5.3 基本方程和等效电路.ppt

5 3基本方程和等效电路 2 三相感应电动机的电压方程三相感应电动机的等效电路频率归算 绕组归算精确等效电路 相量图 近似等效电路 简化等效电路三相感应电动机的功率方程三相感应电动机的转矩方程 本节内容 3 一定子电压方程 4 二转子电压方程 气隙主磁场除了在定子绕组内产生感应电动势外 还将在旋转的转子中内产生频率为f2的电动势 转子静止时 n 0 s 1 f2 f1E2 4 44f1N2kw2 m jI2X2 X2 2 f1L2 转子旋转时 n 0 s 1 f2 sf1E2s 4 44sf1N2kw2 m sE2 X2 s sX2 5 由上式可以看出 转子感应电势的有效值与转差率成正比 转差率越大 定 转子间的相对速度越大 则产生的感应电势也越大 通常情况下转子绕组是短接的 所以转子绕组的感应电势应当等于转子的电阻和漏抗压降 即 6 三相感应电动机的电压方程 7 三频率归算 定子 转子的相数 匝数不同 转子电势的频率和电源频率也不同 在实际计算中采用等效电路的方法 通常是把转动的异步电机折算成堵转的电机 然后再把转子绕组中的量都折算到定子侧去 折算的原则 折算前后 转子的磁动势F2的空间转速 幅值 空间相位保持不变 各种功率和损耗不变 8 转子电压方程的变换 频率归算 I2s I2 9 上式中I2有效值和相角没有发生变化 10 频率折算的物理意义 用一个静止的电阻为R2 s的等效转子去代替电阻为R2的实际旋转的转子 两者具有相同的转子磁动势F2 直观上看 相当于在转子绕组中串入电阻R2 1 s s等效堵转转子产生的磁势与转子转动时相同 则对定子绕组的影响也一样 从定子方来看 无从区别它是串联了附加电阻R2 1 s s的静止转子还是以转差率旋转的实际转子 折算后 转子电势和电流的频率就和定子电流频率相同 异步电机转动时 转子通过轴输出机械功率 经过频率折算后 转子静止不动 转轴不再输出机械功率 这部分功率转移到附加电阻R2 1 s s附加电阻R2 1 s s上的功率等效为总的机械功率 11 电磁功率 定子铜耗 机械功率 转子铜耗 频率归算后的定转子电路图 12 转子电阻的物理含义 电磁功率 13 四绕组折算 频率折算后 定转子的电势还不相等 它们的两端不是等电位点 仍然不能把定转子电路直接联合起来 为此 还要象变压器那样 用一个相数 每相串联匝数 基波绕组系数都与定子绕组完全一样的等效转子绕组来代替实际的转子绕组 而保持磁势和功率不变 1 转子电势的折算 令 其中 称之为电压比 N1和 N2分别为写转子绕组每相串联匝数 Kw1 Kw2为定转子绕组系数 E1 4 44f1N1kw1 m E2 4 44f1N2kw2 m 14 2 转子电流折算 根据磁势不变的原则 则 3 转子阻抗折算 为使功率不变 应有 15 则 同理 16 绕组归算方法 17 电磁功率 定子铜耗 机械功率 转子铜耗 绕组归算后的定转子电路图 18 三相感应电动机的等效电路 经频率归算 绕组归算后 铁耗 19 T型等效电路 基本方程式 20 三相感应电动机的相量图 21 感应电机定子电流总是滞后于电源电压 因为气隙中主磁场和定转子的漏磁磁场都要从电源输入一定的感性无功功率 激磁电流越大 定转子漏抗越大 同样的负载下电动机所需的无功功率越大 电机的功率因数越低 22 精确等效电路的简化 定义修正系数 23 精确等效电路的简化 修正系数 型近似等效电路 T型精确等效电路 型简化等效电路 24 转子电流归算值与T形一致激磁电流和定子电流略大要求转子电流的表达即要简单又要精确 因为电动机的电磁功率 机械功率和电磁转矩都要用转子电流来计算 25 变压器与感应电动机简化等效电路的比较 26 感应电动机的功率流图 正常运行时 转差率很小 1 3Hz 所以转子铁耗忽略不计 27 感应电动机的功率方程 28