《电机技术》2.2.2 三相异步电动机的负载运行任务手册.docxVIP

三相异步电动机的负载运行

【任务要求】

知识点

技能点

负载运行时的转子磁动势；

负载运行时的电磁关系；

转子绕组的各电磁物理量；

折算、频率折算、绕组折算；

电动势平衡方程；

掌握负载运行时的转子磁动势；

掌握负载运行时的电磁关系；

理解转子绕组的各电磁物理量；

掌握折算、频率折算、绕组折算的折算方法和原则；

掌握负载运行时的电动势平衡方程；

重点

难点

负载运行时的电动势平衡方程

频率折算、绕组折算

【任务清单】

三相异步电动机的负载运行(1)

任务1：负载运行时的转子磁动势

负载运行：定子接三相电源，转轴带机械负载，此时转子电流不为零。

异步电动机负载运行时，由于转轴上带了机械负载，原空载时的电磁转矩不足以平衡转轴上的负载转矩，电动机转速开始降低，旋转磁场和转子之间的相对运动速度开始增加，转子绕组中的感应电动势E2s及转子电流I2都增大。此时，不但定子三相对称电流I1要在气隙中建立一个转速为n1的旋转磁动势F1，转子的多相对称电流I2也要在气隙中建立一个旋转磁动势F2。

1)F2的旋转方向：与定子磁动势F1的旋转方向相同。

2)F2的转速大小：转子磁动势F2和定子磁动势F1在空间的转速相同，均为n1，转向也相同，因此F2和F1在空间保持相对静止。

3)F2的幅值：

任务2：负载运行时的电磁关系

三相异步电动机负载运行时的电磁关系：

由于电源的电压和频率都不变，而且主磁通Φ0的大小与电源电压U1成正比，因此每极主磁通Φ0几乎不变，这样励磁磁动势也基本不变，负载时的励磁磁动势等于空载时的励磁磁动势，即

经过推导，可以得出负载运行时的定转子电流关系式：

任务3：转子绕组的各电磁物理量

1、转子绕组的感应电动势

转子旋转时的转子绕组感应电动势大小：

转子不转时转子绕组感应电动势大小：

2、转子绕组的漏阻抗

转子旋转时的转子绕组漏电抗X2s为：

3、转子绕组的电流和功率因数

转子每相电流为：

其有效值为：

综上所述，除R2外，转子各电磁量均与转差率s有关，转差率是异步电动机的一个重要参数。转子频率f2、转子电抗X2、电动势E2与转差率s成正比。转子电流I2随转差率增大而增大，转子功率因数随转差率增大而减小。

三相异步电动机的负载运行(2)

任务1：折算

与变压器一、二次绕组类似，异步电动机定转子之间也没有电的直接联系，中间是通过磁的耦合进行能量传递，对分析计算不方便，有必要将其折算成统一电路进行计算。

折算分两步进行，由于定转子电流频率不同，所以第一步要进行频率折算，即将定转子电流频率折算成一致；第二步进行匝数折算，将定转子的匝数折算成相同，这样就可以将定转子电路统一在一起。

任务2：频率折算

折算方法：用一个静止的转子电路等效代替实际旋转的转子系统,使转子回路与定子电路有相同的频率。

等效原则：①保持转子磁动势不变；②保持转子回路的电功率不变。

转子相电流：

频率折算的含义：用一个电阻为r2/s的静止等效转子代替电阻为r2的实际旋转转子，而等效转子的F2不变。

频率折算的意义：

①旋转的转子被等效的静止的转子所代替，定、转子绕组即具有相同的频率；

②定、转子的感应电动势之比等于其有效匝数之比:kw1N1/(kw2N2)；

③可以把异步电动机看成是一个具有空气隙且二次绕组有可变电阻r2/s的变压器。

任务3：绕组折算

折算方法：用一个和定子绕组完全相同的m1、N1、kW1等效转子取代m2、N2、kW2实际的转子绕组，折算的方法与变压器基本相同。

等效原则：保证电磁效应和功率关系不变。

1）电流的折算如下式：2）电动势的折算如下式：

3）阻抗的折算：

任务4：电动势平衡方程

经过频率折算和绕组折算后的三相异步电动机定、转子电路如图所示：

折算后的基本方程式：

【任务拓展】

请认真思考并回答下列问题

1、三相异步电动机定子绕组与转子绕组之间没有直接的联系，为什么负载增加时，定子电流和输入功率会自动增加，试说明其物理过程。从空载到满载电机主磁通有无变化？

2、三相异步电动机在轻载下运行时，试分析其效率和功率因数都较额定负载时低的原因。如定子绕组为Δ联接改为Y联接运行，在轻载下其结果如何？此时所能负担的最大负载必须少于多少？

3、三相异步电动机等效电路中的代表什么含义？能否用电感或电容代替﹖为什么？

4、说明三相异步电动机转子绕组折算和频率折算的意义，折算是在什么条件下进行的？

5、说明三相异步电动机等效电路中参数r1，x1，rm，xm，r2’,x2’各代表什么意义？

答案请参考本节课件！