4-6三相异步电动机的负载运行.ppt

1、三相异步电动机的负载运行,负载运行时的电磁关系：,异步电动机负载是指定子外施对称的三相电压，转子带上机械负载时的运行状态。,一、负载时转子绕组的各电磁量与转差率 S的关系,异步电动机空载时，转子接近同步转速，转子电流 ,转子磁势 。 当负载运行后，转子的转速下降， nn1，旋转磁场以（n1n）相对速度切割转子绕组，因此当转速n变化时，转差率变化，那么转子绕组的各电磁量将随之变化。,1、转子频率f2,转子旋转时，旋转磁场以 的速度切割转子绕组,感应电动势的频率正比于导体与磁场的相对切割速度,故转子电动势的频率为:,转子不转时,理想空载时,达到额定转速时，转子转速与同步转速非常接近，转差率很小，所

2、以转子频率只有几赫兹。 由于转子的频率随着转差率s的变化而变化，便引起了转子电路中与s有关的各物理量发生变化。,2、转子绕组的感应电动势,转子旋转时的感应电动势:,转子不转时的感应电动势:,二者关系为:,表明：转子电势的大小与转差率成正比。,3、转子绕组的漏抗,电抗与频率正比于,转子旋转时转子漏电抗:,二者关系:,转子绕组的漏阻抗:,转子不转时转子漏电抗:,表明:转子漏抗的大小与转差率s成正比。转子转动时， 随s的减小而减小。,4、转子绕组的电流,转子绕组为闭合绕组,转子电流为,当转速降低时,转差率增大,转子电流也增大.,当电机起动的瞬间，s=1最大，转子电流也最大； 当转子旋转时，s减小，转

3、子电流也随之减小。,5、转子绕组的功率因数,转子功率因数与转差率有关： 当转差率增大时,转子功率因数则减小。,6、转子旋转磁势,转子绕组流过三相或多相对称电流时产生圆形旋转磁动势.,1)幅值,2)转向（图4-32）,定子绕组与转子绕组均按顺时针方向排列，当定子绕组中流过对称的正相序三相电流时，产生出旋转磁势F1，F1的旋转方向为顺时针方向。由F1建立的旋转磁场在闭合的转子绕组中产生感应电势和电流。因为异步电动机转子的转向与旋转磁场的转向相同，但转子的转速小于旋转磁场的转速，即nn1，所以很容易看出，转子电势和电流也是正相序（顺时针方向）。三相对称的正相序的转子电流在空间对称布置的三相转子绕组中

4、流过时，也产生出旋转磁势F2，F2的旋转方向和F1相同。,3)转速,由于转子电流的频率为 ，故F2相对于转子的转速为：,又因为转子本身以转速n旋转，所以F2的空间转速（即相对于定子的转速）为：,可见不论转子自身的转速如何变化，由转子电流所建立的旋转磁势与电子电流所建立的磁势在空间以同样大小的转速，按照同一方向旋转，故转子和定子磁势之间没有相对运动，在空间相对静止。这是三相交流电机能够正常运行的必备条件之一。,二、磁势平衡方程式,由于磁势F1与F2 相对静止，就可以把F1和F2合成 起来，所以异步机负载时在气隙内产生的旋转磁场 是定、转子合成磁势，即 F1F2F0 式中：F0是气隙中总的励磁磁势

5、，它产生负载时的 气隙中的总旋转磁场。 此式即为异步电动机的磁势平衡方程式。 也可写成： F1F0（F2）,在定子平衡方程式中，定子绕组的感应电势 与电 源电压 之间相差一个漏抗压降。当异步电动机从 空载到额定范围内运行时，定子漏阻抗压降所占的 比重很小，在 不变的情况下，电势 的变化很小。 可以认为是一个近似不变的数值。电动机频率一定 时，电势 与主磁通 成正比。所以当 不变时， 也近似不变，因此励磁磁势也不变。由此可见， 在转子绕组中通过电流产生磁势F2的同时，定子绕 组中就必然增加一个电流分量，使这一电流分量产 生的磁势（-F2）抵消转子电流产生的磁势，以保 持励磁磁势不变。,负载运行时

6、的电磁关系：,三、 电势平衡方程式,根据基尔霍夫电压定律可写出定、转子侧电动势平衡方程：,注意：因为转子绕组自成闭路，端电压,式中， 是指转子每相电流，它是由转子转动的电势和转子实际的电阻及电抗来决定的，其频率为f2。,四、异步电动机的等效电路,频率折算就是用一个等效的转子电路代替实际旋转的转子系统,而等效的转子回路应与定子电路有相同的频率。,1、频率折算,在折算的过程中，电机的电磁效应不变，因而有两个条件：一个是保持转子磁动势不变；二是转子回路的功率不变。,转子回路电流,实际的旋转转子轴上有机械损耗和机械功率输出。频率折算后，转子静止，没有机械损耗和机械功率输出，但电路中多了一个附加电阻 。

7、根据能量守恒关系，该电阻消耗的功率等效机械损耗和机械功率之和总的机械功率。,从等效电路角度，可以把 看成是异步电动机的”电阻负载”，其上的压降可以看成是转子回路的端电压:,2、绕组折算,对异步电动机进行了频率折算后，定转子频率不同而发生 的问题就解决了，但是还不能把定转子电路联系起来， 因为 ， ，即 ，所以还要像变压器的处理方法一样，进行绕组 折算，才能得出两个电路有电的联系的等效电路。 所谓绕组折算，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代替原来的转子绕组，在折算中必 须保证折算前后转子的电磁效应不变。折算后的转子各量 称为折算量，加上符号“”表示。,若折算后的转子电流

8、为 ，应保持折算前后转子磁势不变，所以:,得出折算后转子电流:,其中： 电流变比,若折算后的转子电势为 ，因为折算前后主磁通不变，所以电势与匝数和绕组系数成正比。即：,式中： 电势变比,若折算后转子每相电阻为 ，因为折算前后转子的铜耗不变，所以：,显然，折算后转子的每相阻抗：,若转子折算后的每相电抗 ，因为折算前后转子无功功率不变，所以：,可见经绕组折算后，转子电势和电压应乘以Ke ，转子电流应除以Ki ，转子电阻和电抗应乘以Ki Ke ，则转子电路电压方程为：,3、T型等效电路,折算后的定子转子电压方程,4、近似等效电路,注意：异步电动机的空载电流较大，它不能像变压器那样去掉励磁支路，只能把励磁支路移至输入端（为了减小误差，在前移时还需要串上定子漏阻抗，），使电路简化为单纯的并联电路，称为近似等效电路 。,从等效电路分析可知:,3)三相异步电动机的功率因数永远滞后；,4)附加电阻不能用电感或电容来代替。,5)在等效电路中负载的变化是用转差率s来体现的,六、相量图,绘制相量图的步骤如下： 作出主磁通的相量 于水平方