电机基础学34.docx

.3.4三相感应电动机的运行原理在熟悉了感应电动机的定子、转子绕组构成及其感应电动势和磁通势的关系以后，便可以对三相感应电动机的内部电磁过程进行深入的探讨。按照循序渐进的原则，我们道德介绍两种极端的情况(感应电动机的空载和转子堵转)下的感应电动机内部的电磁关系。在此基础上，再讨论三相感应电动机负载运行时的电磁关系。3.4.1三相感应电动机的空载运行1、空载运行时的电磁关系空载运行是指定子三相绕组接到额定频率、额定电压的三相电源上，转子轴上不带机械而空转的运行状态。由于空载时转子轴上没有任何机械负载，所产生的电磁转矩主要用于克服风阻和摩擦转矩，因此电磁转矩很小。转子的转速非常拉近旋转磁场的同步转速，即，转差率s0。因此，旋转磁场切割转子绕组的相对切割速度几乎为零，转子的感应电动势和电流近似为零。因此空载运行时的定子磁通势主要用于产生主磁场的励磁磁通势，相应的定子电流I1 (空载电流)基本等于励磁电流I0。感应电动机的磁通分为主磁通和漏磁通。主磁通经过气隙同时交链定转子绕组，主磁通在电动机内部产生电磁转矩，完成机电能量的传递。定子漏磁通仅交链定子绕组，不进入转了磁路，所以，定子漏磁通只起电抗压降作用，不参与能量的传递。2、空载运行时的电动势方程根据式(3.4)知主磁通在定子每相绕组中产生的感应电动势为：44。与变压器的空载处理类似，则主磁通与励磁电流成正比，考虑到铁耗，主磁路便可以用一励磁阻抗来代替，即式中，为励磁电阻，它反映铁心损耗的大小；为励磁电抗。它是反映主磁路的结构参数，与主磁路的饱和状态有关。与主磁通类似，定子漏磁通在定子每相绕组中所感应的漏感应电动势，可以表示为：考虑到漏磁通是线性的，因此定子漏磁通与定子电流之间呈线性关系，因此可以引入定子漏电抗来描述这一关系，即3.4.2三相感应电动机的堵转运行转子堵转时，转速，转差率。旋转磁场分别切割定子、转子绕组构产生定、转子感应电动势。由于空、转子绕组所感应的定、转子感应电动势频率均为，因此堵转时定、转子感应电动势为：由于转子是闭合短路的，在转子感应电动势的作用下，转子会产生感应电流，此时相当于转子中相对称绕组中通过了相对称的电流，因此类似与定子绕组中旋转磁通势的产生原理，转子绕组也将产生旋转磁通势，考虑到此时，则相对于转子的转速，即与同步转速相同。因此，定、转子的磁通势相对静止，可以相互叠加，共同产生励磁磁势，即。励磁磁通势将产生主磁通，主磁通分别在定、转子绕组中产生感应电动势和。此外，同定子电流一样，转子电流也会产生转子漏磁通，交变会在转子绕组中产生漏感应电动势，表达式为：相应的转子漏磁通也可以用转子漏电抗来描述，于是有：3.4.3三相感应电动机的负载运行与空载相比，感应电动机带上负载后转子的转子的转速n会有所降低，即。此时，定子的旋转磁场切割转子绕组的相对速度，于是转子上的感应电动势和电流的频率为：转子电流在转子绕组中产生的转子磁通势相对于转子的速度为：考虑到转子自身的转速，因此转子磁通势相对于定子的转速为：上式表明，转子的旋转磁通势也是以同步转速相对于定子旋转，因此定、转子的旋转磁通势和相对静止，他们共同产生励磁磁通势，即。此时旋转磁场切割定、转子绕组产生的感应电动势为：同样由于转子闭合短路，转子绕组中必然产生感应电流，由转子电流产生的转子漏磁通在转子中产生的感应电动势为：相应的转子漏磁通也可以用转子漏电抗来描述，则【例3.2】某四极三相绕线型异步电动机，额定转速为，额定频率，转子绕组星形联结，开路时的额定线电压，求该电动机额定运行状态下的每相绕组电动势和转子频率。解先计算同步转速3.4.4三相感应电动机的等效电路类似与变压器的原边和副边绕组，三相感应电动机的定子电路和转子电路之间也只有磁的关系，并无直接的电的联系。如果像变压器将副边电路向原边电路折算一样，将转子电路向定子电路折算，就可以得到三相感应电动机的等效电路以便于进行感应电动机的运行分析。由于感应电动机的定、转子电路不仅仅大小需要折算，频率也不相同，因此折算通常按照以下两步进行。折算前的三相感应电动机等效电路如图3.6所示：1、频率折算由于感应电动机的定、转子无电的直接联系，转子只是通过其磁动势对定子作用，因此只要保证不变，可以用一个静止的转子来代替旋转的转子，而定子各方物理量不发生任何变化，即对电网等效。转子旋转时的转子电流为：比较以上二个电流表达式可以看出，转子在转差率s下旋转时的转子电流和转子静止而把电阻从增加到时的转子电流和有相同的大小和相位，即两者所产生的磁通势是完全相同的。因此将转子电阻从增加到的静止转子，可以完全代替在转差率s下的实际旋转转子。频率折算后三相感应电动机等效电路如图3.7所示。2、绕组折算绕组的折算方法是用一个相数和有效匝数与定子绕组相同的转子代替实际的经过频率折算的转子。等效的原则