第4章 异步电机

1、第第 4 章章 异步电机异步电机 4.1 三相异步电动机的基本结构与工作原理三相异步电动机的基本结构与工作原理 4.2 三相交流电机的绕组三相交流电机的绕组 4.3 三相交流绕组的磁动势三相交流绕组的磁动势 4.4 三相交流绕组的电动势三相交流绕组的电动势 4.5 三相异步电动机的等效电路三相异步电动机的等效电路 4.6 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩 4.7 三相异步电动机的工作特性和参数测定三相异步电动机的工作特性和参数测定第第 4 章章 异步电机异步电机 4.1 三相异步电动机的基本结构与工作原理三相异步电动机的基本结构与工作原理 4.2 三相交流电机的绕组三相交流

2、电机的绕组 4.3 三相交流绕组的磁动势三相交流绕组的磁动势 4.4 三相交流绕组的电动势三相交流绕组的电动势 4.5 三相异步电动机的等效电路三相异步电动机的等效电路 4.6 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩 4.7 三相异步电动机的工作特性和参数测定三相异步电动机的工作特性和参数测定4.1 三相异步电机的基本结构与工三相异步电机的基本结构与工作原理作原理4.1.1 基本结构基本结构1. 定子定子 定子铁心、定子绕组、定子铁心、定子绕组、 机座和端盖等。机座和端盖等。定子铁心的硅钢片定子铁心的硅钢片 定子铁心定子铁心 定子绕组定子绕组对称三相绕组。对称三相绕组。 定子定子

3、 定子接线盒定子接线盒U1 V1 W1W2 U2 V2U1 V1 W1U2 V2 W2U1 V1 W1W2 U2 V 2星星形形(Y)联联结结3 U1 V1 W1W2 U2 V 2三三角角形形()联联结结3 转子铁心、转子绕组、转轴、风扇等。转子铁心、转子绕组、转轴、风扇等。转子铁心冲片转子铁心冲片2. 转子：转子：笼型绕组笼型绕组铜条笼铜条笼型转子型转子铸铝笼铸铝笼型转子型转子 笼型异步电动机的转子笼型异步电动机的转子 绕线式异步电动机的转子绕线式异步电动机的转子 转子绕组转子绕组绕线式：绕线式：对称三相绕组。对称三相绕组。笼式：笼式：对称多相绕组。对称多相绕组。 三相笼型异步电动机的部件图

4、三相笼型异步电动机的部件图三相异步电动机的部件图三相异步电动机的部件图 三相绕线型异步电动机的结构三相绕线型异步电动机的结构绕线异步电动机示意图绕线异步电动机示意图 三相笼型异步电动机的结构三相笼型异步电动机的结构 4.1.2 额定值额定值 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132S6功功 率率 3 kW 频频 率率 50Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 联联 结结 Y转转 速速 960r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 B2p = 6轴上输出额轴上输出额定机械功率定机械功率P1N = 3 UNIN cos NPN = NP1N =3 UNIN

5、cos N N线电线电压压线电线电流流V2 V14.1.3 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理一、旋转磁场一、旋转磁场1. 旋转磁场的产生旋转磁场的产生三相三相 (多相多相) 电流电流 三相三相 (多相多相) 绕组绕组 旋转磁场。旋转磁场。三相绕组：三相绕组： W2 W1U1 U2 U1 V1 W1U2 V2 W2横截面横截面U1U2V1V2W2W1流出流出流入流入U V WU1U2V1V2W2W1i1 = Imsinti2 = Imsin(t120O)i3 = Imsin(t +120O)tOImi1 i2 i3t = 0O 时时i1 = 0，i2 0， i3 0NSU1U2V

6、1V2W2W1t = 0时时i1 = 0，i2 0， i30NSU1U2V1V2W2W1NSt = 120o 时时i10，i2 = 0，i3 0U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W2W1NSNSt = 240o 时时i1 0，i20，i3 = 0t = 360o 时时i1= 0，i2 0，i30i 变化一周变化一周旋转磁场转一圈旋转磁场转一圈i 每秒钟变化每秒钟变化 50 周周旋转磁场转旋转磁场转 50 圈圈旋转磁场转旋转磁场转 3000 圈圈i 每分钟变化每分钟变化 (5060) 周周n1 = 3000 = 60 f1 (r / min)2. 旋转磁场的转速旋转磁场的转速 n1 同步转

7、速同步转速U1U2V1V2W2W1U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3每相绕组由一个线圈组成每相绕组由一个线圈组成每相绕组由两个线圈串联组成每相绕组由两个线圈串联组成U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3t = 0o 时时i1 = 0，i2 0， i3 0NSNSU1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3t = 120o 时时i1 0 ，i2 =0 ， i3 0NSNSt = 360o 时时i1 = 0，i2 0， i3 0U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3NSNSt = 240o 时时i1 0，i20，i3 = 0U1U2U3U4V1V4V2V3W4

8、W1W2W3NSNS 磁极对数磁极对数 p p = 2 电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转旋转磁场转半半圈圈 n1 = 1500 当磁极对数当磁极对数 p = 3 时时 n1 = 100060 f12=60 f13=60 f1pn1 = f = 50 Hz 时：时： 1 2 3 4 5 6 3000 1500 1000 750 600 500pn1/(r/min) 3. 旋转磁场的转向旋转磁场的转向 ( n1 的转向的转向) U (i1) V(i2) W(i3) 怎样改变怎样改变 n1的方向的方向 ? V(i1) U(i2) W(i3)U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3NSNS

9、U1U2V1V2W2W1NS二、二、 工作原理工作原理对称三相绕组对称三相绕组通入对称三相电流通入对称三相电流旋转磁场旋转磁场( (磁场能量磁场能量) )磁场线切割磁场线切割转子绕组转子绕组转子绕组中转子绕组中产生产生 e e 和和 i i转子绕组在磁场中转子绕组在磁场中受到电磁力的作用受到电磁力的作用转子旋转起来转子旋转起来机械负载机械负载旋转起来旋转起来三相交流电能三相交流电能感应感应电磁电磁转矩转矩输出机械能量输出机械能量NSn1n11. 电磁转矩的产生电磁转矩的产生nM33M332. 转子旋转的方向转子旋转的方向与旋转磁场的转向相同。与旋转磁场的转向相同。正转正转反转反转怎样改变转子的

10、转向怎样改变转子的转向?nn起动时：起动时：n = 0, n = n1转差率转差率 : 起动时起动时: 额定运行时额定运行时: 3. 转子转速转子转速 n 转子电磁感应最强转子电磁感应最强nn转子电磁感应消失转子电磁感应消失转子电磁感应减弱转子电磁感应减弱nn = n1电磁转矩电磁转矩 T = 0n n1 nn = 0，s = 1sN = 0.01 0.09s =n1nn1100% 理想空载时理想空载时: n = n1，s = 0 正常运行时正常运行时: 0nn1， 1s0异步！异步！ 起动时：起动时： n = 0，n = n1 ，I2 = I2max ，f2 = f1 。 起动过程中起动过程

11、中: nnI2 (I1) f2。 稳定运行时：稳定运行时： n = n1n 很小很小 f2 = s f1 很低。很低。5. 电磁转矩电磁转矩 Te的大小的大小 T ，I2cos 24. 转子电路电量的变化转子电路电量的变化T = CTm I2cos 25. 三相异步电机的四象限运行三相异步电机的四象限运行正向电动机状态：正向电动机状态：n 与与T 同方向同方向 0nn1 1s0nTO发电机状态：发电机状态：n 与与T 反方向反方向 nn1 s0制动状态：制动状态： n 与与T 反方向反方向 n0 s1反向电动机状态反向电动机状态 表表3.1.2 异步电机的各种运行状态异步电机的各种运行状态 状

12、态状态 制动状态制动状态 堵转状态堵转状态 电动机状态电动机状态 理想空载状态理想空载状态 发电机状态发电机状态转子转速转子转速转差率转差率n0 s1n = 0s = 10nn1 1s0n = n1s = 0nn1s0 S N n1 n Te N n1 n Te S N n1 n Te S N n1 n Te V2 V14.2 三相交流电机的绕组三相交流电机的绕组三相绕组三相绕组 W2 W1U1 U2 1. 基本概念基本概念(1) 机械角度和电角度机械角度和电角度电角度电角度= 机械角度机械角度极对数极对数机械角度：转子铁心横截面是一个圆，其几何角度是机械角度：转子铁心横截面是一个圆，其几何角

13、度是360度。度。从电磁角度看，一对从电磁角度看，一对N，S极就构成一个磁场周期，磁场极就构成一个磁场周期，磁场转过一对磁极，导体中的电流变化一个周期，即一对磁转过一对磁极，导体中的电流变化一个周期，即一对磁极为极为360度电角度。度电角度。电机极对数为电机极对数为p时，气隙圆周的电角时，气隙圆周的电角度为度为p 360度。度。U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3NSNS 三相电机三相电机: m = 3(3) 极对数极对数 p(4) 槽数槽数 Q(5) 槽距角槽距角：(6) 极距极距：=p 360 Q相邻两个槽中心线之间的距离。相邻两个槽中心线之间的距离。相邻两磁极中心线间的距离。

14、相邻两磁极中心线间的距离。=D2 p用尺寸表示：用尺寸表示：槽数槽数表示：表示： Q2 p=用电角度表示：用电角度表示： =(2) 相数相数 mNSU1U2V1V2W2W1 线圈两线圈边的距离。线圈两线圈边的距离。 其表示方法与极距的表示其表示方法与极距的表示方法一样也有三种。方法一样也有三种。(8) 每极每相槽数每极每相槽数 qq =Q2 p m(7) 线圈节距线圈节距 y1(9)(9)* *每个极距内属于每相的槽所占的区域称相带每个极距内属于每相的槽所占的区域称相带NSU1U2V1V2W2W12. 交流绕组的种类交流绕组的种类(1) 按相数分类按相数分类: 单相绕组、三相绕组、两相绕组。单

15、相绕组、三相绕组、两相绕组。整距绕组整距绕组: y1= 短距绕组短距绕组: y1长距绕组长距绕组: y1 NSU1U2V1V2W2W1NSU1U2(2) 按线圈节距分类按线圈节距分类(3) 按每极每相槽数分类按每极每相槽数分类 集中绕组：集中绕组：q = 1 分布绕组：分布绕组： q1NSU1U2U3U4U5U6(4) 按每个槽内线圈的层数分类按每个槽内线圈的层数分类单层绕组单层绕组双层绕组双层绕组NS双层绕组双层绕组: : 双层集中绕组双层集中绕组外层外层(上层上层): U1、U3内层内层(下层下层): U2、U4U1U2U4U3NSU2U1U4U3 双层分布绕组双层分布绕组外层外层(上层上

16、层): U1、U3内层内层(下层下层): U2、U4 (5) 按线圈之间的联结方式分类按线圈之间的联结方式分类: : 叠绕组、波绕组、同心绕组等。叠绕组、波绕组、同心绕组等。例如：例如：Q = 12，p = 1，m = 3，y1 =。每极每相槽数：每极每相槽数： Q2 p mq =122 13= 23. 三相单层绕组三相单层绕组槽距角：槽距角：=p360 Q= 1 36012= 30线圈节距：线圈节距： Q2 py 1=12 22= 6圈边圈边首端首端 尾端尾端12345678910 11 1212345678910 11 12U1U2V1V212345678910 11 12U1U2W2W1

17、V1W2三相单层绕组三相单层绕组NS例如：例如：Q = 12，p = 1，m = 3，y 1= 5。 由计算得：由计算得： q = 2，= 30，y1 。4. 三相双层绕组三相双层绕组12345678910 11 121串联串联U1 U2 注：实线为上层线圈边，虚线为下层线圈边。注：实线为上层线圈边，虚线为下层线圈边。NS12345678910 11 12U1 U218V1 V2310229NS12345678910 11 12U1 U2W2 V2V1 W2三相双层绕组三相双层绕组绕组磁动势实际上是绕组的绕组磁动势实际上是绕组的气隙磁动势气隙磁动势1. 单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势 （脉振

18、磁动势）（脉振磁动势） U1U2NS12Fyx = 0OfyU1U2U1x4.3 三相交流绕组的磁动势三相交流绕组的磁动势1）整距线圈的磁动势）整距线圈的磁动势02232yfx12yiN4 12yiN3次谐波次谐波5次谐波次谐波整距线圈磁动势波形的分解整距线圈磁动势波形的分解44141( )cos( )cos(3 )cos(5 )35yyyf xfxfxfx由于对称关系，只存在由于对称关系，只存在基波和基波和3 3，5 5，7 7次谐波次谐波结结 论论 基波磁动势的幅值是矩形波磁动势的基波磁动势的幅值是矩形波磁动势的4/4/ 倍；倍； 谐波磁动势幅值为基波幅值的谐波磁动势幅值为基波幅值的1/1

19、/倍；倍； 基波磁动势波长与原矩形波长一样，磁极对数基波磁动势波长与原矩形波长一样，磁极对数亦相同；亦相同； 谐波的波长为基波的谐波的波长为基波的1/1/，极对数为极波的，极对数为极波的倍。倍。y122yFN I基波幅值基波幅值线圈匝数线圈匝数y1y1coscosfFxt基波基波2 2）整距分布绕组的基波磁动势合成）整距分布绕组的基波磁动势合成q1y1 q1FqF kq1sin2sin2aqkaq线圈组磁动势幅值线圈组磁动势幅值分布因数分布因数3 3）双层短距分布绕组的基波磁动势）双层短距分布绕组的基波磁动势双层短距等价为双层短距等价为两个整距绕组的两个整距绕组的磁动势合成磁动势合成1(1)q

20、1q1y12cos22pFFF k1y1cossin902yk1(1)y两整距绕两整距绕组在空间组在空间错开角度错开角度分布因数分布因数线圈组磁动势幅值线圈组磁动势幅值短距因数短距因数11sin(90 )yyk各整距线圈线圈组基波磁动势的几何和各整距线圈线圈组基波磁动势的代数和分布因数分布因数q1sin2sin2aqqkaqq个分布线圈各线圈基波磁动势的几何和个分布线圈各线圈基波磁动势的代数和4 4） 单相绕组的磁动势基波单相绕组的磁动势基波相绕组的磁动势相绕组的磁动势= =每对极下该相绕组的合成磁动势每对极下该相绕组的合成磁动势 绕组基波磁动势的幅值（统一公式）绕组基波磁动势的幅值（统一公式

21、）1W1W12 20.9ININFkkppW1q1y1kk k绕组因数绕组因数每相串联匝数每相串联匝数N 2pqNy 双层双层 pqNy 单层单层11W1coscos0.9coscosINfFxtkxtp基波磁动势基波磁动势 单相绕组的脉振磁动势单相绕组的脉振磁动势 脉振磁磁动势：轴线不变，大小和方向随时间交变脉振磁磁动势：轴线不变，大小和方向随时间交变1t1t2t2t3t3t1,sftsU11V11W11( , )coscos22( , )cos()cos()3344( , )cos()cos()33fx tFxtfx tFxtfx tFxt三相基波磁动势的表达式为三相基波磁动势的表达式为

22、2. 2. 三相基波磁动势的合成三相基波磁动势的合成U111V111W11111( , )cos()cos()22114( , )cos()cos()223112( , )cos()cos()223fx tFtxFtxfx tFtxFtxfx tFtxFtx三相基波磁动势的分解三相基波磁动势的分解 单相脉振磁动势单相脉振磁动势可以分解为两个转速相等、转向相可以分解为两个转速相等、转向相反的旋转磁动势，每一个旋转磁动势的幅值为原脉反的旋转磁动势，每一个旋转磁动势的幅值为原脉振磁动势幅值的一半。振磁动势幅值的一半。1U1V1W1113( , )cos()cos()2f x tfffFtxFtx11

23、W1W1330.91.3522ININFFkkpp三相绕组基波磁动势的合成三相绕组基波磁动势的合成三相绕组基波磁动势幅值三相绕组基波磁动势幅值旋转磁动势波旋转磁动势波11( , )cos()f x tFtxSNn1旋转磁动势波旋转磁动势波结论结论(1) (1) 极数：极数：基波旋转磁动势的极数与绕组的极数相基波旋转磁动势的极数与绕组的极数相同。同。(2) (2) 幅值：幅值：基波合成磁势的幅值保持恒定，为每相基波合成磁势的幅值保持恒定，为每相基波磁动势幅值的基波磁动势幅值的3/23/2倍。倍。(3) (3) 转速：转速：基波旋转磁动势的转速就是磁场的同步基波旋转磁动势的转速就是磁场的同步转速。

24、转速。1ddt 波幅的旋转角速度波幅的旋转角速度11116060 26022ffnppp磁动势旋转速度磁动势旋转速度结论结论(4) (4) 波幅位置：波幅位置： 当某相电流达到最大值当某相电流达到最大值时，合成磁动势波幅就恰好移至该相绕组的轴线上。时，合成磁动势波幅就恰好移至该相绕组的轴线上。(5) (5) 旋转方向：旋转方向：磁动势波的旋转方向是顺着磁动势波的旋转方向是顺着x x增加的增加的方向。因此，三相合成基波磁动势的旋转方向决定于方向。因此，三相合成基波磁动势的旋转方向决定于三相电流的相序，总是由超前电流相转向滞后电流相。三相电流的相序，总是由超前电流相转向滞后电流相。(6) (6)

25、单相脉振磁动势的分解：单相脉振磁动势的分解：可以分解为两个转速相可以分解为两个转速相等、转向相反的旋转磁动势，每一个旋转磁动势的幅等、转向相反的旋转磁动势，每一个旋转磁动势的幅值为原脉振磁动势幅值的一半。值为原脉振磁动势幅值的一半。cos()1tx3、高次谐波磁动势、高次谐波磁动势 磁极的磁场磁极的磁场 = 基波磁场基波磁场 + 奇次谐波磁场奇次谐波磁场v 次谐波的极对数：次谐波的极对数：pv = v pv 次谐波磁动势幅值：次谐波磁动势幅值：v 次谐波的绕组系数：次谐波的绕组系数：kwv = kyv kqv 基波极对数基波极对数 pv 次谐波的短距因数：次谐波的短距因数：v 次谐波的分布因数

26、：次谐波的分布因数：kqv=q 2 2sin vq sin vWW2 2 110.9NINIFkkpp1sin(90 )yvykv (1) 在同步电机中，谐波磁动势所产生的磁场在同步电机中，谐波磁动势所产生的磁场在转子表面产生涡流损耗，使电机发热，在转子表面产生涡流损耗，使电机发热， 。 (2) 在异步电机中，谐波磁场产生寄生转矩，在异步电机中，谐波磁场产生寄生转矩，影响其起动性能；损耗影响其起动性能；损耗，cos ，温升，温升， 。 y = ( 0.8 0.83 ) 改善气隙磁场分布：采用短距绕组和分布绕组。改善气隙磁场分布：采用短距绕组和分布绕组。 谐波磁动势的影响：谐波磁动势的影响：1s

27、in(90 )yvykv 当当 时，可以消除时，可以消除v次次谐波谐波1yv4 4、三相定子绕组建立的磁场、三相定子绕组建立的磁场110m1( , )cos()cos()FB x ttxBtx主磁场气隙磁密主磁场气隙磁密4.4 三相交流绕组的电动势三相交流绕组的电动势1. 整距线圈的电动势整距线圈的电动势2Um1m1m22cos() dcoscosBtxxBtt旋转磁场在整距线圈中产生的磁通旋转磁场在整距线圈中产生的磁通线圈线圈(串联匝数为串联匝数为Ny)的感应电动势的感应电动势 UUyymdsindeNNtt my11ym1my24.442NEf NfN 有效值有效值2. 短距的影响短距的影

28、响 1）整距线圈的电动势）整距线圈的电动势SNy =EcEcEcEcEcEy =EcEc = 2Ec2） 短距线圈的电动势短距线圈的电动势SNEcEcy1EcEcEc y1 = 180 y180oEy= EcEcEy = 2Ec sin y1 90= 2Ec ky1 Ey = 4.44 f ky1 Nym 短距因数：短距因数： ky1 = sin y190=短距线圈的电动势短距线圈的电动势整距线圈的电动势整距线圈的电动势3. 分布绕组（线圈组）的感应电动势分布绕组（线圈组）的感应电动势 集中绕组：集中绕组： Eq = q 个线圈电动势的算术和个线圈电动势的算术和= q Ey 分布绕组：分布绕组

29、： Eq = q 个线圈电动势的相量和个线圈电动势的相量和 q Ey已知：相邻两个线圈电动已知：相邻两个线圈电动 势的相位差为势的相位差为。如如：q = 3，则：则：Ey1Ey2Ey3Ey1Ey2Ey3q 2REqEy = 2R sin 2Eq = 2R sinq 2Eq = Ey2q sin2sin= q Ey2q sin2q sin= q Ey kq1分布因数：分布因数： kq1=2q sin2 q sin=分布绕组的电动势分布绕组的电动势集中绕组的电动势集中绕组的电动势Eq = 4.44 f 1 ky1 kq1 q Nym 绕组因数绕组因数 kw ： kw1 = ky1 kq1 Eq =

30、 4.44 f1 kw q Nym4. 每相绕组的电动势每相绕组的电动势E = 4.44 f kw Nm 有效匝数有效匝数4.5 三相异步电动机的等效电路三相异步电动机的等效电路异步电动机与变压器电磁作用过程相同，可采异步电动机与变压器电磁作用过程相同，可采用变压器的分析方法进行分析用变压器的分析方法进行分析 变压器变压器 与异步电动机电磁作用过程对比与异步电动机电磁作用过程对比 变压器变压器异步电动机异步电动机一次绕组、二次绕组一次绕组、二次绕组定子、转子定子、转子一次通电、二次感应一次通电、二次感应定子通电、转子感应定子通电、转子感应合成磁动势合成磁动势合成合成旋转旋转磁动势磁动势交变主磁

31、通交变主磁通通过绕组的磁通交变通过绕组的磁通交变f2=p(n1n)60= = s f1 转子电路的频率：转子电路的频率：E2s = 4.44 s f1 kw2N2m 一、转子电路的电动势和磁动势一、转子电路的电动势和磁动势=p n160n1nn1= sE2 电压方程电压方程0 = E2sZ2sI2s E2s = j4.44 f2 kw2N2m 式中：式中：E2 = 4.44 f1 kw2N2m 转子静止时的电动势。转子静止时的电动势。转差转差频率频率X2s = 2f2 L2式中：式中： X2 = 2f1 L2 转子静止时的漏电抗。转子静止时的漏电抗。 转子每相电流：转子每相电流：I2s=E2s

32、R2 + jX2s=sE2R2 + jsX2 = 2s f1 L2 X2s = s X2 2. 定子旋转磁动势定子旋转磁动势 幅值：幅值：111330.922WINFFKp111 110.92Wm KN IFp转向：与定子电流的相序一致转向：与定子电流的相序一致转速：转速： n12. 转子旋转磁动势转子旋转磁动势 幅值：幅值：F2 =0.9 m2kw2N2 I2s2p转向：与转子电流的相序一致，即与转向：与转子电流的相序一致，即与 定子旋转磁通势的旋转方向一致。定子旋转磁通势的旋转方向一致。转速转速 (1) 转子旋转磁动势相对于转子的转速：转子旋转磁动势相对于转子的转速： n2 = p60 f

33、2= s n1(2) 转子旋转磁通势相对于定子的转速：转子旋转磁通势相对于定子的转速： n2 + n = s n1 + (1s) n1= n1 结论结论(1) 转子旋转磁动势与定子旋转磁动势在空转子旋转磁动势与定子旋转磁动势在空间是沿同一方向以同一速度旋转的；间是沿同一方向以同一速度旋转的；(2) 二者组成了统一的合成旋转磁通势，二者组成了统一的合成旋转磁通势， 共同产生旋转磁场。共同产生旋转磁场。3. 磁动势平衡方程磁动势平衡方程(1) 理想空载时：理想空载时： I2s = 0， I1 = I0旋转磁动势的幅值为：旋转磁动势的幅值为：F0 =0.9 m1kw1N1 I02p(2) 负载时：负

34、载时：F1 + F2 = F0二、定、转子电路的电压方程二、定、转子电路的电压方程 1. 定子定子U1 =E1 + (R1 + jX1 ) I1E1 =j4.44 f 1kw1 N1m =E1 + Z1 I1 定子绕组感应电动势的频率：定子绕组感应电动势的频率： f1 =pn160 与交流电源同频率。与交流电源同频率。NSU1U2U1U3U2U4NNSS2. 转子转子0 = E2sZ2sI2s 转子每相电流：转子每相电流：I2s=E2sR2 + jX2sE1I1R1 jX1 jX2 R2E2sI2sf1f2+U1m1、 kw1N1 m2、 kw2N2 频率折算频率折算I2s=sE2R2 + j

35、sX2 =E2+ jX2 R2 s= I2等效电路等效电路 频率归算的物理含义：频率归算的物理含义： 用一个静止的、电阻为用一个静止的、电阻为 R2 /s 的等效转子去代的等效转子去代替电阻为替电阻为 R2 的实际旋转的转子的实际旋转的转子.R2s= R2 +1 ssR2转子所产生的机械功率相对应的等效电阻转子所产生的机械功率相对应的等效电阻 +U1E1I1R1 jX1f1E21s sR2I2f1jX2 R2m1、 kw1N1 m2、 kw2N2三、三、 绕组折算绕组折算 用一个相数和有效匝数与定子绕组相同的转用一个相数和有效匝数与定子绕组相同的转子绕组去等效代替实际的转子绕组。子绕组去等效代

36、替实际的转子绕组。 等效代替：保证电磁效应和所有物理量保持等效代替：保证电磁效应和所有物理量保持不变。不变。(1) 电动势的折算：电动势的折算： 折算前：折算前：E2 = 4.44 f1 kw2N2m 折算后：折算后：E2 = E1 = 4.44 f1 kw1N1m 定、转子的电动势之比：定、转子的电动势之比：=kw1N1kw2N2E2E2ke =E1E2=(2) 电流的折算：电流的折算：折算前：折算前：折算后：折算后：F2 =0.9 m2kw2N2 I22pF2 =0.9 m1kw1N1 I22p= F2E2 = E1 = ke E2 电流比：电流比：=m1kw1N1m2kw2N2I2I2k

37、i =0.9 m2kw2N2 I22p=0.9 m1kw1N1 I22pI2kiI2 =第第 4 章章 异步电机的基本理论异步电机的基本理论(3) 阻抗的折算：阻抗的折算：折算前：折算前：Z2=+ jX2R2s= E2I2折算后：折算后：Z2 =+ jX2R2 s= E2I2阻抗比：阻抗比：|Z2|Z2 |kZ =E2 I2E2 I2= ke ki Z2 = kZ Z2 R2 = kZ R2X2 = kZ X2 第第 4 章章 异步电机的基本理论异步电机的基本理论U1 =E1 + (R1 + jX1 ) I1=(Rm + jXm ) Im异步电机的基本方程式异步电机的基本方程式E2 = (+

38、jX2 ) I2R2 sE2 = E1 =Zm Im I1 + I2 = Im第第 4 章章 异步电机的基本理论异步电机的基本理论四、异步电机的等效电路四、异步电机的等效电路R1 jX1 E1 = E2I11s sR2I2jX2 R2ImRmXm+U1E1 = E2I11s sR2I2ImRmR1Xm X1 +U1R1 jX1 R2 jX2 相量图相量图E1 = E2I2 2R2 sI2 jX2I2I2I0I1E1 R1I1jX1I1U1 设：设：E1 = E2 = E1 0o第第 4 章章 异步电机的基本理论异步电机的基本理论1. 极数极数 转子极数转子极数 = 定子极数定子极数 因为：转子

39、中的电动势和电流是感应出来的。因为：转子中的电动势和电流是感应出来的。 六、笼型绕组的相数和极数六、笼型绕组的相数和极数NSn1nNSSNNSSN NSp1 = p2 = p 如果两者不相等，如果两者不相等， 则转子转不起来。则转子转不起来。2. 相数相数 笼型转子是对称多相绕组。笼型转子是对称多相绕组。(1) 转子槽数能被极对数整除时：转子槽数能被极对数整除时：m2 =Q2p 每对极下的每一根导条就构每对极下的每一根导条就构成一相；成一相； 各对极下占相同位置的导条各对极下占相同位置的导条可看作是属于一相的并联导条，可看作是属于一相的并联导条，即每相有即每相有 p 根导条并联。根导条并联。

40、m2 = 6(2) 转子槽数不能被极对数整除时：转子槽数不能被极对数整除时： m2 = Q2 即每一根导条就构成一相。即每一根导条就构成一相。SSNN3. 匝数匝数 N2=12（一根导条相当于半匝）（一根导条相当于半匝）kW214.6 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩 I1 R1 U1 X1 Xm Rm Im R2 X2 I2 R2 1-s s PCu1 PFe PCu2 Pm Pe 一、三相异步电动机的功率一、三相异步电动机的功率 1. 输入功率输入功率P1 P1 = 3 U1I1cos 12. 定子铜损耗定子铜损耗 PCu1 PCu1 = m1R1I12 = 3R1I1

41、23. 铁损耗铁损耗 PFe（转子铁损耗忽略不计）（转子铁损耗忽略不计） PFe = m1RmIm2 = 3RmIm24. 电磁功率电磁功率PePe = P1PCu1PFePe = m2 E2 I2cos 2 = m1 E2 I2 cos 2R2 s= m1 I221ss= m1 R2I2 2 + m1 R2I2 2 5. 转子铜损耗转子铜损耗 PCu2 PCu2 = m2 R2 I22 = m1 R2 I2 2 = s Pe第第 3 章章 异步电机的基本理论异步电机的基本理论8. 输出功率输出功率 P2 P2 = PmP0 = PePCu2P0 = P1PCu1PFePCu2P06. 总机械功率总机械功率 PmPm = PePCu2 1ss Pm = m1 R2I22 = (1s ) Pe7. 空载损耗