电机学课件--交流电机的绕组.ppt

交流电机的共同问题之,第六章交流电机的绕组及其感应电动势,交流电机的绕组,交流电机：产生或使用交流电能的旋转电机。两大类：,同步电机速度等于同步速异步电机速度不等于同步速,同步速旋转磁场的转速,对称是指各相绕组的匝数相,例：三相同步电机（磁极对数p=1),定子、转子、空气隙,绕组a-x、b-y、c-z,等，空间位置彼此相距120,转子绕组通以直流电流,定子上嵌放有对称的三相形成分布磁场，,匝链定子上的各相绕组,设磁场在气隙中按正弦分布,设转子以恒定速度旋转,定子绕组中所匝链的磁通按正弦规律变化，其感应电势按正弦规律变化。,由于各相匝数相等，从而各相电势的大小相等，由于各相绕组空间分布彼此相距120，从而三相电势时间相位差120满足了三相电势对称要求。,三相电势对称,例：p=2,每相两个线圈，a1-x1、a2-x2属于a相，b1-y1、b2-y2属于b相，c1-z1、c2-z2属于c相。各相的两个线圈的分布：空间上相距一对磁极,电势看两个线圈交链的磁通变化规律完全相同，因而感应电势完全相同（幅值一致，时间上同相位）。,例：三相异步电机,电磁过程（图例）,异步电动机定子上有三相对称的交流绕组；,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；,转子绕组的导体处于旋转磁场中；,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。,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。根据以上电磁感应原理，异步电动机也叫感应电动机。,交流绕组的基本概念,绕组：按一定规律排列和连接的线圈的总称,要求磁势和电势的波形为正弦波形；,要求磁势和电势三相对称，三相电压对称；,电力系统都有统一的标准频率，我国规定工业标准,频率为50Hz。,在一定的导体数下，获得较大的基波电势和基,波磁势。,交流绕组的构成原则,均匀原则：每个极域内的槽数（线圈数）要相等，各相绕组在每个极域内所占的槽数应相等,每极槽数用极距表示每极每相槽数,对称原则：三相绕组的结构完全一样，但在电机的圆周空间互相错开120电角度。,如槽距角为，则相邻两相错开的槽数为120/。电势相加原则：线圈两个圈边的感应电势应该相加；线圈与线圈之间的连接也应符合这一原则。,如线圈的一个边在N极下，另一个应在S极下。,元件(线圈),术语1：电角度,磁场每转过一对磁极，电势变化一个周期，称为（一个周期）360电角度。在电机中一对磁极所对应的角度定义为360电角度。（几何上，把一圆周所对应的角度定义为360机械角度。）,磁极对数为p,圆周机械角度为360电角度为p*360,术语2：相带,为了三相绕组对称，在每个极面下每相绕组应占有相等的范围相带。,度,则每个相带占有电角度。三相电机m3，其相带为60，按60相带排列的绕组称为60相带绕组。,m,每个极对应于180电角180，如电机有m相，,60相带绕组,把每对极所对应的定子槽等分为六个等分。依次称为a、c、b、a、c、b相带，各相绕组放在各自的相带范围内,术语3：每极每相槽数q每个极面下每相占有的槽数。已知总槽数Z、极对数p和相数m为，则,Z2pm,q=q1分布绕组整数槽绕组q为整数分数槽绕组q为分数,术语4：槽距角相邻两槽之间的电角度已知总槽数Z、极对数p,=,p*360Z,圆周的电角度,=,术语5：极距相邻两磁极对应位置两点之间的圆周距离几何尺寸每极所对应的定子内圆弧长,设D为定子内圆直径。槽数表示极距：,即基波磁场每极所对应的槽数,=,D2pZ2p,术语6：节距y(跨距),表示元件的宽度。元件放在槽内，其宽度可用元件两边所跨越的槽数表示。,分析工具：槽导体电势星形图,把电枢上各槽内导体按正弦规律变化的电势分别用矢量表示，构成一辐射星形图,相距360度电角度，导体电势时间上同相位,三相单层绕组,单层每槽中只放置一层元件边，元件数等于槽数的一半，无需层间绝缘，结构和嵌线较简单,单层绕组只适用于10kW以下的小型异步电动机，其极对数通常是pl,2,3,4,单层绕组通常有链式、交叉式和同心式等三种不同排列方式,单层绕组：构造方法和步骤,分极分相:,将总槽数按给定的极数均匀分开（N,S极相邻分布）并标记假设的感应电势方向。将每个极的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开120电角度。,连线圈和线圈组：,将一对极域内属于同一相的某两个圈边连成一个线圈（共有q个线圈，为什么？）将一对极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组（共有多少个线圈组？）以上连接应符合电势相加原则,连相绕组：,将属于同一相的p个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端。串联与并联，电势相加原则。,连三相绕组：,将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组Y接法或者接法。,例如：相数m3，极数2p,4，槽数Z24,槽距角,极距=Z/2p=24/4=6,Z每极每相槽数q22pm,p*360=30Z,说明：,属于a相8个槽，即l、2、7、8、13、14、19、20,根据槽导体电势星形图，按电势相加原则构成元件，每个元件都是整距，y=6槽，即每元件的跨距为6个槽，同为单层，每相每对极可以连接成一个元件组。,2对极，每相2个元件组，1728，13一19一1420。,元件组之间可串联或并联形成不同并联支路数,单层绕组每相有p个元件组，如串联方式连接，则并联支路a1，相电势E=pEq，相电流IIc。每相功率PEIpEqIc。,*连成三相绕组,y=5=6,一、链式绕组链式绕组适用于q=2，p1的小型异步电机。例如m3，p2，Z=24，q2，a=30,链式绕组的每个元件都是短距。从相电势和磁势角度看具有整距性质,二、交叉式绕组,交叉式绕组适用于q3的小型异步电机,例如：m3，p=2，q3。,定子槽数Z=2mpq=2*3*2*336槽距角a=p*360/Z=20,属于a相的元件有1、2、3、10、ll、12、19、20、21、28、29、30共12个元件边,y=8,y=7,210，311相连，是节距为8的（大）线圈1219相连，节距为7的（小）线圈,2028，2129相连，节距为8的大线圈301相连，节距为7的小线圈。,依次二大一小交叉布置为交叉式绕组,b相和c相的连接规律与a相完全一样，a=20，相间相差6个槽。如第2槽为a相首端，则b相首端是第8槽，c相首端是第14槽。,三、同心式绕组,对于pl的小型三相异步电动机和单相异步电动机，每极每相槽数q较大，采用同心式绕组嵌线,例如：m3，p=1，q4。则定子槽数Z=2mpq2*3*l*424，槽距角a15,属于a相的有8个元件边，把1与12相连构成一个大线圈，2与11相连构成一个小线圈。这一大一小组成一个同心式线圈组。13与24相连，14与23相连组成另一同心式线圈组。然后把两个线圈组反向串联，以保证电势相加,属于a相的有8个元件边，把1与12相连构成一个大线圈，2与11相连构成一个小线圈。这一大一小组成一个同心式线圈组。13与24相连，14与23相连组成另一同心式线圈组。然后把两个线圈组反向串联，以保证电势相加,在外形上有多种绕组型式：元件节距可以整距、短矩或长短，合理选用绕组型式，可以节省铜线，简化工艺。,分析相电势：采用槽电势星形图。绕组型式不同只不过是元件构成方式不同、导体连接先后次序不同，而构成绕组的导体所占的槽号是相同的，都在属两个相差180电角度的相带内，三相单层绕组的节距因数均为1，具有整距绕组性质,优点：绕组因数中只有分布因数，基波绕组因数较高，无层间绝缘，槽利用率高,缺点：对削弱高次谐波不利，无法改善电势波形和磁势波形，漏电抗较大,使用：一般用于10kW以下小功率电机。（功率较大或对波形要求较高的电机，通常采用双层绕组。）,小结：三相单层绕组,三相双层绕组,双层每槽中有两个元件边，分为上下两层放置。靠近槽口的为上层，靠近槽底部为下层。每个元件均有一个边放在上层，一个边放在另一槽的下层，相隔距离取决于节距。,元件的总数等于槽数，每相元件数即为槽数的三分之一。,构造方法和步骤（举例：Z1=24,2p=4,整距,m=3)分极分相:,将总槽数按给定的极数均匀分开（N,S极相邻分布）并标记假设的感应电势方向；将每个极域的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开120电角度。,连线圈和线圈组：,根据给定的线圈节距连线圈（上层边与下层边合一个线圈）以上层边所在槽号标记线圈编号。,将同一极域内属于同一相的某两个圈边连成一个线圈（共有q个线圈，为什么？）将同一极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组（共有多少个线圈组？）以上连接应符合电势相加原则,连相绕组：,将属于同一相的2p个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端。串联与并联，电势相加原则。按照同样的方法构造其他两相。,连三相绕组,将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组Y接法或者接法,例：设相数m3，极数2p4，槽数Z24，则每极每相,槽数q2，槽距角a30,步骤：,绘槽电势星形图,分相使各相电势最大，且三相电势对称绘绕组元件平面展开图,首先画出等距离的24根平行线段以表示槽号表示各元件的上层边。在实线近旁画出虚线以表示下层元件边。把各槽按顺序编号，取槽号作为上层边的代号，取槽号加注上标作为下层边代号。,槽上a相8个元件分成4个元件组，各元件组的连接,规律为l-7-2-8，7-13-8-14，13-19-14-20，,整矩绕组：跨距y6，每个元件的上层边与下层边相距6个。例如第l槽的层边应与第7槽的下层边接成一个元件。同理2-8，3-9，4-10，.相连，共计有24个元件。,19-1-20-2，分别用I、表示。,当磁场切割绕组时，该四个元件组的电势大小相等，I、组电势时间上同相，、IV组电势与I、组电势反相。,各元件组可以串联、并联、或一半串联后再并联。相绕组可以有不同连接方式，当通以电流形成4极磁场。,短距绕组,取y5，每个元件跨5个槽，a相的4个元件组，分别是l-6-2-7，7-12-8-13，13-18-14-19，19-24-20-l,短距时，在某些槽中，其上层元件边与下层元件边可能不属一相，在这些槽中，上层与下层之间有较大电位差，应加强层间绝缘。,短距时，同一相的上、下层导体错开了一个距离，用短距角表示，表示一个元件的上层导体电势和下层导体电势的相位差是180-电角度，合成电势时应计及节距因数kp。,正弦磁场下绕组的感应电势,元件电势,元件组电势绕组相电势,1单层绕组2双层绕组,一、元件的电势电势决定于磁场的大小与分布以及磁场与元件间的相对运动设气隙磁场按正弦规律分布，则每极磁通m=2Bml气隙磁场每转过一对磁极，线圈中的电势便经历一个周期。电势的频率用每秒转过的磁极对数表,pn,示。极对数p，转速n(r/min)，则频率f=,=mcost,t=0,元件匝链一个磁极的全部磁通,元件中的感应电势e=-Nd/dt设元件匝数为Nc，感应电势的瞬时值为,有效值,ddt,ec=Nc,=Ncmsint,Ncm2,Ec=,=4.44fNcm,=mcost,v=2p,m=,Bml,f=,Ea=2Bml,元件中的感应电势e=Blv设原点在转子上B=0处，即t=0时，B=0分析导体at=0时，Ba=0，ea=Balv经过时间t，转动了t，Ba=Bmsint，ea=Balv=Bmlvsint,有效值,pn60,Bmlv2,=2.22fm,=mcostn602pn60,度，,ea=Bmlvsin(t180),元件电势为Eaa(y=)=EaEa=2.22fm02.22fm180=4.44fm0,&,=mcostea=Balv=Bmlvsint整距线圈导体a与导体a相距一个极距，即180电角,2,2,=4.44fmcos,短距线圈导体a与导体a相距非一个极距（差一短距角）元件电势为Eaa(y)=EaEa=2.22fm02.22fm(180),&,Ea,-Ea,Eaa,Ea,4.44fmcos2,短距元件电势短距元件的电势小于整距元件的电势设短距角为电角度,节距因数,2,=cos,=,4.44fm,Eaa(y)Eaa(y=),kp=,Ec=NcEaa(y)=4.44fNckpm,二、元件组电势,电机采用分布绕组，每元件组有q个元件，元件组电势即为q个元件的电势之和。,通常各元件匝数相等，所以各元件电势的幅值相等，由于各元件空间位置依次相位差a电角度，各元件电势的时间相位差也为a角度。,q22,Eq=2RsinEc=2Rsin,p=3的元件组,kd=,sin,qsin,分布因数kd元件组各电势的相量和与代数和的比值,qa2a2,EqqEc,q22,Eq=2RsinEc=2Rsin,绕组因数kN=kdkp，反映分布和短距对电势的影响,=dk,cos=pk,元件组电势,Ncq为一个元件组串联匝数,Eq=kdqEc=4.44fNcqkpkdm=4.44fNcqkNm,2,2,sin,2,qsin,q,三、绕组的相电势1单层绕组每对极每相有一个元件组p对极电机，每相有p个元件组，可以串联、并连或混合连接。如有a条并联支路，则每相电势为,单层绕组每相串联匝数,pqNca,pa,kNm=4.44fNkNm,E=,Eq=4.44f,pqNca,N=,绕组的相电势2双层绕组每对极每相有2个元件组p对极电机，每相有2p个元件组，可以串联、并连或混合连接。有a条并联支路,双层绕组每相串联匝数,2pqNca,2pEqa,kNm=4.44fNkNm,E=,=4.44f,2pqNca,N=,Nc=S/2,N为每相实有串联匝数NkN为有效串联匝数，kN反映绕组因采用短距和分布而使每相电势减小的程度,pqSa,N=,E=4.44fNkNm每相串联匝数设每槽导体数为S，对单层绕组Nc=S，双层,感应电势与绕组匝链磁通的相位关系,即感应电势在时间上滞后磁通,90。变压器：主磁通本身随时间变化旋转电机：气隙磁密波大小不变，随时间绕绕组而旋转,ddt,e=Nc,=,=20,qsin,1202,sinsin2=kd,=kd2分布因数sinq,0.0.827=20sin,sinq2,6sin2,绕组因数计算举例,电机每极下有9槽，试计算下列情况下的绕组分布因数（1）绕组分布在9槽中；,（2）绕组占每极2/3槽（即120相带）；（3）三个相等绕组分布在60相带中。,（1）绕组分布在槽中，则槽距角为9,22,分布因数20,（32）组三条相件绕即60q=9q=6q=120=20,解：由题中120相带，相带，q=9/3=3，q=60，=20180,sin,分布因数=0.96,q60,非正弦磁场下,绕组的感应电势,以三相凸极同步电机为例,磁场是由转子电流激励产生的,气隙磁通密度实际是一个平顶波，可分解出基波和,各奇次谐波(由于对称性),基波磁场和各次谐波磁场均随转子而旋转,在定子绕组中不仅感应基波电势，还感应有各次谐波电势。,1,S,SS,SS,S,NN,N,NN,NN,NSS,=,=p,f,m,=Bml,2cos,谐波电势E=4.44fNkNm,p=p,=f122,n1pn160602sinqkN=kdkp=qsin,=,例6-2p102,E=4.44fNkNm,谐波电势的影响,高次谐波电势对电势大小影响较小主要影响电势的波形在基波电势上叠加有高次谐波电势使波形变坏引起发电机损耗增加，温升增高、效率降低。在输电线路上，谐波电势产生高频干扰，使输电线路时近的通信设备不能正常工作。输电线路自身有电感和电容，在某一高频条件下，将产生自激振荡而产生过电压。在异步电机中产生有害的附加转矩和损耗,消除和减小高次谐波电势的方法,从谐波性质：当接成星形连接时，在线电势中不可能出现3次及其3的倍数次谐波电势。从磁场角度：使气隙磁场接近正弦分布，如采用适当的极靴宽度和不均匀的气隙长度(磁极中心气隙较小，磁极边缘的气隙较大)、励磁绕组的分布范围,从绕组方面：采用短距、分布绕组,p103-104,小结,交流绕组的组成原则获得较大的基波电势，尽量减少谐波电势，且保持三相电势对称，同时考虑节约铜线和具有良好的工艺性。,分析绕组的基本方法槽导体电势星形图，通过槽电势相量的分析可以了解三相绕组的形成和特性。,交流绕组的型式很多，应该掌握几种常用三相单层、双层绕组的构成方式和特点。通常小功率电机多采用单层绕组，功率较大的多为双层短距绕组，以削弱高次谐波、改善电势和磁势波形。,绕组电势的计算公式与变压器线圈电势的相类似。由于绕组型式不同，相电势计算时必须考虑分布因数和节距因数。,由于气隙磁场并不完全按正弦规律分布，存在谐波电势，对电机运行不利。,思考题,6-3为什么单层绕组采用短距（y0，附加电阻x2,2,2,pk,UkIk,Zk=,rk=,短路析，定子端的等效输入阻抗,分时,等效电路的简化,approximativeequivalentcircuit,IZ+(I+I)Z=0,1+,Z1+1+,Z2s,Z2s,Z1+1+,Z2s,异步电动机近似等效电路,变压器：激磁阻抗大，rm=1-5,xm=1050漏抗小，约为0.014-0.08,异步电机：存在气隙，激磁阻抗较小，标幺值rm=0.08-0.35,xm=2-5,U1=I1(Z1+Zm)+I2Zm22s12m,&,1,Z2sZm,&,&,&,1Z1+C1Z2s,=U&1,Z1Zm,I&2=U&1,ZmZ1+C1Z2s,1+,=U&1,Z1Zm,漏抗较大，x1,x2约为0.07-0.15I1=U1,Z1+1+,Z2s,I&=,r11,+c,(,+jx112,r2,x1xm,c1=1+,),2,+cx,U&1s,1,&,1Z1+C1Z2s,=U&1,Z1Zm,I&2=U&1,近似计算转子电流,11UU,+=1I,11UU,()()+11rrjxxmm,(,22r,+2111111jcxc,=+Im&,),=+,2,s,r+cx+c,Z1+Zmc1Z1+c1Z2sI2c1,&,近似计算定子电流,r11,+c,(,r2,+jx112,+cx,r1+,(,+jx12x,r2,=,+,简化等效电路较大容量电机，xmx1，c1。,),),+,s,=,U&1,U&1s,I&2=,&,&,+I&2,U1I2U1(r1+rm)+j(x1+xm)c1(r1+rm)+j(x1+xm),I1=,异步电机的功率和转矩平衡,powerbalanceandtorquebalance,异步电动机的功率流程,pcu2=m1I22r2,P2=Pi-pmec-pad,输入电功率：P1=m1U1I1cos1,在定子绕组中产生定子铜耗：,pcu1=m1I12r1,旋转磁场在定转子铁心中产生铁耗,转子铁心与磁场相对转速为sn1很小，忽略转子铁耗,定子铁心与磁场相对转速为n1较大，铁耗主要为定子铁耗：,pFe=m1Im2rm,通过气隙磁场感应到转子绕组的功率称为电磁功率：,PM=P1-pcu1-pFe,电磁功率首先提供转子铜耗：,剩余的电磁功率全部转化为机械功率：Pi=m1I22r2(1-s)/s机械功率一部分克服机械损耗pmec和附加损耗pad,其余功率为输出的机械功率,异步电动机的功率平衡方程：,P=P2+pmec+pad+pcu2+pcu1+pFe=P2+p,1,输入电功率,电磁功率,总机械功率,输出功率,定子铜耗,铁耗,转子铜耗,机械损耗附加损耗,异步电动机的功率平衡式,p=pcu1+pcu2+pFe+pmech+pad,P=P2+p,1,功率分别电磁功率（通过基波旋转磁场传递到转子）PM=P1-pcu1-pFe总的机械功率（内功率）Pi=PM-pcu2,轴上的输出功率,P2=Pi-pmec-pad,PMcu2+Pi=mIr+mIr,=p,pcu2=sPM,pcu2,mIr,=,=(1s)=,Pi,=m12I2cos2,PM=m12,2r2,电磁功率PM,22122122,1ss,nn1,PM,2122ssIEs,异步电动机转矩平衡,由功率平衡式两边除以转子机械角速度得到,T2负载转矩，电动机轴上的输出机械转矩,T电磁转矩，电动机轴上的总的机械转矩,Tmec机械损耗转矩；Tad附加损耗转矩；,T0=Tmec+Tad空载制动转矩,T2=TTmecTad=TT0,=,(1s)PM=,2n,电磁转矩,T,=,PM1,Pi,T=,=,ii,PM601s,PMPM2n1160,PP2n60,2n60,机械运动角速度,旋转磁场运动角速度,异步电动机的机械特性,Induction-machinetorque-slipcurve,T=,一、电磁转矩torque由基波磁场所产生的电磁转矩T，它等于内功,内功率Pi=电磁功率PM-转子铜耗pcu2,率Pi除以转子角速度Pi,nn1,pcu2PiPM,=sPM=(1s)=,m12,I,U1,r11,+c,r2,(,+x112,),m1EIcos2=,电磁转矩的两种表示式,2,2,2,r2s2,r2s,+cx,s,=,T=,m1p1,p1,22,pm12,p1,=CTmI2cos2,N1kN1mI2cos2,T=,与气隙磁通和转子电流的有功分量的乘积成正比,m12,I,二、机械特性,Ts曲线,r2s,2,p1,T=,n1n=000电磁转矩方向与转速方向一致驱动转矩-电动机Motor,sn1T1n0电磁转矩方向与转速方向相反制动转矩-制动运行Breaking,起动点,负载定性分析s，nn1,r2r22,cos2=2=,2+2x2较大,r2r2,&ss+x2x2,负载较小时，E很小,I2=,E&2变化不大E&，近2似m不变,I2=r222增加减慢,r2E&2s2+=sE&2,x2E&2,s2+x2,I&2=,r2,&E=E&s=U&+xIZ,&2,s,1r2,cos2=,减小较多,1,0,s,理想空载T=0n=n1s=0,I2=0,负载后，出现转差s，nsk随着转速的增加，电磁转矩随之增大，不能保持稳定运行,临界转差率sk,s,m12,I,U1,r11,+c,r2,(,+x112,),m1pU,2,2,2,2,r2s2,r2s,+cx,s,=,T=,m1p1,p1,电磁转矩的简化计算,ssk,sks,T=,2+,=Tmax,2112xksk+sssk,条件：略去r1，取c1=1,2,4把s=sN，T=TN代入到,sN=,由产品目录数据计算Tmax和sk的步骤通常产品目录给出额定功率PN和额定转速nN和过载能力km。,1由PN和nN求出额定转矩,PNnN60,TN=,TmaxkmTNn1nNn1s求出sk。sk,sks,2+,2由TN和km可求出最大转矩3由nN可求出sN=T=Tmax,异步电动机的工作特性,异步电动机的工作特性,条件：外施电源电压,U和频率f保持不变,特性：转速n、输出转矩T2、定子电流I1、定子功率因数cos1、效率等与输出功率P2的关系曲线。,典型的工作特性曲线,定性：,转速随输出增加略有下降,负载转矩近似与输出功率成正比,定子电流随负载增加效率和功率因数随负载有不同的变化,掌握,条功率,电动机的运行特性轻载时：转速较高，效率和件：因数均较低额定电压、额定频率启动时：功率因数很低满载时：转速有下降，效率和功率因数均较高,一、转速特性：硬特性,电动机稳态运行时必须满足转矩平衡T=T0+T2,空载时，T20，TT0，只需较小转子电势产生较小,转子电流产生较小的电磁转矩空载转速很接近同步转速，转差很小。,随着负载增大，为维持转矩平衡需较大电磁转矩，转差率随之增大，但变化不大。,（如SN=0.010.05）,2,二、负载转矩特性在正常运行范围内，转速变化不大（硬特性），负载转矩与输出功率近似为直线。,P2n60,=,P2,T2=,三、定子电流特性随着负载增加，I2相应增大，定子电流I1也相,应增大。,I2与输出功率P2不成正比，I1与输出功率呈非线性关系。,相量和,I&1=I&mI&2,四、功率因数特性,空载运行时，电流是激磁电流，其主要成分是磁化电流（无功分,量），功率因数很低，cos10.2,负载后时，转子电流增大。2=arctg(sx2/r2),轻载时，s很小，2很小，cos21，转子电流的主要成分是有功电流随着负载的增大，定子电流的增长主要是有功分量增加，cos1迅速,增大。,当负载较大（增大到一定程度）时，s增大，2增大，转子电流的无功分量增加较快，定子的无功电流随之增大，cos1反趋于减小。,在某一负载时有最大功率因数，设计电机时，通常使在额定负载或略低于额定负载时有最大功率因数。,五、效率特性,效率随负载而变化的规律决定于损耗的分配比例,机械损耗pmech：与转速有关,铁耗pFe：与磁通密度有关。异步电机的转速基本不变，如电源电压,和频率保持不变，则机械损耗与铁耗基本保持不变合称为不变损耗。,铜耗正比于负载电流的平方，定、转子铜耗合称为可变损耗。,空载时，P20，=0。,随着P2增大，效率迅速增大，直到某一负载时，其可变损耗等于不变,损耗，效率达到最大。,负载再增加，铜耗急剧增大，效率反而降低。,设计时最大效率在0.7-1范围内，且在此范围内效率变化不大,小结,异步电机从基本电磁原理和分析方法来看与变压器很相似。可用类比方法来研究异步电动机，它们的电势、磁势平衡方程式、等效电路和相量图的形式是相同的，但有明显差别，主要是磁场性质不同。定转子感应电势的大小、频率不同，异步电机的等效电路必须要同时进行绕组归算和频率归算。,T=CTIcos2,小结,在使用异步电动机等效电路时应注意：异步电动机输出的机械功率在等效电路中用模拟电阻表示。异步电机有气隙存在，激磁电流较变压器的大，等效电路的简化应作修止。异步电动机将电能转换成机械能，电磁转矩是关键量，电磁转矩与电磁功率成正比。,1sr2s,ss,sks,2+,T=Tmax,m2,小结,机械特性：电磁转矩与转差率之间的关系曲线。,工作特性：指随着负载变化，其转速、输出转矩、定子电流、功率因数、效率等的变化曲线。,从使用的观点看，定子电流是关键量，效率和功率因数是重要的力能指标，应掌握计算方法和变化规律。,思考题,9-7转子产生的磁势在空间的转速随转子转速是否发生变化？,9-13分析不同情况下，最大转矩、临界转差率和起动转矩的变化,9-14关于功率因数,9-17负载转矩不变时，如电压降低，则电机转速、内部损耗和功率因数如何变化？,9-19将设计为60Hz的电动机应用于50Hz的电压下，如电压大小和输出功率不变，分析其转速、内部损耗、功率因数和效率、起动转矩和最大转矩将如何变化？,9-17负载转矩不变时，如电压降低，则电机转速、内部损耗和功率因数如,何变化？,电压降低，T-S曲线将下移，注意：sk位置不变；转矩平衡点将左移，S增大，转速降低；机械损耗略有下降；气隙磁通相应减小，