异步电机的基本理论

1、第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性本章要求本章要求n目的要求：目的要求：理解异步电机工作原理，理解异步电机理解异步电机工作原理，理解异步电机的磁路系统，理解转子静止时异步电机的运行，掌的磁路系统，理解转子静止时异步电机的运行，掌握转子旋转时异步电机的运行，掌握异步电动机的握转子旋转时异步电机的运行，掌握异步电动机的功率和转矩平衡关系，掌握异步电动机电磁转矩的功率和转矩平衡关系，掌握异步电动机电磁转矩的计算计算n重点难点：重点难点：转子旋转时异步电机的运行，异步电动转子旋转时异步电机的运行，异步电动机的功率和转矩平衡关系，异步电动机电磁转矩的机的功率和转矩平

2、衡关系，异步电动机电磁转矩的计算计算n考核点：考核点：转子旋转时异步电机的运行，异步电动机转子旋转时异步电机的运行，异步电动机的功率和转矩平衡关系，异步电动机电磁转矩的计的功率和转矩平衡关系，异步电动机电磁转矩的计算算第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 用途：用途： 工业、农业和日常生活工业、农业和日常生活 容量：几瓦几千千瓦容量：几瓦几千千瓦 主要用作电动机，主要用作电动机，90动力来源动力来源9.1 9.1 异步电机的结构及额定值异步电机的结构及额定值 第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性拖动各种生产机械拖动各种生产

3、机械第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性日常生活中日常生活中第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性特征特征 转速与同步速不等转速与同步速不等 定转子没有电的联系定转子没有电的联系 感应电机：能量通过电磁感应传递感应电机：能量通过电磁感应传递第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性分类分类 相数：三相和单相相数：三相和单相单相异步机可用于家用电器单相异步

4、机可用于家用电器 转子：鼠笼式和绕线式转子：鼠笼式和绕线式鼠笼式：结构简单、牢固鼠笼式：结构简单、牢固绕线式：可用于改善启动性能和调速绕线式：可用于改善启动性能和调速第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性优点：优点： 结构简单，制造、使用和维护方便结构简单，制造、使用和维护方便 运行可靠，效率高，价格低廉运行可靠，效率高，价格低廉 异步电动机系列，品种，规格繁多异步电动机系列，品种，规格繁多 应用最广、需求最大应用最广、需求最大第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性缺点：缺点： 转速不易调节转速不易调节 鼠笼式电机的起动性能差

5、鼠笼式电机的起动性能差 异步电机的激磁须由电网供给，功率异步电机的激磁须由电网供给，功率因素滞后，增加系统无功负担因素滞后，增加系统无功负担第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性下面是它主要部件的拆分图。下面是它主要部件的拆分图。 右图是一台三相鼠笼型异步电右图是一台三相鼠笼型异步电动机的外形图。动机的外形图。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性定子定子 定子铁芯定子铁芯硅钢片迭成，各片间绝缘硅钢片迭成，各片间绝缘定子齿、槽定子齿、槽 定子绕组定子绕组通

6、常用双层三相对称短距绕组通常用双层三相对称短距绕组小型电机可用单层绕组小型电机可用单层绕组第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性转子转子 转子铁芯转子铁芯硅钢片迭成，各片间绝缘硅钢片迭成，各片间绝缘转子齿、槽转子齿、槽 转子绕组转子绕组鼠笼式鼠笼式 焊接鼠笼和铸铝鼠笼焊接鼠笼和铸铝鼠笼线绕式线绕式 对称绕组，相数可以不为三相对称绕组，相数可以不为三相第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性气隙气隙 定、转子之间的间隙，一般用定、转子之间的间隙，一般用表示。异步电机的气隙很小，表示。异步电机的气隙很小，中、小型异步电机中、小型异步

7、电机=0.21.5mm。 为减小激磁电流，气隙应尽可能地小为减小激磁电流，气隙应尽可能地小 气隙应为机械条件所容许的最小值气隙应为机械条件所容许的最小值第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性定子槽形定子槽形 半闭口槽半闭口槽槽口宽度小于槽宽的一半，适用于散嵌绕组槽口宽度小于槽宽的一半，适用于散嵌绕组应用于小型电动机应用于小型电动机优点：可减小主磁路的磁阻以减小激磁电流优点：可减小主磁路的磁阻以减小激磁电流第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性半开口槽半开口槽槽口的宽度略大于槽宽的一半，简化嵌线槽口的宽度略大于槽宽的一半，简化嵌

8、线适用于适用于500V以下的中型电动机以下的中型电动机优点：也可减小主磁路磁阻以减小激磁电流优点：也可减小主磁路磁阻以减小激磁电流第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性开口槽开口槽槽口的宽度等于槽宽槽口的宽度等于槽宽适用于适用于500V以上的大中型电动机以上的大中型电动机优点：优点： 易于嵌成形绕组。绕组预制成形，绝易于嵌成形绕组。绕组预制成形，绝缘处理后，整体放入缘处理后，整体放入第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性鼠笼转子槽形鼠笼转子槽形通常采用半闭口槽通常采用半闭口槽槽形取决于对起动和运行性能的要求槽形取决于对起动和运

9、行性能的要求小功率电机采用平行齿小功率电机采用平行齿槽面积大，转子电阻小，运行性槽面积大，转子电阻小，运行性能好能好第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性功率较大电机采用平行槽功率较大电机采用平行槽槽面积相对减小，转子电槽面积相对减小，转子电阻增大，起动性能好阻增大，起动性能好第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性凸形槽、刀形槽可进一步提高起动凸形槽、刀形槽可进一步提高起动转矩转矩第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性闭口槽可减小杂散损耗，但漏磁闭口槽可减小杂散损耗，但漏磁较大，功率因素低较大

10、，功率因素低第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性鼠笼转子的制造鼠笼转子的制造 焊接焊接用铜条焊接成鼠笼状用铜条焊接成鼠笼状 铸铝铸铝用铝代替铜用铝代替铜可采用浇铸法或压铸法，将熔化的铝注入转可采用浇铸法或压铸法，将熔化的铝注入转子槽中子槽中风扇与转子做成一个整体风扇与转子做成一个整体第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性鼠笼转子的结构图鼠笼转子的结构图第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性鼠笼转子的装配图鼠笼转子的装配图第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性

11、线绕转子的结构特点线绕转子的结构特点 与定子有相同极数的对称绕组与定子有相同极数的对称绕组 相数可以与定子不同，通常采用三相星形连接相数可以与定子不同，通常采用三相星形连接 转子上有集电环，与转子绕组相连转子上有集电环，与转子绕组相连 集电环上有一电刷，与外接变阻器相连集电环上有一电刷，与外接变阻器相连改善起动性能改善起动性能 起动完毕切除外接变阻器起动完毕切除外接变阻器调节转速调节转速第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性线绕转子的装配图线绕转子的装配图第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 异步电动机的铭牌和额定值异步电动

12、机的铭牌和额定值额定功率额定功率 额定方式下运行时，轴上输出的机械功率额定方式下运行时，轴上输出的机械功率额定电压额定电压 额定方式下运行时，定子绕组应加的线电压额定方式下运行时，定子绕组应加的线电压)kW,W(:PN)kV,V(:UN第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性额定电流额定电流 额定电压和额定功率运行时，流入定子绕额定电压和额定功率运行时，流入定子绕组的额定线电流组的额定线电流额定频率额定频率 工业频率为工业频率为 额定转速额定转速 额定状态运行时的转子转速额定状态运行时的转子转速)A(:INHz50第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步

13、电机的理论分析与运行特性其他其他 电机的功率因数，相数，接线法电机的功率因数，相数，接线法 外壳防护等级及绝缘等级外壳防护等级及绝缘等级 线绕式异步电机：还标明定子外施额定电线绕式异步电机：还标明定子外施额定电压时转子开路电压及转子额定电流压时转子开路电压及转子额定电流第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 国产电动机简介国产电动机简介J，JO系列系列 1953年：中小型三相鼠笼式异步电机年：中小型三相鼠笼式异步电机J2，JO2，JO3，JO4系列系列 60年代：年代：E级绝缘，减轻质量和体积级绝缘，减轻质量和体积第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异

14、步电机的理论分析与运行特性Y系列系列 80年代：年代：B级绝缘，性能优良，运行可靠级绝缘，性能优良，运行可靠Y2系列系列 90年代：年代：CAD技术，体积更小，效率更高技术，体积更小，效率更高第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性派生系列和专用系列派生系列和专用系列 YR线绕式转子电动机线绕式转子电动机 YX高效率电动机高效率电动机 YA、YB、YF 防爆类异步电动机防爆类异步电动机 YZ 起重及冶金用异步电动机起重及冶金用异步电动机 YD 变极多速异步电动机变极多速异步电动机 YCT 电磁调速异步电动机电磁调速异步电动机第第9 9章章 异步电机的理论分析与运

15、行特性异步电机的理论分析与运行特性 YLJ 力矩异步电动机力矩异步电动机 YQ 高起动转矩异步电动机高起动转矩异步电动机 YH 高转差率异步电动机高转差率异步电动机 YDF 电动阀门异步电动机电动阀门异步电动机 YTD 电梯异步电动机电梯异步电动机 YEZ 锥形转子制动异步电动机锥形转子制动异步电动机第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性新型单相异步机的发展新型单相异步机的发展 单相电阻起动单相电阻起动 单相电容起动单相电容起动 单相电容运转单相电容运转 单相罩极单相罩极第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性9.2 9.2 三

16、种运行状态三种运行状态 9.2.1 三相异步电机原理三相异步电机原理 异步电机定子绕组接在三相对称交流电网异步电机定子绕组接在三相对称交流电网上，转子绕组对称短路。定子绕组中流过三上，转子绕组对称短路。定子绕组中流过三相对称电流，在气隙中将建立基波旋转磁场。相对称电流，在气隙中将建立基波旋转磁场。这个基波旋转磁场在短路的转子绕组中感应这个基波旋转磁场在短路的转子绕组中感应电动势并产生相应的电流，该电流与气隙中电动势并产生相应的电流，该电流与气隙中的旋转磁场相互作用而产生电磁转矩。的旋转磁场相互作用而产生电磁转矩。 第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性相绕组磁

17、势及其基波相绕组磁势及其基波 (见见04旋转磁势旋转磁势)第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性三相合成磁势及其基波三相合成磁势及其基波第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n转差转差 率率ns =(n1-n)n1n同步转速同步转速n1 -n1

18、=60f1p n转子转速转子转速n -转子的机械转速转子的机械转速 第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n三种运行方式三种运行方式 当异步电机的负载发生变化时，转子的当异步电机的负载发生变化时，转子的转差率随之变化，使得转子导体的电势、电转差率随之变化，使得转子导体的电势、电流和电磁转矩发生相应的变化，因此异步电流和电磁转矩发生相应的变化，因此异步电机转速随负载的变化而变动。机转速随负载的变化而变动。 n电动机运行电动机运行n发电机运行发电机运行n电磁制动电磁制动第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性电动机运行电动机运行 异

19、步电动机转速通常在同步转速以下，异步电动机转速通常在同步转速以下， 电磁力电磁力Fe克服外力克服外力F作功作功nn1 FeFxob)(1s011nnns/)(1nn 第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 当转子转速低于旋转磁场转速时转差率当转子转速低于旋转磁场转速时转差率0s n1)，则转差率，则转差率s0。此时转子导体中。此时转子导体中的感应电动势以及电流的有功分量将与电动机状态的感应电动势以及电流的有功分量将与电动机状态时相反，因此电磁转矩的方向将与旋转磁场和转子时相反，因此电磁转矩的方向将与旋转磁场和转子转向两者相反，即电磁转矩为制动性质的转矩。为转向

20、两者相反，即电磁转矩为制动性质的转矩。为使转子持续地以高于旋转磁场的转速旋转。原动机使转子持续地以高于旋转磁场的转速旋转。原动机的驱动转矩必须克服制动的电磁转矩；此时转子从的驱动转矩必须克服制动的电磁转矩；此时转子从原动机输入机械功率，通过电磁感应由定于输出电原动机输入机械功率，通过电磁感应由定于输出电功率，电机处于功率，电机处于发电机发电机状态。状态。 第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性电磁制动电磁制动 电磁转矩制止转子的加速电磁转矩制止转子的加速bn1 FeFnxo1s,0n 第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 若

21、由机械或其他外因使转子逆着旋转磁场方向若由机械或其他外因使转子逆着旋转磁场方向旋转旋转(n1。此时转子导体。此时转子导体“切割切割”气隙磁场的相对速度方向与电动机状态时相同，故气隙磁场的相对速度方向与电动机状态时相同，故转子导体中的感应电动势和电流的有功分量与电动转子导体中的感应电动势和电流的有功分量与电动机状态时同方向，电磁转矩方向亦相同。但由于转机状态时同方向，电磁转矩方向亦相同。但由于转子转向改变，故对转子而言，此电磁转矩表现为制子转向改变，故对转子而言，此电磁转矩表现为制动转矩。此时电机处于动转矩。此时电机处于电磁制动电磁制动状态，它一方面从状态，它一方面从外界输入机械功率，同时又从电

22、网吸取电功率，两外界输入机械功率，同时又从电网吸取电功率，两者都变成电机内部的损耗。者都变成电机内部的损耗。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n电机稳定运行时定转子之间的电机稳定运行时定转子之间的作用力（电磁力）作用力（电磁力） 拉不断的橡皮筋拉不断的橡皮筋=第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 主磁通和漏磁通主磁通和漏磁通主磁通主磁通 由基波磁势产生的互磁通，交链着定子绕由基波磁势产生的互磁通，交链着定子绕组和转子绕组组和转子绕组 用用 m表示表示

23、 主要路径：定转子齿、轭，气隙主要路径：定转子齿、轭，气隙 最重要特征：穿过气隙最重要特征：穿过气隙第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性漏磁通漏磁通 除去主磁通以外的磁通除去主磁通以外的磁通, 不传递能量不传递能量 定、转子绕组漏磁通只匝链定、转子绕定、转子绕组漏磁通只匝链定、转子绕组本身组本身第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 漏磁通组成漏磁通组成不穿过气隙的不穿过气隙的槽漏磁通槽漏磁通端部漏磁通端部漏磁通穿过气隙的穿过气隙的谐波漏磁通，谐波漏磁通

24、，但不产生有用转矩但不产生有用转矩第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 +槽漏磁通槽漏磁通端部漏磁通端部漏磁通第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性谐波磁通全部归于漏磁通谐波磁通全部归于漏磁通谐波电势为全部电势与基波电势之差谐波电势为全部电势与基波电势之差谐波磁通称为差异漏磁通，简称差漏磁通谐波磁通称为差异漏磁通，简称差漏磁通定转子漏磁通均包含定转子漏磁通均包含槽漏磁通槽漏磁通端部漏磁通端部漏磁通谐波漏磁通谐波漏磁通第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 9.3三相异步电机的等效电路三相异步

25、电机的等效电路 转子不动时的异步电机转子不动时的异步电机电磁物理过程电磁物理过程 假设条件：假设条件： 不考虑漏磁，气隙中只有基波磁通不考虑漏磁，气隙中只有基波磁通 定转子中只有基波电势定转子中只有基波电势 漏电势作用以漏抗上的压降表示漏电势作用以漏抗上的压降表示第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 将异步电动机转轴卡住，转子绕组将异步电动机转轴卡住，转子绕组短路，在定子方施加一三相对称的低短路，在定子方施加一三相对称的低电压，此时异步电动机的运行称为转电压，此时异步电动机的运行称为转子静止时的运行，也称为堵转试验或子静止时的运行，也称为堵转试验或短路试验（

26、相当于变压器做短路实验）短路试验（相当于变压器做短路实验）第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 定子对称三相绕组流过对称的三相电流定子对称三相绕组流过对称的三相电流产生圆形旋转磁动势产生圆形旋转磁动势F1 产生旋转磁场产生旋转磁场同同时切割定子、转子绕组产生三相对称的感应时切割定子、转子绕组产生三相对称的感应电动势电动势转子绕组中出现三相对称的电流转子绕组中出现三相对称的电流转子绕组产生圆形旋转磁动势转子绕组产生圆形旋转磁动势F2 与与F1 同转同转速、同转向，保持相对静止。速、同转向，保持相对静止。实际电机旋实际电机旋转磁场是转磁场是F2 与与 F1 共同

27、作用的结果。共同作用的结果。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 堵转条件下异步电机电磁过程分析堵转条件下异步电机电磁过程分析2I2E2F2RI22Em1I1F1E1E11RI第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 转子不动时的定、转子回路，转子不动时的定、转子回路，没有电的直接联系。没有电的直接联系。n=0r2x2r1x1E2E1f2=f1f1I1I2U1第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n1=60f1/pf2=n1p/60 =(60f1/p)*p/60 =f1第第9 9章章 异步电机

28、的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 n0，异步机与变压器类似，异步机与变压器类似定子绕组相当于变压器的原边定子绕组相当于变压器的原边转子绕组相当于变压器的副边，且短路转子绕组相当于变压器的副边，且短路区别呢区别呢 ？ ？第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性电压平衡方程式电压平衡方程式 下标下标1表示定子侧，表示定子侧，2表示转子侧表示转子侧 为定子的电阻和漏抗为定子的电阻和漏抗 为转子的电阻和漏抗为转子的电阻和漏抗11111U = -E +I (r + jx)22220 = E -I (r + jx)rx11、rx22、第第9 9章章 异步电机

29、的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性电磁关系（电磁关系（n=0时时） 电磁关系与变压器类似电磁关系与变压器类似 定转子电流频率相同定转子电流频率相同 转子为多相绕组，流过对称电流，产生转子为多相绕组，流过对称电流，产生旋转磁场旋转磁场第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性转子的旋转磁场速度与定子的相同转子的旋转磁场速度与定子的相同定转子电流共同产生合成磁场定转子电流共同产生合成磁场外加电压与感应电势和漏阻抗压降外加电压与感应电势和漏阻抗压降平衡平衡感应电势感应电势反映反映主磁通的大小主磁通的大小第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的

30、理论分析与运行特性磁势平衡式磁势平衡式L1m1III L1m1FFF 2L1FF 抵抵消消转转子子磁磁势势去去磁磁作作用用L1F m12F= F + F第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 I1L称为定子电流的负载分量。在负载运行时，异步电动机定子电流I1分成Im和I1L两个分量：Im是励磁电流用于建立电机铁心中的主磁通m，I1L是负载分量用于建立磁动势F1L去抵消二次侧磁势F2。 第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性定转子绕组的磁势定转子绕组的磁势 m1、m2分别为定转子绕组的相数分别为定转子绕组的相数p/)IkN(9.

31、0m21Fp/)IkN(9.0m21Fp/)IkN(9.0m21Fmwl11m22w22m211w11m1 第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性定子绕组和转子绕组必须有相同极数定子绕组和转子绕组必须有相同极数p/)IkN(9.0m21p/)IkN(9.0m21p/)IkN(9.0m21mwl1122w2211w11 第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n 所得方程里既有电量，又有磁量所得方程里既有电量，又有磁量n 实质是一个电磁混合问题实质是一个电磁混合问题n 处理办法处理办法：n 折算折算，简化关系简化关系，消去磁消去磁

32、量量难点，注意听了！难点，注意听了！第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性折算折算 定义：就是把转子绕组折算到定子定义：就是把转子绕组折算到定子 特征：转子绕组折算到定子后特征：转子绕组折算到定子后有相同相数有相同相数有相同匝数有相同匝数有相同的绕组系数有相同的绕组系数 目的：目的：求得等效电路，简化问题，找出定、求得等效电路，简化问题，找出定、 转子边电的联系转子边电的联系 原则：折算前后电机的电磁关系不变原则：折算前后电机的电磁关系不变考点！考点！第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 电流的折算：电流的折算：转子磁势保持

33、不变转子磁势保持不变 等效转子等效转子 实际转子实际转子p/)IkN(9.0m21p/)IkN(9.0m2122w2221w11 22w2222i11w1m N kI=I= I /km N kik 电流比电流比第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 电势的折算：电势的折算：转子视在功率保持不变转子视在功率保持不变222221IEmIEm 2e22w21w12EkEkNkNE 电电势势变变比比 ek第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 阻抗的折算阻抗的折算保持转子铜耗不变保持转子铜耗不变22222221rImrIm 2ie22

34、2w21w1212rkkr)kNkN(mmr 阻阻抗抗变变比比 iekk第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n阻抗的折算阻抗的折算n保持转子无功不变保持转子无功不变()2212222222222212ei2m I x=m IxmIx=xmI =k k x第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 归算后的平衡式归算后的平衡式对等效转子列出的量对等效转子列出的量11111 2222 1m2121mmmmmU= - E+ I(r + jx)0 = E- I(r + jx)I= I+ (- I)E= E- E= IZ= I(r+ jx

35、)激激磁磁阻阻抗抗 mmmjxrZ第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性等效电路（一相转子静止时）等效电路（一相转子静止时）r22x mr1x1rI2 1I 1U mI mxEE21 第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性转子静止时的运行状况雷同于变压器，转子静止时的运行状况雷同于变压器，有完全类似的等效电路，该问题已解决。有完全类似的等效电路，该问题已解决。要是能找到要是能找到旋转运行旋转运行时各量与时各量与静止运行静止运行的关系就好了！的关系就好了！第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性

36、转子转子转动转动后的异步电机磁场后的异步电机磁场2I)(22fE2F22)(RfI2)(22fEm1I1F1E1E11RI第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性转子转动后对转子各物理量的影响转子转动后对转子各物理量的影响 转子电势和电流的频率转子电势和电流的频率（转子为参考）（转子为参考）111112sfnnn60pn60/)nn(pf 转子旋转时，转子绕组的电势、电流的频率决转子旋转时，转子绕组的电势、电流的频率决定于气隙中的旋转磁场和转子的相对转速。气定于气隙中的旋转磁场和转子的相对转速。气隙中旋转磁场以（隙中旋转磁场以（n1-n）的转速切割转子，故）的转

37、速切割转子，故转子绕组中电势和电流的频率为转子绕组中电势和电流的频率为f2。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 f2亦称为亦称为转差频率转差频率。当转子不转时，。当转子不转时，n=0，s=1，f2=f1。异步电机在作电动机额定运行时，。异步电机在作电动机额定运行时，s值很小，一般在值很小，一般在0.010.04范围内变化。当范围内变化。当f1=50Hz时，时，f2=0.5Hz2Hz，可见此时转子，可见此时转子铁心中主磁通交变的频率很低，转子铁耗很小，铁心中主磁通交变的频率很低，转子铁耗很小，可以忽略不计。可以忽略不计。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运

38、行特性异步电机的理论分析与运行特性 转子基波磁势相对于转子的转速转子基波磁势相对于转子的转速 转子基波磁势相对于定子的转速转子基波磁势相对于定子的转速 不论转子如何转动转子不论转子如何转动转子基波磁势与定子基波磁势没有相对运动！基波磁势与定子基波磁势没有相对运动！nnsnpsf60pf60n11122 112nnsnnn 考过若干次了！呵呵考过若干次了！呵呵第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性转子转动后的基本方程转子转动后的基本方程（找关系）（找关系） 2m2w21m2w22s2sEkNsf44. 4kNf44. 4E 0=E-I(r+jx)2s2s22sx

39、=2f L=2sf L=sx2s22122第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性)jxr (IEU11111 111122112222WWWmN kN kN kmmmIIIppp 转子旋转时，定、转子绕组中电流转子旋转时，定、转子绕组中电流频率不同频率不同，故不能将定、转子平衡方程式联立求解。故不能将定、转子平衡方程式联立求解。m12F= F + F第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性由于异步电机定、转子无电的直接联系，由于异步电机定、转子无电的直接联系，转子只是通过其磁动势转子只是通过其磁动势F2对定

40、子作用，因此对定子作用，因此只要只要保证保证F2不变不变，可以用一个，可以用一个静止的转子静止的转子来来代替旋转的转子代替旋转的转子，而定子方各物理量不发，而定子方各物理量不发生任何变化，即对电网等效生任何变化，即对电网等效-频率归算。频率归算。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n频率折算频率折算n原因：原因：n0时，定转子电流频率不同时，定转子电流频率不同n目的：用等效的转子电路代替实际转子电目的：用等效的转子电路代替实际转子电路，且与定子电路同频率路，且与定子电路同频率n原则：折算后转子电流的大小和相位不变，原则：折算后转子电流的大小和相位不变，即损耗

41、、功率不变即损耗、功率不变n归算对定子回路没有影响归算对定子回路没有影响第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 上式告诉我们，不能简单地将旋转的转子堵上式告诉我们，不能简单地将旋转的转子堵住，而应在转子回路中串入一个住，而应在转子回路中串入一个(1-s)R2/s的电的电阻，使得回路电阻变为阻，使得回路电阻变为R2/s，再将其堵转，这样，再将其堵转，这样才能保证才能保证I2=I2s。上述分析说明，转子回路中串。上述分析说明，转子回路中串入一个入一个(1-s)R2/s的模拟电阻并堵转起来，与原旋的模拟电阻并堵转起来，与原旋转的转子相比，转的转子相比，F2不变，这种

42、变换称为不变，这种变换称为频率折算频率折算。 最令人费解的方程最令人费解的方程第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性2s2s22sEI =(r +jx)电流频率的变化：电流频率的变化：2222E=r +r (1-s)/s+jx222E=r /s+jx222sE=r +jsx2= I第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性n折算前后的变化：用折算前后的变化：用r2/s代替代替r222s22222=arctan(x/r )=arctan(sx/r )=arctanx/(r /s)第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的

43、理论分析与运行特性经过频率折算，用经过频率折算，用等效的静止的等效的静止的转子来代替转子来代替原来旋转的转子原来旋转的转子 第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性转动时的电路转动时的电路E1E2sf2=sf1m2,N2,kw2m1,N1,kw1U1I1I2nr2x2sr1x1f1第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性E1E2f2=f1m2,N2,kw2m1,N1,kw1U1I1I2n=0r2x2r1x1f1r2(1-s)/s频率归算后的电路频率归算后的电路第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性

44、频率折算的物理意义频率折算的物理意义频率折算：频率折算：将转动的转子等效为不转将转动的转子等效为不转 的转子的转子折算后，转子回路中增加了一个电阻，折算后，转子回路中增加了一个电阻，即模拟电阻：即模拟电阻： 模拟电阻应反映电机的转动模拟电阻应反映电机的转动模拟电阻电功率为模拟电阻电功率为 ，模拟，模拟了轴上的机械功率了轴上的机械功率s/ ) s1(rI222 s/ ) s1(r2 第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性9.4 等效电路及相量图参数等效电路及相量图参数目的：目的：找出定转子各量间的电的联系。找出定转子各量间的电的联系。 思路：思路：频率折算，旋转

45、转子频率折算，旋转转子=静止转子静止转子 绕组折算，静止转子绕组折算，静止转子=等效转子等效转子革命成功分了两步走。革命成功分了两步走。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性9.4.1 频率折算频率折算 目的：目的：为了简化计算，便于导出统一的等效电路。为了简化计算，便于导出统一的等效电路。方法：方法：用一个静止的转子来代替旋转的转子用一个静止的转子来代替旋转的转子 。条件：条件：折算前后磁动势折算前后磁动势F2不变；不变；折算前后折算前后 转转子的各种功率不变。子的各种功率不变。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性转动转子

46、各物理量转动转子各物理量(f2)静止转子各物理量静止转子各物理量(f1)I2sE2sR2X2sI2E2R2X2第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性9.4.2 绕组折算绕组折算目的：目的：为了简化计算，便于导出统一的等效电路。为了简化计算，便于导出统一的等效电路。方法：方法：把转子绕组折算到定子侧。用一个相数为把转子绕组折算到定子侧。用一个相数为m1、匝数为、匝数为N1、绕组系数为、绕组系数为kW1(与定子相同的与定子相同的)的的等效转子绕组来替代原来的转子绕组等效转子绕组来替代原来的转子绕组。条件：条件：折算前后磁动势折算前后磁动势F2不变；不变；折算前后折

47、算前后 转转子的各种功率不变。子的各种功率不变。第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 对异步机进行了频率归算后，因定转子频对异步机进行了频率归算后，因定转子频率不同而发生的问题解决了，但还不能把定转率不同而发生的问题解决了，但还不能把定转子电路联系起来，因子电路联系起来，因 所以还要像变压器的处理方法一样，进行所以还要像变压器的处理方法一样，进行绕组归算，才能得出两个电路有电的联系的等绕组归算，才能得出两个电路有电的联系的等效电路。所谓绕组的归算，就是人为的用一个效电路。所谓绕组的归算，就是人为的用一个相数，匝数以及绕组系数和定子一样的绕组去相数，匝数以及绕

48、组系数和定子一样的绕组去代替原来的转子绕组，在折算中必须保证归算代替原来的转子绕组，在折算中必须保证归算前后转子的电磁效应不变。前后转子的电磁效应不变。21EE第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性由转子磁势不变 2222211229 . 029 . 0IpKNmIpKNmWW得出归算后转子电流 2211122221IKIKNmKNmIiWW由电势与匝数和绕组系数成正比 221122WWKNKNEE2222112EKEKNKNEeWW第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性1122111122111122122122221144

49、. 444. 444. 4EKKeEEKEEKEKNKNKNKNKNfKNfKNfEeeeWWWWmWmWmW E1和E2是等电位点，就可以将定转子电路连接起来。 第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性1 电流的折算：除以电流的折算：除以Ki2 电势的折算：乘以电势的折算：乘以Ke3 阻抗的折算：阻抗的折算：乘以乘以Ke Ki第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性转子各物理量的折算转子各物理量的折算折算后的方程式组折算后的方程式组第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性各参数均为每相值！各参数均

50、为每相值！ 必考！必考！第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性11111 2222 1m2121mmmmmU= - E+ I(r + jx)0 = E - I (r /s+ jx)I= I+ (- I )E= E - E= IZ= I(r+ jx)第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性相量图相量图ImI1-I2 m 1E2=E1I2r2(1-s)/sI2r2jI2x2I2 2-E1I1r1jI1x1U1第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性等效电路及简化等效电路及简化 计算电机电流、功率、功率

51、因数、效率计算电机电流、功率、功率因数、效率及转矩及转矩 等效电路包含六个参数，可由空载和短等效电路包含六个参数，可由空载和短路试验求得路试验求得第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 为简化计算，可将为简化计算，可将T形等效电路进行简化形等效电路进行简化由于异步机激磁电流相对较大，由于异步机激磁电流相对较大，简化与变压器略有不同简化与变压器略有不同第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 修正系数修正系数: 异步电机中，异步电机中， )jxr/()jxr (1Z/Z1cmm11m11 mm11xr ,xr mxxc/111第第

52、9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 转子电流转子电流 r1x1c1r2c1x2-I2c1r2(1-s)/sU1求转子电流的较准确近似电路求转子电流的较准确近似电路)()/(21121112xcxjsrcrUI第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性定子电流定子电流)c/I(I)c/I()xx( j)rr(UZcZUZZIU)I(II12m12m1m112111m1112m1 第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性求定子电流的较准确近似等效电路求定子电流的较准确近似等效电路U1c1r1c1x1c1

53、2r2c12x2-I2/c1c12r2(1-s)/sr1+rmx1+xmImI1第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性异步电动机的简化等效电路异步电动机的简化等效电路U1r1x1r2x2-I2r2(1-s)/sr1+rmx1+xmImI1容量较大的电机，容量较大的电机， 1c,xx1m1 第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性9.5 功率、转矩平衡方程功率、转矩平衡方程(重点重点)l 输入到三相异步机的电功率输入到三相异步机的电功率1111P =3U I cosU1，I1：定子绕组的每相值：定子绕组的每相值1： U1，I1间的

54、夹角间的夹角第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性l 输入功率的一小部分转化为定子铜耗输入功率的一小部分转化为定子铜耗12cu11p=3I Rl 输入功率的一小部分转化为定子铁心输入功率的一小部分转化为定子铁心 损耗，忽略转子铁心损耗损耗，忽略转子铁心损耗2Femmp=3I R第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性l 输入功率扣除定子铜耗和定子铁耗后，输入功率扣除定子铜耗和定子铁耗后， 其余部分是经由气隙，传递到转子的功其余部分是经由气隙，传递到转子的功 率，称为电磁功率。率，称为电磁功率。M1cu1Fe222 222P =P

55、 -p-p=3E I cosR=3Is第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性l 输入到转子的电磁功率有一部分转化为输入到转子的电磁功率有一部分转化为 转子铜耗。转子铜耗。2 2Cu22p=3I Rl电磁功率扣除转子铜耗后转化为模拟电电磁功率扣除转子铜耗后转化为模拟电 阻功率。阻功率。2 221-sp =3I Rs第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性l 模拟电阻功率扣除机械损耗和附加损耗模拟电阻功率扣除机械损耗和附加损耗 得到电机轴上输出机械功率得到电机轴上输出机械功率P2。2mP =P -p -pl 转子铜耗与电磁功率关系。

56、（转子铜耗与电磁功率关系。（重要重要） 2cu222 2M22p3I R= sP3I R /s第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性U1r1x1r2x2I2r2(1-s)/srmxmImI1pCu1pFePpCu2PM异步电动机的各种损耗异步电动机的各种损耗第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性异步电动机的异步电动机的功率流程图（重要）功率流程图（重要）P1pCu1PMpFepCu2padP2pmechP第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性 Fe1Cu1MppPP MCu2P =P -p2m

57、ecadP =P -p-padmecFe2Cu1CupppppP M2CusPp MP =(1-s)P2M1221222P =m I r /s=m E I cos名称名称符号符号计算公式计算公式输入电功率输入电功率P1P1=m1U1I1cos1定子绕组铜耗定子绕组铜耗pCu1pCu1 =m1I12R1铁耗铁耗pFepFe=m1I02Rm在正常运行时异步电动机的转速接近同步转速，转子电流频率很低在正常运行时异步电动机的转速接近同步转速，转子电流频率很低(0.52)Hz，故转子铁耗可以忽略，因此电动机铁耗只有定子铁耗，故转子铁耗可以忽略，因此电动机铁耗只有定子铁耗电磁功率电磁功率PemPem=P1

58、-pCu1-pFe =pCu2+Pmec=m2I22R2s借助于气隙中旋转磁场由定子传递给转子借助于气隙中旋转磁场由定子传递给转子的功率的功率转子绕组铜耗转子绕组铜耗pCu1pCu2=m2I22R2总机械损耗总机械损耗PmecPmec=m2I22R2(1-s)s机械损耗机械损耗pmec包括轴承摩擦损耗和通风损耗，主要与转速有关包括轴承摩擦损耗和通风损耗，主要与转速有关附加损耗附加损耗pad难准确计算，通常估算约为电机额定功率的难准确计算，通常估算约为电机额定功率的0.5%1%。输出机械功率输出机械功率P2转子轴上输出的机械功率转子轴上输出的机械功率异步电动机的功率对照表异步电动机的功率对照表第

59、第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性转矩平衡式转矩平衡式 负载转矩：负载转矩： 电磁转矩：电磁转矩： 机械损耗转矩：机械损耗转矩： 附加转矩：附加转矩： 空载制动转矩：空载制动转矩： 0admec2TTTTTT /PT22T=P / /PTmecmec /PTadadadmec0TTT 第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性l 例例13.1 三相笼型异步机，三相笼型异步机，PN=4KW，U1N=380V，nN=1442 r/m，定子每相，定子每相312匝（三角形接线），匝（三角形接线），kW1=0.96，R1=4.47，X1=

60、6.7 ，Xm=188 ， Rm=11.9，转子，转子26槽，槽，R2=0.0000769X2=0.000238 。假设。假设pm+p=80W，求额定转速运行时，求额定转速运行时定子相电流、功率因数、输入功率、输出功率以及效率。定子相电流、功率因数、输入功率、输出功率以及效率。解：转子参数折算到定子绕组，电压电流比分别为：解：转子参数折算到定子绕组，电压电流比分别为：11223120.96599.040.5 1WeWN kkN k第第9 9章章 异步电机的理论分析与运行特性异步电机的理论分析与运行特性11122233120.9669.12260.5 1WiWm N kkm N k电阻和漏抗折算