电机与电力电子技术-交流电机-电子课件.ppt

1、交流电机交流电机4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 4.6 三相异步电动机的电磁分析三相异步电动机的电磁分析4.4 交流电机绕组的磁动势交流电机绕组的磁动势4.2 交流电机的绕组交流电机的绕组4.1 交流电机的定义和分类交流电机的定义和分类结束结束4.3 交流电机绕组的电动势交流电机绕组的电动势4.7 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩4.8 三相异步电动机的运行特性与参数测定三相异步电动机的运行特性与参数测定4.9 单相异步电动机单相异步电动机4.10 同步电机同步电机4.1 交流电机的定义和分类交流电机的定义和分类同步发电机同步电动机同步电机单相异步电动机三

2、相异步电动机异步电机交流电机的一般问题交流电机工作电源为交流电的电机统称为交流电机！4.2 交流电机的绕组交流电机的绕组 交流电机的绕组是指异步电机和同步电机的交流电机的绕组是指异步电机和同步电机的定子绕组定子绕组。绕组是电机的重要部件，在电机工作。绕组是电机的重要部件，在电机工作时绕组将时绕组将感应电动势、流过电流并产生电磁转矩感应电动势、流过电流并产生电磁转矩，进而实现机电能量转换。可见，绕组是电机的心进而实现机电能量转换。可见，绕组是电机的心脏与枢纽，故常将交流电机的绕组称为脏与枢纽，故常将交流电机的绕组称为电枢绕组电枢绕组。4.2 交流电机的绕组交流电机的绕组交流电机绕组的一些基本概念

3、：交流电机绕组的一些基本概念：1.电角度电角度360p2.2.槽距角槽距角Zp3604.2 交流电机的绕组交流电机的绕组3.每极每相槽数每极每相槽数 qpmZq24.线圈节距线圈节距 1y5.相带相带 每个主极面下每相绕组所占有的宽度，用电角度表示。4.2 交流电机的绕组交流电机的绕组下面分别通过一个单层绕组和一个双层绕组来下面分别通过一个单层绕组和一个双层绕组来说明三相交流电机绕组的组成：说明三相交流电机绕组的组成：6)12(122pZ2)312(12q61y3012)3601(4.2 交流电机的绕组交流电机的绕组3m2p24Z6)22(243024)3602(2)322(24q51y4.3

4、 交流电机绕组的电动势交流电机绕组的电动势 在交流电机中，存在着一个旋转磁场，根据在交流电机中，存在着一个旋转磁场，根据电磁感应定律，旋转磁场切割交流绕组产生感电磁感应定律，旋转磁场切割交流绕组产生感应电动势。应电动势。上上 下下 增加增加SZCBYXANns结束结束(同步发电机模型同步发电机模型)1)空间电角度空间电角度机械电角度机械电角度p一、导体电动势一、导体电动势4.3 交流电机绕组的电动势交流电机绕组的电动势B A气隙磁场分布气隙磁场分布 增加增加SZCBYXANns4.3 交流电机绕组的电动势交流电机绕组的电动势 旋转的旋转的电角速度电角速度为为，则，则导体导体A相对磁密的相对磁密

5、的空间电角度空间电角度=t。tBBBmmxsinsin 基波磁密基波磁密602nplvBextEtEemsin2sin3)基波电动势基波电动势4.3 交流电机绕组的电动势交流电机绕组的电动势4)频率与频率与 同步转速同步转速电动势频率电动势频率60pnf p=1,n=3000rpm;p=2,n=1500rpm;p=3,n=1000rpm;上上 下下ZCBYXANSn结束结束中国电力系统规定频率中国电力系统规定频率 f=50Hzn:转子每分钟的转速，称为转子每分钟的转速，称为同步转速同步转速f2(重要重要)4.3 交流电机绕组的电动势交流电机绕组的电动势6）导体中基波电势）导体中基波电势导体中基

6、波幅值导体中基波幅值lvBEmcmb AB m B av将正弦基波磁场等效为矩形波：将正弦基波磁场等效为矩形波：mmmavBBdBB2)cos(1sin1|00每极基波磁通平均值：每极基波磁通平均值：lBSBavavlBBavm22 2fp260nvflflEcm22导体中基波有效值：导体中基波有效值：ffEEcmc22.2224.3 交流电机绕组的电动势交流电机绕组的电动势二、线圈（组）电动势和短距分布系数二、线圈（组）电动势和短距分布系数1）整距线匝电势）整距线匝电势+AnXASN该匝基波电势：该匝基波电势：.AE.XE一匝线圈由两个导体边，相距一匝线圈由两个导体边，相距，整距。，整距。两

7、个基波电势的大小相等，相位差两个基波电势的大小相等，相位差180，叠加性质，叠加性质。.AE.XEfEEct44.422）整距线圈电势）整距线圈电势AXWy 设线圈由设线圈由Wy匝组成，则线匝组成，则线圈电势为一匝电势的圈电势为一匝电势的Wy倍。倍。基波电势：基波电势：ytyqzfWEWE44.44.3 交流电机绕组的电动势交流电机绕组的电动势3）短距线圈电势）短距线圈电势nXASNy 线圈的两个边相距线圈的两个边相距y1 。设短距比设短距比y=y1/则两个基波电势大小相等，相位差则两个基波电势大小相等，相位差y1 180。.AE.XEy+j该线圈基波电势：该线圈基波电势：yyqdkfWE44

8、.4ky=sin y/2:基波短距系数基波短距系数结束结束4.3 交流电机绕组的电动势交流电机绕组的电动势4)整距分布线圈组的电动势整距分布线圈组的电动势(相绕组电动势相绕组电动势)A1X1线圈组由线圈组由q个槽中线圈串联而成。个槽中线圈串联而成。设设q=3，三个线圈基波电势分别为：三个线圈基波电势分别为：.,E,E,E.3y.2y.1y 相位差一个槽距角相位差一个槽距角大小相等大小相等.1yE.2yE.3yER线圈组电势应是线圈组电势应是q个线圈电个线圈电势的相量和。势的相量和。.3.2.1.yyyqEEEE相量合成时有一个外接圆。相量合成时有一个外接圆。4.3 交流电机绕组的电动势交流电机

9、绕组的电动势各个分布线圈本身又都是短距线圈时各个分布线圈本身又都是短距线圈时:NyyqyqkfqWkkfqWE44.444.4yqkkkN基波绕组系数基波绕组系数qyqqkfqWkqEEqz44.4叫基波分布系数2sin2sinqqkq（重要重要）4.3 交流电机绕组的电动势交流电机绕组的电动势上上 下下结束结束一、单相绕组的基波磁动势一、单相绕组的基波磁动势 整距线圈磁通势整距线圈磁通势4.4 交流电机绕组的磁动势交流电机绕组的磁动势上上 下下结束结束4.4 交流电机绕组的磁动势交流电机绕组的磁动势上上 下下结束结束4.4 交流电机绕组的磁动势交流电机绕组的磁动势二、三相绕组的基波磁势二、三

10、相绕组的基波磁势ZCBYXAiA=Imcos t,iB=Imcos(t-120),iC=Imcos(t-240)三个脉振磁势三个脉振磁势FA、FB、FC相在空间合成。相在空间合成。FAFBFC上上 下下结束结束4.4 交流电机绕组的磁动势交流电机绕组的磁动势1)t=0时，时，iA=Imcos t=Im,FA=FmiB=Imcos(t-120)=-1/2Im,FB=-1/2FmiC=Imcos(t-240)=-1/2Im,FC=-1/2FmZCBYXXA+FC+FBZCBYXXA+FA结束结束4.4 交流电机绕组的磁动势交流电机绕组的磁动势2)t=120时，时，iA=Imcos t=-1/2Im

11、,FA=-1/2FmiB=Imcos(t-120)=Im,FB=FmiC=Imcos(t-240)=-1/2Im,FC=-1/2Fm+FC+FBZCBYXXAZCBYXXA+FA结束结束4.4 交流电机绕组的磁动势交流电机绕组的磁动势3)t=240时，时，iA=Imcos t=-1/2Im,FA=-1/2FmiB=Imcos(t-120)=-1/2Im,FB=-1/2FmiC=Imcos(t-240)=Im,FC=FmXXCAY+FC+FBZBZCBYXXA+FA结束结束4.4 交流电机绕组的磁动势交流电机绕组的磁动势4）t=360时，回到时，回到 t=0时状态。时状态。结论：结论：1、三相对

12、称绕组通入对称交流电流，在空间产、三相对称绕组通入对称交流电流，在空间产生基波磁势合成生基波磁势合成F1是旋转磁势。是旋转磁势。2、F1的旋转方向与通电相序一致：顺序转向为：的旋转方向与通电相序一致：顺序转向为：ABC3、F1的转速：的转速：pf60n1 电流频率电流频率极对数极对数上上 下下结束结束4.4 交流电机绕组的磁动势交流电机绕组的磁动势三相对称电流通过三相对称绕组时各自产生的磁势三相对称电流通过三相对称绕组时各自产生的磁势:fa=1/2F1cos(a-t)+cos(a+t)fb=1/2F1cos(a-t)+cos(a+t-240)fc=1/2F1cos(a-t)+cos(a+t-4

13、80)三相合成磁势为三相合成磁势为:f1=1.5F1cos(a-t)4.4 交流电机绕组的磁动势交流电机绕组的磁动势产生圆形磁势的条件产生圆形磁势的条件:1F 端点轨迹为圆的空间磁势。端点轨迹为圆的空间磁势。产生圆形磁势的条件：产生圆形磁势的条件：1、对称绕组通入对称交流电、对称绕组通入对称交流电流，产生旋转圆形磁势；旋转方向流，产生旋转圆形磁势；旋转方向与通电相序一致。与通电相序一致。常见：三相对称绕组通入三相对称电流常见：三相对称绕组通入三相对称电流（互差（互差120）；或两相对称绕组通入两相对称）；或两相对称绕组通入两相对称电流（互差电流（互差90），产生旋转圆形磁势。），产生旋转圆形磁

14、势。上上 下下结束结束4.4 交流电机绕组的磁动势交流电机绕组的磁动势 2、对称绕组通入有相位差的、对称绕组通入有相位差的非对称交流非对称交流电流电流；或；或非对称绕组非对称绕组通入对称交流电流，产生通入对称交流电流，产生椭圆椭圆旋转磁势。旋转磁势。3、绕组通入、绕组通入无相位差的交流电流无相位差的交流电流产生脉振产生脉振磁势。磁势。ABCiAiBiC脉振磁势脉振磁势ABCiAiBiC圆形磁势圆形磁势上上 下下结束结束4.4 交流电机绕组的磁动势交流电机绕组的磁动势4.4 交流电机绕组的磁动势交流电机绕组的磁动势上上 下下结束结束2.按转子绕组的结构型式分：按转子绕组的结构型式分：鼠笼式、鼠笼

15、式、绕线式绕线式1.按供电相数分：单相、三相按供电相数分：单相、三相 异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械，如工业、农业异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械，如工业、农业、家用电器等领域。、家用电器等领域。异步电动机结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固异步电动机结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、效率高且适用性强。耐用、效率高且适用性强。异步电动机运行时，定子绕组接到交流电源上，转子绕组自身异步电动机运行时，定子绕组接到交流电源上，转子绕组自身短路，由于电磁感应的关系，在转子绕组中产生电动势、电流，从短路，由于电磁感应的关系，在转子绕组中产生电动势、电流，从而产生

16、电磁转矩，所以异步电机又叫感应电机。而产生电磁转矩，所以异步电机又叫感应电机。分类：分类：4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 4.5.1 异步电动机的结构（主要由定子、转子组成）异步电动机的结构（主要由定子、转子组成）上上 下下结束结束4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 上上 下下结束结束4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 上上 下下结束结束4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理（一）定子：（一）定子：上上 下下结束结束 异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组三个部分组成的。异步电动机的

17、定子是由机座、定子铁心和定子绕组三个部分组成的。1、定子铁心：是电动机磁路的一部分，装在机座里。为了降低定子、定子铁心：是电动机磁路的一部分，装在机座里。为了降低定子铁心里的铁损耗，定子铁心用用铁心里的铁损耗，定子铁心用用0.5mm厚的硅钢片叠压而成的，在厚的硅钢片叠压而成的，在硅钢片的两面还应途上绝缘漆。下图所示为定子槽硅钢片的两面还应途上绝缘漆。下图所示为定子槽,其中其中(a)是开口是开口槽，用于大、中型容量的高压异步电动机中；槽，用于大、中型容量的高压异步电动机中；(b)是半开口槽，用是半开口槽，用于中型于中型500V以下的异步电动机中；以下的异步电动机中；(c)是半闭口槽，用于低压小型

18、是半闭口槽，用于低压小型异步电动机中。异步电动机中。4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 上上 下下结束结束 2、定子绕组：、定子绕组：高压大、中型容量的异步电动机高压大、中型容量的异步电动机定子绕组常采用定子绕组常采用Y接，只有三根引出线，如图接，只有三根引出线，如图(a)所示。对中、小容量低压异步电动机，通常把定所示。对中、小容量低压异步电动机，通常把定子三相绕组的六根出线头都引出来，根据需要可子三相绕组的六根出线头都引出来，根据需要可接成接成Y形或形，如图形或形，如图(b)所示。定子绕组用绝缘所示。定子绕组用绝缘的铜（或铝）导线绕成，嵌在定子槽内。的铜（或铝）导线绕成，嵌在定

19、子槽内。4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 上上 下下结束结束 3 3、机座：主要是为了固定与支撑定子铁心。如、机座：主要是为了固定与支撑定子铁心。如果是端盖轴承电机，还要支撑电机的转子部分。果是端盖轴承电机，还要支撑电机的转子部分。因此，机座应有足够的机械强度和刚度。对中、因此，机座应有足够的机械强度和刚度。对中、小型异步电动机，通常用铸铁机座。对大型电机，小型异步电动机，通常用铸铁机座。对大型电机，一般采用钢板焊接的机座，整个机座和座式轴承一般采用钢板焊接的机座，整个机座和座式轴承都固定在同一个底板上。都固定在同一个底板上。4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 上

20、上 下下结束结束定子铁心定子铁心4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 上上 下下结束结束定子冲片定子冲片4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 上上 下下结束结束定子线圈定子线圈4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 上上 下下结束结束4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 上上 下下结束结束（三）异步电动机的转子：（三）异步电动机的转子：异步电动机的转子是由转子铁心、转子绕组和转轴组成的异步电动机的转子是由转子铁心、转子绕组和转轴组成的 。1 1、转子铁心：是电动机磁路的一部分，它用、转子铁心：是电动机磁路的一部分，它用0.5mm0.5mm厚的硅钢厚

21、的硅钢片叠压而成。铁心固定在转轴或转子支架上，整个转子的外片叠压而成。铁心固定在转轴或转子支架上，整个转子的外表呈圆柱形。表呈圆柱形。2 2、转子绕组：分为鼠笼型和绕线型两类。、转子绕组：分为鼠笼型和绕线型两类。1 1）笼型转子：笼型绕组是一个自己短路的绕组。在转子的每）笼型转子：笼型绕组是一个自己短路的绕组。在转子的每个槽里放上一根导体，在铁心的两端用端环连接起来，形成个槽里放上一根导体，在铁心的两端用端环连接起来，形成一个短路的绕组。如果把转子铁心拿掉，则可看出，剩下来一个短路的绕组。如果把转子铁心拿掉，则可看出，剩下来的绕组形状像个松鼠笼子，如图（的绕组形状像个松鼠笼子，如图（a)a)所

22、示，因此又叫鼠笼转所示，因此又叫鼠笼转子。导条的材料有用铜的，也有用铝的。子。导条的材料有用铜的，也有用铝的。4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 上上 下下结束结束 如果用的是铜料，就需要把事先做好的裸铜条插入转子铁心上的如果用的是铜料，就需要把事先做好的裸铜条插入转子铁心上的槽里，再用铜端环套在伸了两端的铜条上，最后焊在一起，如槽里，再用铜端环套在伸了两端的铜条上，最后焊在一起，如图图(b)所示。如果用的是铸铝，就连同端环、风扇一次铸成，如所示。如果用的是铸铝，就连同端环、风扇一次铸成，如图图(c)所示所示。笼型转子结构简单、制造方便、是一种经济、耐用。笼型转子结构简单、制造方

23、便、是一种经济、耐用的电机，所以应用极广。的电机，所以应用极广。4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 上上 下下结束结束 2 2）绕线型转子：绕线型转子的槽内嵌放有用绝缘导线组成的三）绕线型转子：绕线型转子的槽内嵌放有用绝缘导线组成的三相绕组，一般都联接成相绕组，一般都联接成Y Y形。转子绕组的三条引线分别接到三个形。转子绕组的三条引线分别接到三个滑环上，用一套电刷装置引出来，如图所示。这就可以把外接电滑环上，用一套电刷装置引出来，如图所示。这就可以把外接电阻串联到转子绕组回路里去，以阻串联到转子绕组回路里去，以改善电动机的启动性能或调节电改善电动机的启动性能或调节电动机的转速动机

24、的转速。与笼型转子相比较，与笼型转子相比较，绕线转子结构复杂，价格绕线转子结构复杂，价格贵，因此只在要求起动电贵，因此只在要求起动电流小，起动转距大，或需流小，起动转距大，或需平滑调速的场合使用。平滑调速的场合使用。4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 上上 下下结束结束鼠笼转子4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 上上 下下结束结束鼠笼转子4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 上上 下下结束结束绕线转子绕线转子4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理（三）气隙：（三）气隙：异步电动机的气隙比同容量直

25、流电动机的异步电动机的气隙比同容量直流电动机的气隙小得多，在中、小型异步电动机中，气隙气隙小得多，在中、小型异步电动机中，气隙一般为一般为0.21.5mm左右。左右。4.5.2 异步电机的额定值（铭牌数据）异步电机的额定值（铭牌数据）额定功率额定功率PN：电动机轴的：电动机轴的输出机械功率输出机械功率。NNNNNNPIUP1cos3额定电压额定电压UN：定子：定子线电压。线电压。额定电流额定电流IN：定子定子线电流。线电流。额定频率额定频率fN、额定转速、额定转速 nN 等。等。上上 下下结束结束型号型号:功率因数功率因数COS。绝缘、温升、接法等绝缘、温升、接法等。4.5 异步电机的结构与原

26、理异步电机的结构与原理 上上 下下结束结束4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 4.5.3 异步电动机的工作原理异步电动机的工作原理n有功有功i2SNn1e2femT 定子通电流产生定子通电流产生旋转磁场旋转磁场N、S极，转极，转子导体切割该磁场，产子导体切割该磁场，产生生e2；转子导体处于短；转子导体处于短路状态，会产生路状态，会产生i2；i2与气隙磁场作用产生电与气隙磁场作用产生电磁力磁力fem（T），拖动），拖动电机就旋转。电机就旋转。T2 异步电动机的转速异步电动机的转速n一定低于磁场同一定低于磁场同步转速步转速n1，所以叫

27、异步电动机，鼠笼式，所以叫异步电动机，鼠笼式的异步电动机也叫感应电动机。的异步电动机也叫感应电动机。4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 11nnnsn有功有功i2SNn1e2femTT2（1）当电动机接通电源而尚未开始转动时，这种状态称为堵转，又称起动瞬间，此时 0n1s（2）当电动机转子转速达到同步转速时 1nn 0s（3）如果外力将异步电动机的转子拖向逆旋转磁场的方向转动 0n1s（4）如果用原动机拖动一台异步电机，使它的转子转速高于旋转磁场的转速，即 ，则1nn 0s4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 4.5

28、异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 4.5 异步电机的结构与原理异步电机的结构与原理 4.6.1 转子静止、转子绕线开路时电磁关系转子静止、转子绕线开路时电磁关系1、电磁关系、电磁关系UAUBUCi0es1e2e1与变压器类与变压器类似似定子加定子加对称对称Ui0 s1漏磁通主磁通F0 1e1e2es1上上 下下结束结束I0-励磁电流励磁电流F0-励磁磁通势励磁磁通势4.6 三相异步电动机的电磁分析三相异步电动机的电磁分析2、感应电势、感应电势每相电势每相电势1.111.144.4NkNfjE2.121.244.4NkNfjE1.0.1xIjEs定子漏电抗定子漏电抗电势比：电势比：221

29、121NNekNkNEEk上上 下下结束结束1N2N指绕组每相串联匝数指绕组每相串联匝数4.6 三相异步电动机的电磁分析三相异步电动机的电磁分析3、电压方程、电压方程(单相单相)i0.1E.1U.1sE.2E.2Ui2=0.1.11.0.1sEErIU1.0.1.11.01.0.1.1)(ZIEUrIxI jEU111:1:1;jxrZZr定子绕组漏阻抗定子绕组电阻式中转子：转子：.2.2UE 定子：定子：4、电流、电流I0=(3050)%INI0 分解为有功分量分解为有功分量I0a和无功分量和无功分量I0r变压器变压器I0=(210)%IN上上 下下结束结束4.6 三相异步电动机的电磁分析三

30、相异步电动机的电磁分析4、等效电路和相量图、等效电路和相量图.1.11.0.1sEErIU1.01.0.0)()(rIxI jjxrImm)()(11.0.0jxrIjxrImmr1jx1rmjxm+-.1U.0I.1E与变压器的类似与变压器的类似激磁电阻激磁电阻激磁电抗激磁电抗上上 下下结束结束4.6 三相异步电动机的电磁分析三相异步电动机的电磁分析4.6.2 绕线绕线 转子短路且堵转时电磁关系转子短路且堵转时电磁关系(相当于转子堵转相当于转子堵转)1、电磁关系、电磁关系UAUBUCi1es1 e2e1i2es2定子定子对称对称i1转子漏磁通转子漏磁通主磁通转子转子对称对称i2F0=F1+F

31、2.2s.1s定子漏磁通定子漏磁通定转子都有同定转子都有同频率的电流。频率的电流。F1F2.11.111.144.4NkNfjE2.121.244.4NkNfjE1.1.1xIjEs2.2.2xIjEs4.6 三相异步电动机的电磁分析三相异步电动机的电磁分析2、磁势平衡方程、磁势平衡方程定子对称定子对称i1(f1)转子对称转子对称i2(f2)F0=F1+F2F1F2n1n11F2F0Fn1磁势平衡的物理意义：磁势平衡的物理意义：转子开路时，气隙磁势转子开路时，气隙磁势F0仅由定子电流仅由定子电流i10产生。产生。转子短路堵转时，气隙磁势转子短路堵转时，气隙磁势F0由定转子电流由定转子电流i1、

32、i2共共同产生。同产生。上上 下下结束结束4.6 三相异步电动机的电磁分析三相异步电动机的电磁分析3、电压方程（单相）、电压方程（单相）定子：定子：1.1.1.1ZIEU 转子：转子：2.2.2.2ZIEU0 转子绕组漏阻抗,2022jxrZi1.1E.1U.1E.2E.2Ui2上上 下下结束结束4.6 三相异步电动机的电磁分析三相异步电动机的电磁分析4、等效电路（、等效电路（单相单相）r1jx1rmjxm+-.1U.1I.1Er2 jx20.2E .2I .2U+-.0I上上 下下结束结束)(.2.0.1ikIII电流变比：电流变比：22IIki4.6 三相异步电动机的电磁分析三相异步电动机

33、的电磁分析转速转速n与磁场同步转速与磁场同步转速n1之差叫转差之差叫转差 n。n=n1-n转差率转差率S：111nnnnnS 转速转速n=（1-S）n1 一般空载时一般空载时S0.005；负载时；负载时S0.05。上上 下下结束结束4.6.3 转子旋转异步电动机的电磁关系转子旋转异步电动机的电磁关系1、转差率、转差率 转差率转差率S是异步电动机的重要参数，负载变化时，是异步电动机的重要参数，负载变化时，S会变化，使会变化，使E2、I2、T2变化，以达到重新平衡。变化，以达到重新平衡。4.6 三相异步电动机的电磁分析三相异步电动机的电磁分析r2jx20s.s2I.s2E+-f2 转子转子 频率频

34、率：111112Sf60pnn)nn(60p)nn(60npf 上上 下下 转子切割气隙磁场的速度为：转子切割气隙磁场的速度为：n=n1-n结束结束 2、转子电势：、转子电势：4.6 三相异步电动机的电磁分析三相异步电动机的电磁分析r2jx20s.s2I.s2E+-f22012211222244.444.4sEkNsfkNfENNs转子不转感应电势转子不转感应电势 转子电抗：转子电抗：202222202xsLfLxs转子不转时电抗转子不转时电抗 转子电阻转子电阻r2 与与f无关仍为无关仍为r2 转子电流：转子电流：2022020220202.2.2jxsrEjsxrsEjxrEIsss上上 下

35、下结束结束4.6 三相异步电动机的电磁分析三相异步电动机的电磁分析3、磁势平衡方程、磁势平衡方程上上 下下n1n11F2F0Fn1结束结束定子对称定子对称i1(f1)F1 相对相对定子转速定子转速n1转子对称转子对称i2s(f2=s f1)F2 相对转子转速相对转子转速n1 1121snpf60spf60n 转子本身转速为转子本身转速为n=(1-s)n12F相对定子转速相对定子转速:n1+n=n14.6 三相异步电动机的电磁分析三相异步电动机的电磁分析21021FFFFF成在空间相对静止可以合和上上 下下定转子电流通过该磁势平衡方程联系在一起。定转子电流通过该磁势平衡方程联系在一起。结束结束n

36、1n11F2F0Fn14.6 三相异步电动机的电磁分析三相异步电动机的电磁分析4、基本方程式、基本方程式）（1.11.1.1.1xIrIEU上上 下下i1.1E.1U.1E.2E.2Ui2s结束结束）（mmjxrIE.0.1.2.1EE)(202.2.2x jsrIE.0.2.1III区别区别4.6 三相异步电动机的电磁分析三相异步电动机的电磁分析5、等效电路（、等效电路（单相单相）上上 下下结束结束4.6 三相异步电动机的电磁分析三相异步电动机的电磁分析2222221rssrrsrrsr.2U.2Ir1jx1rmjxm+-.1U.1I.1Er2 jx20.2E .0I12rss上上 下下结束

37、结束4.6 三相异步电动机的电磁分析三相异步电动机的电磁分析21rss的意义？的意义？4.7.1 功率关系功率关系以三相电机为例以三相电机为例输入：输入：P1=3U1I1cos 1定子铜耗：定子铜耗：pcu1=3I12 r1；铁耗：铁耗：pFe =pFe1=3I02 rm；（转子铁心的相对速度很小）（转子铁心的相对速度很小）.2U.2Ir1jx1rmjxm+-.1U.1I.1Er2 jx20.2E .0Irss12 4.7 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩电磁功率：电磁功率：Pem=P1-pCu1-pFe 机械功率：机械功率：转子铜耗：转子铜耗：pcu2=3I2 2 r2

38、=s Pem emCuemmPsrssIpPP)1(132222上上 下下结束结束或：或：Pem=3E2 I2 cos 2Pem=3I2 2 r2 +r2 （1-s）/s=3I2 2 r2 /sr1jx1rmjxm+-.1U.1I.1Er2 jx20.2E .0Irss12.2I4.7 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩输出功率输出功率(机械机械)：P2=Pm-pmec-pad=Pm-p0 机械损耗机械损耗附加损耗附加损耗空载损耗功率空载损耗功率功率流程图：功率流程图：P2P1pcu1PMpFepcu2Pmp0上上 下下结束结束功率关系：功率关系：PM：pCu2：Pm=1：s

39、：（：（1-s）4.7 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩4.7.2、转矩关系、转矩关系电动机生产机械TnTL=T2+T01、转矩平衡方程、转矩平衡方程T=TL=T2+T0其中其中T0=Tmec+Tad机械损耗转矩机械损耗转矩附加损耗转矩附加损耗转矩2、电磁转矩、电磁转矩11)1()1(emMmemPsPsPT转子机械角速度：转子机械角速度：60n2 磁场同步角速度：磁场同步角速度：60n211 上上 下下结束结束4.7 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩3、输出转矩、空载转矩、输出转矩、空载转矩 22PTadpppTmec004、电磁转矩公式、电磁转矩公式

40、60/2cos312221nIEPPTemmem上上 下下结束结束4.7 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩4.7 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩4.7 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩4.7 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩4.8.1 4.8.1 三相异步电动机的工作特性三相异步电动机的工作特性 指异步电动机在额定状态即指异步电动机在额定状态即U1=UN，f=fN时：时：n,T,cos 1,I1,和和P2的关系。的关系。1、转速特性、转速特性n=f(P2)P2T222102cosICTTTMjemnE2snP20

41、上上 下下结束结束4.8 三相异步电动机的运行特性与参数测定三相异步电动机的运行特性与参数测定上上 下下结束结束2、定子电流特性、定子电流特性I1=f(P2)I1P20I0)(.2.0.1IIIP2I2 I14.8 三相异步电动机的运行特性与参数测定三相异步电动机的运行特性与参数测定3、功率因数特性：、功率因数特性：cos 1=f(P2).2I.2U.1Ir1jx1rmjxm+-.1U.1Er2 jx20.2E .0Irss12 P2=0时，时，I1主要为主要为励磁电流励磁电流 cos 1很低。很低。P2增加时，增加时，I2增加，增加，I1有功分量有功分量增加增加cos 1增。增。当当P2增加

42、一定程度增加一定程度时，时，n变小变小s变大，变大，r2/s变小，使变小，使cos 1减小。减小。上上 下下结束结束cos 1P204.8 三相异步电动机的运行特性与参数测定三相异步电动机的运行特性与参数测定4、转矩特性：、转矩特性：T2=f(P2)T2=P2/T2P204.8 三相异步电动机的运行特性与参数测定三相异步电动机的运行特性与参数测定上上 下下结束结束5、效率特性：、效率特性：=f(P2)%100)Pp1(%100PP112 0Fe2cu1cuppppp 铜耗为可变损耗；铁铜耗为可变损耗；铁耗和机械损耗为不变损耗。耗和机械损耗为不变损耗。P20上上 下下结束结束4.8 三相异步电动

43、机的运行特性与参数测定三相异步电动机的运行特性与参数测定上上 下下结束结束4.8.2 4.8.2 三相异步电机参数测定三相异步电机参数测定 为了要用等效电路计算异步电动机的工作为了要用等效电路计算异步电动机的工作特性，应先知道它的参数。和变压器一样，特性，应先知道它的参数。和变压器一样，通过做空载和短路（堵转）两个试验，就能通过做空载和短路（堵转）两个试验，就能求出异步电动机的参数来。求出异步电动机的参数来。r1jx1rmjxm+-.1U.1I.1Er2 jx20.2E .0Irss12.2I4.8 三相异步电动机的运行特性与参数测定三相异步电动机的运行特性与参数测定上上 下下结束结束6.7.

44、1 短路（堵转）试验短路（堵转）试验 短路试验又叫堵转试验，即把绕线式异步电机的短路试验又叫堵转试验，即把绕线式异步电机的转子绕组短路，并把转子卡住，不使其旋转，鼠转子绕组短路，并把转子卡住，不使其旋转，鼠笼式电机转子本身已短路。笼式电机转子本身已短路。实验过程实验过程:从从 开始开始,然后逐渐降低电压。然后逐渐降低电压。记录定子绕组加的端电压、定子电流记录定子绕组加的端电压、定子电流 和定子输和定子输入功率入功率 。试验时，还应量测定子绕组每相电阻。试验时，还应量测定子绕组每相电阻 的大小。根据试验的数据，画出异步电动机的短的大小。根据试验的数据，画出异步电动机的短路特性路特性 、,如下图所

45、示。如下图所示。NUU4.01NUU4.01KI1KP11r)(11UfIK)(11UfPK4.8 三相异步电动机的运行特性与参数测定三相异步电动机的运行特性与参数测定r1jx1rmjxm+-.1U.1I.1Er2 jx20.2E .2I .2U.0I4.8 三相异步电动机的运行特性与参数测定三相异步电动机的运行特性与参数测定6.7.2 空载试验空载试验 实验目的:为了测励磁阻抗 机械损耗pmec,铁心损耗pFe。试验过程:转轴上不加任何负载，即电动机处于空载运行，把定子绕组接到频率为额定的三相对称电源上，当电源电压为额定值时，让电动机运行一段时间，使其机械损耗达到稳定值。用调压器改变加在电动

46、机定子绕组上的电压，使其从（1.11.3）开始，逐渐降低电压,直到电动机的转速,mmxrNU 发生明显的变化为止。记录电动机的端电压、空载电流、空载功率P。和转速n，并画成曲线。4.8 三相异步电动机的运行特性与参数测定三相异步电动机的运行特性与参数测定4.8 三相异步电动机的运行特性与参数测定三相异步电动机的运行特性与参数测定4.9 单相异步电动机单相异步电动机4.9 单相异步电动机单相异步电动机4.9 单相异步电动机单相异步电动机4.10 同步电机同步电机4.10 同步电机同步电机4.10.1 同步电机工作原理同步电机工作原理pfnn1160电动机电动机 理想空载理想空载 发电机发电机4.

47、10 同步电机同步电机4.10.2 同步电机结构同步电机结构 同步电机也是由静止的定子和转动的转子两个基本部分组成的。4.10 同步电机同步电机4.10 同步电机同步电机隐极式转子隐极式转子 凸极式转子凸极式转子4.10 同步电机同步电机4.10.3 同步电机的应用简介同步电机的应用简介各类同步发电机各类同步发电机4.10 同步电机同步电机4.10.3 同步电机的应用简介同步电机的应用简介各类同步电动机各类同步电动机本章思政：本章思政：特特斯斯拉拉爱迪生爱迪生本章思政：本章思政：尼古拉尼古拉.特斯拉：特斯拉：专注于科学发明；终身未娶；受益于爱迪生的资助，同获诺专注于科学发明；终身未娶；受益于爱

48、迪生的资助，同获诺贝尔奖；穷困潦倒中逝去。贝尔奖；穷困潦倒中逝去。事实上，他一生的发明以造福人类为宗旨了。事实上，他一生的发明以造福人类为宗旨了。反对相对论；为了研究无线发电欠债摩根，财团们（包括反对相对论；为了研究无线发电欠债摩根，财团们（包括有矛盾同样有商人属性的爱迪生）的施加手腕诋毁其声誉，与有矛盾同样有商人属性的爱迪生）的施加手腕诋毁其声誉，与当时正统科学界格格不入。当时正统科学界格格不入。研究交流电，威胁到爱迪生公司主推的直流电，而譬如交研究交流电，威胁到爱迪生公司主推的直流电，而譬如交流电椅死刑、让人们对交流电产生恐惧。流电椅死刑、让人们对交流电产生恐惧。更有远大抱负，但被压制，虽然交流电今天已成功，但无更有远大抱负，但被压制，虽然交流电今天已成功，但无线供电的研究被埋没，今天的科学家只是重新拾起并发展特斯线供电的研究被埋没，今天的科学家只是重新拾起并发展特斯拉已经提出的发明罢了。拉已经提出的发明罢了。托马斯托马斯.爱迪生：爱迪生：伟大发明家、商人；通过发明专利致富。更精于经营。伟大发明家、商人；通过发明专利致富。更精于经营。