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1 9 第9章 三相异步电动机的基本理论 1 [内容] 9.3 三相异步电动机的折算、等效电路和相量图 9.1 三相异步电动机的空载运行 9.2 三相异步电动机的负载运行 9.4 三相异步电动机的功率和转矩平衡方程式 9.5 三相异步电动机的电磁转矩 9.6 三相异步电动机的参数测定 1 ● 掌握异步电动机空载和负载时的电磁关系。 ● 掌握转子频率折算和绕组折算的原则、物理本质和折算关系。 ● 掌握异步电动机的等效电路及各参数的物理意义。 ● 掌握异步电动机的功率平衡关系、电磁功率和总机械功率的物理意义。 ● 掌握功率和损耗计算式，电磁功率、转子铜耗、总机械功率之间关系。 ● 掌握转矩平衡关系、转矩特性、电压与转子电阻对转矩特性的影响。 ● 掌握异步电动机的参数测定方法。 [要求] 9.1 三相异步电动机的空载运行 空载运行：定子接三相电源，转轴不带机械负载。 一、空载运行时的电磁关系 1．主磁通和漏磁通 (1)主磁通 来源：定子 路径：定子铁心－气隙－转子铁心－气隙－定子铁心 作用：同时交链定、转子绕组，在定、转子绕组中感应电动势。 转子电动势产生转子电流，与定子磁场作用产生电磁转矩，驱动转子旋转， 将电能转换成机械能输出。主磁通起能量传递与转换的媒介作用。 槽漏磁通 端部漏磁通 （2）漏磁通 漏磁通 仅在自身绕组(定子绕组或转子绕组)上产生漏电动势， 起电抗压降作用，不起能量传递与转换作用。 槽部漏磁通 端部漏磁通 谐波漏磁通 绕组电流还产生一部分漏磁通: 谐波漏磁通： 由谐波磁动势产生， 谐波磁通对转子并不产生 有效转矩，属于漏磁通。 2．空载运行时的电磁关系 3．空载电流与空载磁动势 （旋转） （1）空载电流： 有功分量，用来供给铁损耗。 无功分量，用来产生主磁通。 即空载电流基本上为一无功性质的电流。 异步机： （主磁路存在气隙，磁阻大） 变压器： （主磁路均为铁心，磁阻小） 二、空载运行时的电压方程式和等效电路 各参数性质与变压器相同，但由于异步电机有气隙， 故励磁阻抗比变压器要小，而漏电抗比变压器要大。 幅值： 定子一相 电压方程 与变压 器类似 （2）空载磁动势： 空载磁动势是定子三相空载电流产生的基波旋转磁动势，主要用来产生主磁通， 称为励磁磁动势。 故转子不产生磁动势。 空载时 定子一相绕组等效电路 9.2 三相异步电动机的负载运行 负载运行：定子接三相电源，转轴带上机械负载。 一、负载运行时的电磁关系 负载后 同方向同转速旋转，共同产生主磁通: 电磁关系与 变压器类似 二、转子绕组各电磁量的特点 1．转子感应电动势的频率 转子频率与转差率成正 比，与转子的转速有关 额定运行：s = 0.01～0.06， f2 = 0.5～3 Hz。 2．转子感应电动势的大小 （转动时） （不转时） 3．转子绕组的漏电抗 （转动时） （不转时） 转子量 f2 转差率s（转速n）有关， 故 s 是异步电动机的一个 可见: 均与 重要参数。 起动瞬间：n = 0， s = 1， f2 = fl = 50Hz； 空载运行：n ≈ n1，s ≈ 0， f2 ≈ 0； 4．转子磁动势的性质 （1）F2是一个旋转磁动势。 幅值为： （2）F2与F1转向相同 因为F2转向与转子电流相序一致，转子电流相序与定子旋转磁场方向一致。 转子多相对称绕组流过多相对称感应电流，将产生基波旋转磁动势。 （3）F2与F1转速相同 F1相对于定子的转速为： F2相对于转子的转速为： F2相对于定子的转速为： 可见，无论转子转速怎样变化，定、转子磁动势总是以 同速、同向在空间旋转，两者在空间保持相对静止。 三、负载时的磁动势平衡方程式 因为U1不变， 基本不变: 得 励磁分量 用来产生主磁通。 负载分量 用来抵消F2对主磁通的影响。 电流变比： 定子电流负载分量： 气隙主磁通 空载时仅由定子励磁磁动势 单独产生。 负载时由定、转子磁动势 、 共同产生。 用 电 流 表 示 四、负载时的电压方程式和等效电路 1．定子电压方程式 2．转子电压方程式 3．定、转子等效电路 描述异步电动机 运行的一组方程 注意：定、转子电路的频率、 相数、绕组的有效匝数不同。 若将方程3，4体现在电路中， 则可得到等效电路，为此需要 对转子进行频率和绕组折算。 由方程1，2可得定、转子电路： 9.3 三相异步电动机的折算、等效电路和相量图 一、折算问题的提出和折算的原则 1．折算问题的提出 定、转子电路是有磁耦合的两个分离的电路, 定、转子电路的频率不等、绕组不同（相数、匝数、绕组系数不同）。 为