时个线圈为集中绕组时,各线圈各线圈电动势大小相等、相位相同，线圈组电动势为电动势大小相等、相位相同，线圈组电动势为:若若q q个线圈为分布绕组个线圈为分布绕组,放在放在q q个槽内个槽内,各线圈电动势大小相同各线圈电动势大小相同,相位相差相位相差电角度电角度,电动势为电动势为:称为称为基波分布系数基波分布系数:线圈组电动势等于集线圈组电动势等于集中线圈组电动势打一中线圈组电动势打一个折扣个折扣.称为称为基波绕组基波绕组系数。系数。第26页第4章 三相异步电动机4.3.3 4.3.3 一相绕组基波感应电动势一相绕组基波感应电动势 一绕组有一绕组有2a2a条支路，一条支路由若干个线圈组路串联组成。条支路，一条支路由若干个线圈组路串联组成。一相绕组基波电动势为一条支路基波电动势一相绕组基波电动势为一条支路基波电动势一、一相绕组基波电动势对单层绕组：对单层绕组：对双层绕组：对双层绕组：第27页第4章 三相异步电动机二、短距绕组、分布绕组对电动势波形影响对V次谐波：第28页第4章 三相异步电动机改进电动势波形方法改进电动势波形方法:（）（）采取短距绕组来减弱高次谐波采取短距绕组来减弱高次谐波（）采取分布绕组来减弱高次谐波（）采取分布绕组来减弱高次谐波改进主磁极磁场分布改进主磁极磁场分布改进交流绕组组成，减弱谐波电动势改进交流绕组组成，减弱谐波电动势采取接线消除线电动势中三及其倍数奇次谐波采取接线消除线电动势中三及其倍数奇次谐波第29页第4章 三相异步电动机4.4交流电机绕组磁动势4.4.1 4.4.1 单相绕组磁动势单相绕组磁动势一、整距集中绕组磁动势 一台两极气隙均匀交流电机一台两极气隙均匀交流电机,一个整距绕一个整距绕组通入交流电流组通入交流电流,线圈磁动势在某瞬间分布如线圈磁动势在某瞬间分布如图图,由全电流定律得由全电流定律得:忽略铁心磁阻忽略铁心磁阻,磁动势完全降落在两磁动势完全降落在两个气隙上个气隙上.每个气隙磁动势为每个气隙磁动势为:空间分布为空间分布为矩形波矩形波,随时间按随时间按正弦规律正弦规律改改变变.改变改变频率为电流频率频率为电流频率。空间位置不变而幅值和方向随时间改变磁动势称为空间位置不变而幅值和方向随时间改变磁动势称为脉动磁动脉动磁动势势。第30页第4章 三相异步电动机矩形波磁动势可能分解为基波和一系列高次谐波矩形波磁动势可能分解为基波和一系列高次谐波:基波磁动势为基波磁动势为:基波磁动势最大值为基波磁动势最大值为:整距绕组基波磁动势在空间按余弦分布，幅值位于绕组轴线，整距绕组基波磁动势在空间按余弦分布，幅值位于绕组轴线，空间每一点磁动势大小按正弦规律改变空间每一点磁动势大小按正弦规律改变依然为依然为脉动磁动势脉动磁动势。第31页第4章 三相异步电动机二、单相脉动磁动势1 1、整距分布绕组磁动势、整距分布绕组磁动势 每个绕组由每个绕组由q q 个线圈串联组成，依次在定子圆周空间错开个线圈串联组成，依次在定子圆周空间错开槽距角槽距角,绕组基波磁动势为绕组基波磁动势为q q个线圈基波磁动势空间矢量和：个线圈基波磁动势空间矢量和：2 2、一组双层短距分布绕组基波磁动势、一组双层短距分布绕组基波磁动势 双层短距分布绕组基波磁动势为两个等效绕组基波磁动势双层短距分布绕组基波磁动势为两个等效绕组基波磁动势相量和，用短距系数计及绕组短距影响：相量和，用短距系数计及绕组短距影响：第32页第4章 三相异步电动机3 3、相绕组磁动势、相绕组磁动势 每个极下磁动势和磁阻组成一条分支磁路。若电机有每个极下磁动势和磁阻组成一条分支磁路。若电机有p p对对磁极，就有磁极，就有p p条并联对称分支磁路，所以一相绕组基波磁动势条并联对称分支磁路，所以一相绕组基波磁动势就是该绕组在一对磁极下线圈所产生基波磁动势，若每相电流就是该绕组在一对磁极下线圈所产生基波磁动势，若每相电流为为I Ip p:单相绕组基波磁动势是在空间按余弦规律分布，单相绕组基波磁动势是在空间按余弦规律分布，幅值大小随时间按正弦规律改变幅值大小随时间按正弦规律改变脉动磁动势脉动磁动势。第33页第4章 三相异步电动机三、单相脉动磁动势分解即一个脉动磁动势能够分解成两个幅值大小相等磁动势。即一个脉动磁动势能够分解成两个幅值大小相等磁动势。先分析取幅值点分析第34页第4章 三相异步电动机综上分析综上分析第35页第4章 三相异步电动机可见(1)(1)单相绕组基波磁动势为脉动单相绕组基波磁动势为脉动,它能够分解为大小相等、它能够分解为大小相等、转速相同而转身相反两个旋转磁场。转速相同而转身相反两个旋转磁场。(2)(2)反之反之,满足上述性质两个旋转磁动势合成即为脉动磁满足上述性质两个旋转磁动势合成即为脉动磁动势。动势。（3）因为正方向或反方向旋转磁动势在旋转过程中，大小）因为正方向或反方向旋转磁动势在旋转过程中，大小不变，两矢量顶点轨迹为一圆形，所以这两个磁动势为圆形不变，两矢量顶点轨迹为一圆形，所以这两个磁动势为圆形旋转磁动势。旋转磁动势。第36页第4章 三相异步电动机4.4.2 4.4.2 三相绕组基波合成磁动势三相绕组基波合成磁动势旋转磁动势旋转磁动势三相合成磁动势：三相合成磁动势：取取U U相绕组轴线位置作为空间坐标原点、以相序方向作为相绕组轴线位置作为空间坐标原点、以相序方向作为x x参考方向、参考方向、U U相电流为零时作为时间起点，则三相基波磁动势为：相电流为零时作为时间起点，则三相基波磁动势为：可见：三相合成磁动势也是一个可见：三相合成磁动势也是一个圆形旋转磁动势圆形旋转磁动势。交流电机三相对称绕组交流电机三相对称绕组,通入三相对称电流，磁动势是三相通入三相对称电流，磁动势是三相合成磁动势。合成磁动势。第37页第4章 三相异步电动机 为了分析旋转磁动势旋转方向，设三相对称电流按余弦规律为了分析旋转磁动势旋转方向，设三相对称电流按余弦规律改变，改变，U U 相电流最大时为计时点，电流取首进尾出为正，电流相电流最大时为计时点，电流取首进尾出为正，电流波形和各时刻旋转磁动势位置如图所表示：波形和各时刻旋转磁动势位置如图所表示：U2U1W2V1W1V2第38页第4章 三相异步电动机用图解法分析用图解法分析不一样时刻三相合成磁动势不一样时刻三相合成磁动势 合成磁动势转向是从载有超前电流相转到载有滞后电流相。合成磁动势转向是从载有超前电流相转到载有滞后电流相。第39页第4章 三相异步电动机 产生圆形旋转磁动势条件：产生圆形旋转磁动势条件：一是三相或多相对称绕组；二是一是三相或多相对称绕组；二是三相或多相对称电流。两个条件有一个不满足，即产生椭圆形旋三相或多相对称电流。两个条件有一个不满足，即产生椭圆形旋转磁动势。转磁动势。三相对称绕组通入三相对称电流，产生基波合成磁动势是一个幅值恒定不变圆形旋转磁动势，它有以下主要性质(1)(1)幅值是单相脉动磁动势最大幅值幅值是单相脉动磁动势最大幅值3/23/2倍。倍。(2)(2)转向由电流相序决定转向由电流相序决定,从载有超前电流相转到载有滞后电从载有超前电流相转到载有滞后电流相流相.(3)(3)转速决定于电流频率和电机磁极对数转速决定于电流频率和电机磁极对数(4)(4)当某相电流达最大值时当某相电流达最大值时,旋转磁动势波幅位置刚好转到该相旋转磁动势波幅位置刚好转到该相绕组轴线位置上绕组轴线位置上第40页第4章 三相异步电动机4.5.1 4.5.1 空载运行时电磁关系空载运行时电磁关系4.5三相异步电动机空载运行一、主、漏磁通分布 为了便于分析，依据磁通路径和性质不一样，异步电动机为了便于分析，依据磁通路径和性质不一样，异步电动机磁通分为主磁通和漏磁通。磁通分为主磁通和漏磁通。主磁通同时交链定、转子绕组，主磁通同时交链定、转子绕组，其路径为：定子铁心其路径为：定子铁心气隙气隙转子转子铁心铁心气隙气隙定子铁心。主磁通起定子铁心。主磁通起传递能量作用。传递能量作用。除了主磁通以外磁通称为漏磁除了主磁通以外磁通称为漏磁通，它包含槽漏磁通、端漏磁通和通，它包含槽漏磁通、端漏磁通和高次谐波磁通。漏磁通只起电抗压高次谐波磁通。漏磁通只起电抗压降作用。降作用。第41页第4章 三相异步电动机二、空载电流和空载磁动势异步电动机空载运行时定子电流称为空载电流异步电动机空载运行时定子电流称为空载电流。第42页第4章 三相异步电动机三、电磁关系4.5.2 4.5.2 空载运行时电压平衡方程空载运行时电压平衡方程一、感应电动势与变压器一样与变压器一样,主、漏磁通在定子绕组上感应电动势主、漏磁通在定子绕组上感应电动势可见，异步电动机空载时电磁关系与变压器非常相同。可见，异步电动机空载时电磁关系与变压器非常相同。第43页第4章 三相异步电动机二、电压平衡方程与等效电路 与变压器一样，依据基尔霍夫电压定律，可列出空载时与变压器一样，依据基尔霍夫电压定律，可列出空载时定子每相电压方程式：定子每相电压方程式：一样也有：一样也有：依据上两式，能够作出空载时依据上两式，能够作出空载时等效电路。等效电路。第44页第4章 三相异步电动机 尽管异步电动机电磁关系与变压器相同，但它们之间还是有尽管异步电动机电磁关系与变压器相同，但它们之间还是有差异：差异：1 1）主磁场性质不一样：异步电动机为旋转磁场，变压器为脉）主磁场性质不一样：异步电动机为旋转磁场，变压器为脉动磁场动磁场.4 4）因为存在气隙）因为存在气隙,异步电动机漏抗较变压器大异步电动机漏抗较变压器大.5)5)异步电动机通常采取短距和分布绕组异步电动机通常采取短距和分布绕组,计算时需考虑绕组计算时需考虑绕组系数系数,变压器则为整距集中绕组变压器则为整距集中绕组,可认为绕组系数为可认为绕组系数为1.1.第45页第4章 三相异步电动机4.6.1 4.6.1 负载运行时电磁关系负载运行时电磁关系4.6三相异步电动机负载运行第46页第4章 三相异步电动机4.6.2 4.6.2 转子绕组各电磁量转子绕组各电磁量一、转子电动势频率 感应电动势频率正比于导体与磁场相对切割速度感应电动势频率正比于导体与磁场相对切割速度,故转子故转子电动势频率为电动势频率为:转子不转时,理想空载时,二、转子绕组感应电动势转子旋转时感应电动势转子旋转时感应电动势:转子不转时感应电动势转子不转时感应电动势:二者关系为二者关系为:第47页第4章 三相异步电动机三、转子绕组漏阻抗电抗与频率正比于电抗与频率正比于,转子旋转时转子漏电抗转子旋转时转子漏电抗:二者关系二者关系:转子绕组漏阻抗转子绕组漏阻抗:四、转子绕组电流转子绕组为闭合绕组转子绕组为闭合绕组,转子电流为转子电流为转子不转时转子漏电抗转子不转时转子漏电抗:当转速降低时当转速降低时,转差率增大转差率增大,转子电流也增大转子电流也增大.第48页第4章 三相异步电动机五、转子绕组功率因数 转子功率因数与转差率相关转子功率因数与转差率相关,当转差率增大时当转差率增大时,转子功率因数转子功率因数则减小。则减小。六、转子旋转磁动势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.1)1)幅值幅值2)2)转向转向 转子电流相序与定子旋转磁动势方向相同转子电流相序与定子旋转磁动势方向相同,转子旋转磁转子旋转磁动势方向与转子电流相序一致动势方向与转子电流相序一致.转子旋转磁动势相对定子速度为转子旋转磁动势相对定子速度为 可见可见,不论转子转速怎样改变不论转子转速怎样改变,定、转子磁动势总是以同速、定、转子磁动势总是以同速、同向在空间旋转，二者在空间上总是保持相对静止。同向在空间旋转，二者在空间上总是保持相对静止。第49页第4章 三相异步电动机4.6.3 4.6.3 磁动势平衡方程磁动势平衡方程磁动势平衡方程为：磁动势平衡方程为：能够改写为：能够改写为：写成磁动势幅值公式写成磁动势幅值公式：第50页第4章 三相异步电动机4.6.4 4.6.4 电动势平衡方程电动势平衡方程依据基尔霍夫电压定律可写出定、转子侧电动势平衡方程：依据基尔霍夫电压定律可写出定、转子侧电动势平衡方程：第51页第4章 三相异步电动机4.7.1 4.7.1 折算折算4.7三相异步电动机等效电路和相量图 频率折算频率折算就是用一个等效转子电路代替实际旋转转子系统就是用一个等效转子电路代替实际旋转转子系统,而而等效转子回路应与定子电路有相同频率。等效转子回路应与定子电路有相同频率。一、频率折算 在折算过程中，电机电磁效应不变，因而有在折算过程中，电机电磁效应不变，因而有两个条件两个条件：一个：一个是保持转子磁动势不变；二是转子回路功率不变。是保持转子磁动势不变；二是转子回路功率不变。转子回路电流转子回路电流第52页第4章 三相异步电动机 实际旋转转子轴上有机械损耗和机械功率输出。频率折算实际旋转转子轴上有机械损耗和机械功率输出。频率折算后，转子静止，没有机械损耗和机械功率输出，但电路中多了后，转子静止，没有机械损耗和机械功率输出，但电路中多了一个附加电阻一个附加电阻 。依据能量守恒关系，该电阻消耗。依据能量守恒关系，该电阻消耗功率等效机械损耗和机械功率之和功率等效机械损耗和机械功率之和总机械功率。总机械功率。从等效电路角度，能够把从等效电路角度，能够把 看成是异步电动机看成是异步电动机”电阻负载电阻负载”，其上压降能够看成是转子回路端电压，其上压降能够看成是转子回路端电压:第53页第4章 三相异步电动机二、绕组折算4.7.2 等效电路一、绕组后基本方程第54页第4章 三相异步电动机二、T型等效电路和简化等效电路由基本方程能够作出等效电路由基本方程能够作出等效电路:T T型等效电路型等效电路简化等效电路简化等效电路第55页第4章 三相异步电动机从等效电路分析可知从等效电路分析可知:3)3)三相异步电动机功率因数永远滞后；三相异步电动机功率因数永远滞后；4)4)附加电阻不能用电感或电容来代替。附加电阻不能用电感或电容来代替。5)5)在等效电路中负载改变是用转差率在等效电路中负载改变是用转差率s s来表达来表达第56页第4章 三相异步电动机4.7.3 相量图 按照基本方程和等效电路能够按照基本方程和等效电路能够作出异步电动机相量图。作出异步电动机相量图。第57页第4章 三相异步电动机4.8.1 4.8.1 功率平衡和转矩平衡功率平衡和转矩平衡4.8三相异步电动机功率平衡、转矩平衡异步电动机功率和损耗有：异步电动机功率和损耗有：一、功率平衡输入功率输入功率定子铁损定子铁损电磁功率电磁功率机械功率机械功率输出功率输出功率定子铜损定子铜损转子铜损转子铜损第58页第4章 三相异步电动机在等效电路上表示功率和损耗在等效电路上表示功率和损耗：第59页第4章 三相异步电动机两个主要关系式两个主要关系式 可见，从气隙传递到转子电磁功率分为两部分，一小部可见，从气隙传递到转子电磁功率分为两部分，一小部分变为转子铜损耗，绝大部分转变为总机械功率。转差率越分变为转子铜损耗，绝大部分转变为总机械功率。转差率越大，转子铜损耗就越多，电机效率越低。所以正常运行时电大，转子铜损耗就越多，电机效率越低。所以正常运行时电机转差率均很小。机转差率均很小。第60页第4章 三相异步电动机二、转矩平衡即即或或电磁转矩电磁转矩 在式在式 两边同时除以机械角速度两边同时除以机械角速度 得得 电磁转矩从转子方面看，它等于总机械功率除以转子机电磁转矩从转子方面看，它等于总机械功率除以转子机械角速度；从定子方面看，它又等于电磁功率除以同时机械械角速度；从定子方面看，它又等于电磁功率除以同时机械角速度。角速度。第61页第4章 三相异步电动机4.8.2 4.8.2 三相异步电动机工作特征三相异步电动机工作特征一、转速特征二、转矩特征三、定子电流特征四、定子功率因数特征五、效率特征工作特征曲线如图工作特征曲线如图所表示：所表示：第62页