异步电动机的工作原理.doc

异步电动机的工作原理作为电动机运行是异步电机最主要的运行方式。一、异步电动机是如何转动起来的 异步电动机定子上有三相对称的交流绕组；（示意图，模型图） 三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时，将在电机气隙空间产生旋转磁场；（动画1，动画2） 转子绕组的导体处于旋转磁场中；（照片，鼠笼转子照片，示意图） 转子导体切割磁力线，并产生感应电势，判断感应电势方向。 转子导体通过端环自成闭路，并通过感应电流。（鼠笼转子照片） 感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力，判断电磁力的方向。 电磁力作用在转子上将产生电磁转矩，并驱动转子旋转。（动画） 根据以上电磁感应原理，异步电动机也叫感应电动机。 二、转差，转差率（为什么叫异步电动机？） 切割磁力线是产生转子感应电流和电磁转矩的必要条件。 转子必须与旋转磁场保持一定的速度差，才可能切割磁力线。 旋转磁场的转速用n1表示，称为同步转速；转子的实际转速用n表示，转差n=n1-n。 转差率： 转差率是异步电动机的一个基本变量，在分析异步电动机运行时有着重要的地位。 o 起动瞬间，n = 0,s=1 o 理想空载运行时：n=n1,s=0 o 作为电动机运行时，s的范围在0-1之间。 o 转差率一般很小，如s = 0.03。 o 制动运行时，电磁转矩方向与转速方向相反，即n1与n反向，s1 o 发电运行时，n高于同步转速n1,s0. 根据转差率可以区分异步电动机运行状态：（看图1200-1） 三、电势平衡方程式1、定子绕组电势平衡方程式 定子绕组接到交流电源上，与电源电压相平衡的电势（压降）包括： 主电势（感应电势）： o 定子绕组通入三相对称交流电流时，将会产生旋转的主磁通，同时被定子绕组和转子绕组切割，并在其中产生感应电势。 o 定子绕组感应电势的有效值： 漏磁电势（漏抗压降） o 定子漏磁通：仅与定子绕组相匝链。 o 漏抗压将： 电阻压降： 定子电势平衡方程式： 2、转子绕组的电势及电流 转子绕组的感应电势 o 转子绕组切割主磁通的转速 主磁通以同步速度旋转 转子以转速n旋转 转子绕组导体切割主磁通的相对转速为(n1-n)=sn1 o 转子绕组中感应电势的频率： 公式： 结论：由于s很小，转子感应电势频率很低。0.5-3Hz o 转子感应电势的有效值 公式： 感应电势与转差率正比。 对绕线式异步电机，转子绕组每相串联匝数，相数计算方法同定子绕组的计算。 对笼型转子来说，由于每个导条中电流相位均不一样，所以，每个导条即为一相，可见相数等于导条数即转子槽数；每相串联匝数为半匝即1/2。 注意转子不动时（s=1)时的感应电势与转子旋转是感应电势的关系。 转子绕组的阻抗 o 由于转子绕组是闭合的，所以有转子电流流过。同样会产生漏磁电抗压降。 o 漏抗公式：。漏抗也与转差率正比。转速越高，漏抗越小。 o 考虑到转子绕组的相电阻后： 转子绕组中的电流 o 转子绕组短路，转子电压为0，感应电势全部加在转子阻抗上 o 转子回路方程： o 转子电流：， o 讨论：转子电流随s的变化。(看图1200-2) 四、异步电动机的磁势平衡1、定子绕组的磁势 大小（有效值） 转速： 2、转子绕组磁势 大小： 转速： o 转子电流的频率 o 转子电流产生的旋转磁势的转速： o 转子磁势的绝对转速（相对于不动的定子） 结论：转子绕组的磁势与定子绕组的磁势转速相同，在空间相对静止。 3、磁势平衡方程式 激磁电流和激磁磁势 o 产生主磁通所需要的电流称为激磁电流； o 对应的磁势称为激磁磁势： 激磁磁势近似不变 o 由电势方程式：；电源电压不变，阻抗压降很小，电势近似不变； o 由公式：，近似不变； o 可见，激磁磁势和激磁电流几乎不变。 空载运行时，激磁磁势全部由定子磁势提供，即：= 负载运行时，转子绕组中有电流流过，产生一个同步旋转磁势，为了保持不变，定子磁势除了提供激