《电机技术应用》课件 2.2.2 三相异步电动机的负载运行.pptx

异步电动机的负载运行(1)

异步电动机

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E₂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,F₂具有什么样的性质呢?

负载运行：定子接三相电源，转轴带机械负载，此时转子申流不为零。

负载运行

若电动机为绕线式转子，其转子绕组为三相，转子电流为三相对

称电流，转子磁动势为旋转磁动势；若电动机为鼠笼式转子，其

转子绕组为多相，转子电流为多相对称电流，则转子磁动势也为旋转磁动势，因此无论转子结构如何，转子磁动势F₂都为旋转磁动势

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。

转子磁动势F₂

与变压器类似，从空载到负载运行时，由于电源电压和频率不变，根据主磁通原理，每极主磁通中。几乎不变，因此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。

由于转子磁动势F₂和定子磁动势F₁在空间上相对静止，因此可以把F₂和F₁进行叠加，因此负载运行时的励磁磁动势是定子、转子的合成磁动势。

F+F₂=F

电磁关系

电磁关系

由此我们可以得出三相异步电动机负载运行时的电磁关系：

R₁I₁

市。—→E

u₁(三相系统)→i₁(三相系统F

i₂(多相系统F₂

吏2。—→E₂。

R₂i₂

F-

中。

磁动势平衡方程

F+F=F₀

两边除以电流变比

得到电流关系式：

定子磁动势性质

F₁+F₂=F₀F₁=F₀+(-F₂)=F₀+F₁

定子旋转磁动势包括两个分量

励磁磁动势F。:用来产生气隙磁通负载分量F1:用来平衡转子磁动势动势对主磁通的影响

Φ₀;

F₂,即用来抵消转子磁

性质

2、转子绕组的感应电动势

转子旋转时的感应电动势：E₂s=4.44f₂N₂kw₂Φo=4.44sf₁N₂kw₂Φ

转子不转时的感应电动势：E₂0=4.44f₁N₂kw₂Φ₀

二者关系为：E,=sE20

转子绕组各电磁量

1、转子电动势的频率

3、转子绕组的漏阻抗

转子旋转时转子漏电抗：X₂s=2nf₂L₂

X₂=sX₂0

转子不转时转子漏电抗：X₂0=2nf1L₂

转子绕组的漏阻抗：Z₂s=R₂+jX₂s=R₂+jsX₂0

4、转子绕组的电流：

当转速降低时，转差率增大，转子电流也增大

转子功率因数与转差率有关，当转差率增大时，转子功率因数则减小。

转子绕组各电磁量

5、转子绕组的功率因数

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?

答：负载增加时，电动机转速下降，转差率上升，转子绕组切割磁力线的速度增加，转子的感应电动势、感应电流相应增加，转子磁动势也增加。由磁动势平衡关系，定子磁动势增加，定子电流上升，即从电网吸收的电功率增加。这一过程直到转子电流产生的转矩与负载转矩重新平衡为止。

在U₁不变的情况下，I₁的增加导致I₁Z₁增加，使E₁减小，主磁通略有减小。

思考与练习

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△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?

答：(1)轻载时定子负载电流小，定子电流主要取决于无功的励磁电流，而在异步电动机中，由于空气隙的存在，励磁电流较大，一般为(0.2-0.5)l₁n,因此轻载时功率因数低；效率低的原因是由于轻载时输入的电功率中输出的有功功率小，而不变损耗(铁耗和机耗)所占的分量较大，因此效率低。

(2)轻载时如将△接改为Y接，由于相电压只为原来的1/√3,因此励磁电流及铁耗都大为减少，功率因数及效率将显著改善。

(3)此时最大转矩必须小于△联接时电动机的最大电磁转矩的1/3。

思考与练习

异步电动机的负载运行(2)

异步电动机

求真久之

心

折算

与变压器类似，异步电动机定转子之间也没有电的直接联系，中间通过磁的耦合进行能量传递，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