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1. 7.2.3.4 异步电机运行原理 • 转子静止时的异步电机 定转子基波磁动势空间相对静止 电磁关系 电压、磁动势平衡方程式 • 转子旋转时的异步电机 • 转子绕组折算与等效电路 2005-5 第5章 异步电机

2. 7.2  转子静止时的异步电动机 一、定转子基波磁动势空间相对静止 将异步电动机转轴卡住，转子绕组短路，在定子方施加三相对称电压，此时称其为转子静止时的异步电机。 2005-5 第5章 异步电机 2

3. 一、定转子基波磁动势空间相对静止 • 定子三相对称绕组中，流过频率为f1的三相对称电流I1，产生圆形旋转基波磁动势F1，相对于定子绕组的转速为同步转速n1，n1＝60f1/p，转向为从超前电流相绕组轴线转向滞后电流相绕组轴线。 • 定子旋转磁场→切割转子绕组，产生频率为f2（ f2＝pn1 /60= f1）的三相对称感应电动势→在闭合的转子绕组中产生三相对称电流I2→产生圆形旋转基波磁动势F2，相对于转子绕组的转速为n2，n2＝60f2/p＝n1，转向为从超前电流相绕组轴线转向滞后电流相绕组轴线，即与定子旋转磁动势F1同转向。 F2与F1同转速、同转向，故空间保持相对静止：n2 ＝n1 2005-5 第5章 异步电机 3

4. 实际电机气隙中的旋转磁场是由F2与F1共同建立的。F2与F1可以空间矢量合成为一等效励磁的磁动势Fm。即 → Bm → Фm 二、电磁关系 2005-5 第5章 异步电机 4

5. 三、电压、磁动势平衡方程式 1. 电压平衡方程式与电动势变比 2005-5 第5章 异步电机 5

6. 3. 转子静止时的基本方程式组 定子侧： 转子侧： 定转子关联方程： 定子主电动势方程： 5个方程式，5个未知量： 模型完备，可以定解 2005-5 第5章 异步电机 6

7. 四、绕组折算和等效电路 • 1. 折算到定子方的方程式组为 2005-5 第5章 异步电机 7

8. 四、绕组折算和等效电路 • 2. 等效电路 经折算后，同变压器类似，可得异步电动机在转 子静止时的T型等效电路。 2005-5 第5章 异步电机 8

9. 7.4转子旋转时的异步电动机 一、转子旋转对转子侧各量的影响 （1） 转子系统频率f2s （2） 转子相绕组感应电动势E2s （3） 转子相绕组漏阻抗 （4） 转子相电流 2005-5 第5章 异步电机

10. 二、等效电路 2005-5 第5章 异步电机 10

11. 三、相量图 2005-5 第5章 异步电机 11

12. 四、简化等效电路图 2005-5 第5章 异步电机 12

13. 7.5  异步电动机功率、转矩平衡方程式 一、功率平衡方程式 异步电机的功率和损耗在T型等效电路中的反映如图所示。 2005-5 第5章 异步电机

14. 7.5  异步电动机的功率、转矩平衡方程式 2005-5 第5章 异步电机 14

15. 7.5  异步电动机的功率、转矩平衡方程 2005-5 第5章 异步电机 15

16. 7.5  异步电动机的功率、转矩平衡方程 • 功率平衡方程为： P1= Pem+pcu1+pFe Pem=pcu2+Pmec 机械功率平衡方程式：Pmec=P2+pmec+pad 电磁功率、转子绕组回路铜耗、总机械功率三者之间的关系为： Pem： pcu2 ：Pmec=1：s：(1-s) 2005-5 第5章 异步电机 16

17. 7.5  异步电动机的功率、转矩平衡方程 • 二、转矩平衡方程式 异步电动机机械功率平衡关系式 Pmec=P2+pmec+pad的两边同除以转子机械角速度Ω=2πn/60，即得对应的转矩平衡方程式。 Tem=T2+T0 Tem= Pmec／Ω为电磁转矩；T2= P2／Ω为负载制动转矩；T0=(pmec+pad +p0)／Ω为空载制动转矩。 2005-5 第5章 异步电机 17

18. 5.8  异步电动机的功率、转矩平衡方程 • Tem= Pmec/Ω =Pmec/(1-s)Ω1 =Pem/Ω1 式中，Ω1=2πn1/60为同步角速度。上式说明，电磁转矩等于电磁功率除以同步机械角速度，也等于总机械功率除以转子机械角速度。 三、效率 η =(P2／P1)×100％  2005-5 第5章 异步电机 18

19. 5.9 异步电机的电磁转矩 一、物理表达式 异步电机电磁转矩的物理表达式描述了电磁转矩与主磁通、转子有功电流的关系。 Tem=CTΦmI2a CT为与电机结构有关的常数；I2a=I2cosφ2为转子电流的有功分量。 2005-5 第5章 异步电机

20. 5.9 异步电机的电磁转矩 二、参数表达式 异步电机电磁转矩的参数表达式描述了电磁转矩与参数的关系，由简化等效电路推导出表达式如下 1. Tem与U12成正比。 2. f1↑→ Tem ↓。 3. 漏电抗Xk↑→ Tem↓。 2005-5 第5章 异步电机

21. 7.7 异步电动机的工作特性 • 异步电动机的工作特性是指在额定电压、额定频率下异步电动机的转速n、效率η、功率因数cosφ1、输出转矩T2、定子电流I1与输出功率P2的关系曲线。 • 异步电动机的工作特性可以用计算方法获得。在已知等效电路各参数、机械损耗、附加损耗的情况下，给定一系列的转差s，可以由计算得到工作特性。对于已制成的异步电动机，其工作特性也可以通过试验求得。 2005-5 第5章 异步电机

22. 7. 6  异步电动机的工作特性 2005-5 第5章 异步电机 22

23. 7.5  异步电动机的参数测定 一、空载试验 • 如变压器一样，对于已制成的异步电机可以通过空载试验和短路试验来测定其参数。 • 试验目的：测定励磁电阻Rm、励磁电抗Xm、铁耗pFe、机械损耗pmec。 • 试验方法：试验时电机轴上不带负载，用三相调压器对电机供电，使定子端电压从(1.1～1.3)UN开始，逐渐降低电压，空载电流逐渐减少，直到电动机转速发生明显下降，空载电流明显回升为止。在这个过程中，记录电动机的端电压U1、空载电流I0、空载损耗p0、转速n。绘制空载特性曲线如图所示。 2005-5 第5章 异步电机 23

24. 5.6  异步电动机的参数测定 • 由于异步电动机空载运行时转子电流小，转子铜耗可以忽略不计。在这种情况下，定子输入功率消耗在定子铜耗m1I02R1、铁耗pFe、机械损耗pmec，空载附加损耗pad0上 p0=m1I02R1+pFe+pmec+pad0 从输入功率p0中扣除定子铜耗，得p'0 p'0=p0-m1I02R=pFe+pmec+pad0 2005-5 第5章 异步电机 24

25. 1、机械损耗的求法 • 损耗分离：在p'0的三项损耗中，机械损耗pmec与电压U1无关，在电动机转速变化不大时，可以认为是常数。pFe+pad0可以近似认为与磁密的平方成正比，因而可近似认为与电压的平方成正比。故p'0与U12的关系曲线近似为一直线。 • 其延长线与纵轴交点即为机械损耗pmec。空载附加损耗相对较小，可以用其它试验将之与铁耗分离，也可根据统计值估计pad0，从而得到铁耗pFe。 2005-5 第5章 异步电机 25

26. 2、空载等效阻抗计算： • Z0 =U1／I0 R0= p0／3I02 X0=(Z02-R02)1/2 由于电动机空载，s≈0，转子支路近似开路，则 X0=Xm＋X1σ 即 Xm=X0－X1σ 式中，定子漏电抗X1σ将由短路试验测出。 在已知额定电压下铁耗pFe的情况下，励磁电阻 Rm=pFe／3I02 2005-5 第5章 异步电机 26