电机学课件-异步电机-2016_p_54507814

1、 电机学课件（电4）异步电机第 126页13.1 异步电机的用途、分类和基本结构3. 三相异步电机的基本工作原理将隐极同步电机的转子励磁绕组用一个集中绕组表示。将它短路起来。 ? 在转子静止时，给定子三相绕组通以对称电流， 会发生什么现象) 注意：实际的同步电机，如果其励磁绕组像这样被直接短路起来，是不能正常运行的。613.1 异步电机的用途、分类和基本结构2. 异步电动机的分类常用的分类方法 按定子绕组相数单相、两相、三相、多相异步电动机 按转子结构（转子绕组型式） 单笼n 笼型异步电动机 双笼n 绕线转子异步电动机z 深 槽51. 异步电机的用途和特点（2） 异步电动机的特点 优点n 结构

2、简单、制造容易、成本较低、运行可靠（笼型）； n 具有适用的工作特性，运行效率较高 。 缺点n 功率因数总小于1（总需从电网吸收电感性无功功率）； n 调速性能不如直流电动机。 4第13章 异步电机的用途、分类、基本结构和额定值13.1 异步电机的用途、分类和基本结构1. 异步电机的用途和特点（1） 异步电机的用途 主要用作电动机用于拖动各种机械，功率从几十瓦至数千千瓦，应用范围非常广泛。 （工业，农业，交通，民用，） 用作发电机用于小水电站、风力发电等。 3 第4篇 异步电机第13章 异步电机的用途、分类、基本结构和额定值* 学习目标三相异步电动机的基本工作原理 异步电机的用途和常见分类方法

3、 三相异步电动机的基本结构，笼型、绕线型绕组的 结 结构特点 三相异步电动机的额定值 2第4篇 异步电机 电机学课件（电4）异步电机第 226页4. 三相异步电机的基本结构绕线型绕组的联结方式转子绕线型绕组通常采用Y联结 124. 三相异步电机的基本结构绕线转子异步电机的基本结构定子绕组定子铁心 转子绕组 风扇 集电环 电刷端盖 转子铁心 机座 11 4. 三相异步电机的基本结构笼型绕组的构成铸铝转子 铜导条绕组铸铝绕组104. 三相异步电机的基本结构笼型异步电机的基本结构机座 定子铁心 定子绕组 风扇 端盖 转子铁心转子绕组 （端环） 9 13.1 异步电机的用途、分类和基本结构4. 三相异

4、步电机的基本结构铁心：0.5mm厚、涂漆的硅钢片叠压而成绕组：双层绕组或单层绕组 高压大、中型电机用Y 联结； 中小型电机6个出线端都引出。 机座 均匀，很小（比同容量同步电机的小很多） 转子铁心：0.5mm厚硅钢片叠压而成 绕组：笼型，绕线型 转轴 8 定子气隙3. 三相异步电机的基本工作原理定子通电，三相电流产生基波磁场，以同步转速n1 旋转； 在转子绕组中产生感应电动势 e ；Sn1e 在转子绕组中产生感应电流 i ；f e, ii 在磁场中产生电磁力 f ；nT ff 产生电磁转矩T ， 使转子以转速 n 向 n1 的方向旋转。N电能 机械能，是电动机。 ? n会等于n1？异步 转子转

5、速n 与同步转速n1 间无严格比例关系 7 要产生T，必须nn1 电机学课件（电4）异步电机第 326页13.2 三相异步电动机的额定值额定功率 PN电动机额定运行时转轴输出的机械功率。 额定电压 UN电动机额定运行时，定子绕组出线端的线电压。 额定电流 IN电动机额定运行（定子绕组加额定电压、轴上输出额定功率）时，定子绕组的线电流。 额定频率 fN我国规定的标准频率为50Hz。 18 第13章 异步电机的用途、分类、基本结构和额定值13.2 三相异步电动机的额定值额定功率 PN （kW） 额定电压 UN （V，kV） 额定电流 IN （A） 额定频率 fN （Hz） 额定转速 nN （r/m

6、in） 额定功率因数 cosjN额定效率 hN) 铭牌上还标明：绕组联结方式、温升、绝缘等级、工作方式等。 17 4. 三相异步电机的基本结构定子（中小型电机）n 定子三相绕组的 6 个出线端都接到出线盒中的端子上。 n 可根据需要， 连接成 Y 或 D 联结。 164. 三相异步电机的基本结构定子（中小型电机）定子铁心嵌放绕组的定子铁心 154. 三相异步电机的基本结构转子（中小型电机）绕线转子 144. 三相异步电机的基本结构转子（中小型电机）笼型异步电机转子绕线转子异步电机转子铁心 13 电机学课件（电4）异步电机第 426页第14章 三相异步电机的运行原理14.1 三相异步电机转子不转

7、时的电磁关系 参考方向规定u 空间坐标系分别建立定、转子的空间坐标系： 纵轴A1、A2 分别位于定、转子A 相相轴； 横轴a1 、a2 仍为空间电角度，逆时针方向为正。 u 磁动势、磁通密度、磁通（磁链）从定子到转子的方向。 u 每相绕组电压、电流、电动势定子：电动机惯例； 转子：发电机惯例。 24 第14章 三相异步电机的运行原理主 要 内 容以三相绕线转子异步电机为对象（定、转子绕组均为三相） n 研究对称稳态运行时各电磁量的相互作用关 系 电磁关系。 n 定性和定量地描述电磁关系： 时空相矢量图、相量图 电压方程式 等效电路 n 由简到繁、由浅入深： 转子不转转子旋转 23 第4篇 异步

8、电机第14章 三相异步电机的运行原理* 学习目标转差率的概念及其与异步电机运行状态的对应关系 三相异步电机的电磁关系（重点为：磁动势、电动势平 衡关系，转子量与转差率的关系） 转子频率折合和绕组折合方法 三相异步电机的T型等效电路，等效电路中各参数的物理意义 笼型绕组的极对数及相数、绕组因数 22第13章 异步电机的用途、分类、基本结构和额定值小 结 三相异步电动机的基本工作原理。 异步电机转子的结构特点（笼型、绕线转子）。 三相异步电动机的额定值。 异步电机的用途，异步电动机的特点，异步电动机的分类（按相数、按转子结构）。 主要概念异步，笼型，绕线转子，额定值 2113.2 三相异步电动机的

9、额定值额定功率、额定电压、额定电流间的关系 PN = P1NhN = ( 3UNIN cosjN )hN例题 一台三相异步电动机，PN55kW，UN380V， cosjN0.89，hN91.5%，nN1455r/min，求该电动机的额定电流和额定输出转矩。 解：P55 103IN = N= = 102.6 A ( 3UN cosjN )hN( 3 380 0.89) 0.915PN60PN60 55 103T2N = = 2n = 2 1455 = 361 N mNN 20 13.2 三相异步电动机的额定值额定转速 nN电动机额定运行（在额定电压、额定频率下，转轴输出额定功率）时的转速。 额定

10、功率因数 cosjN电动机额定运行时定子侧的功率因数。 额定效率 hN电动机额定运行时的效率。 h= PN 100% （P：额定输入功率） NP1N1N19 电机学课件（电4）异步电机第 526页1. 转子绕组开路时的电磁关系（2） 感应电动势 气隙磁场（主磁通）产生的感应电动势n Bd 在定、转子相绕组中分别产生磁链 y1 、y2 。 n y1、y2 以角频率w1 交变，a在定、转子相绕组中产生 基波电动势，最大值为bd = Bd cos(w1t - a)E1m = w1Y m1 = w1N1kdp1FmE2m = w1Y m2 = w1N2kdp2F m设 y =Y m cosw1t则 e

11、 =- dyN2、kdp2 ：转子一相绕组的dt串联匝数、基波绕组因数。= w1Y m sinw1t 30 （1）基波磁动势、磁通 定子漏磁通n 端部漏磁通 n 槽漏磁通 与同步电机中的类似 n 差漏磁通 ) F0 产生的磁通主磁通：通隙，与定、转子绕组同时交链， 是机电能量转换的媒介。 定子漏磁通：不交链转子绕组，仅和定子绕组自身交链。 29 （1）基波磁动势、磁通 气隙磁通密度、主磁通n F0 产生基波气隙磁场，用气隙磁通密度矢量 Bd 表示。相应的磁通与定、转子绕组都交链，是主磁通。2n 气隙每极主磁通，即每极磁通量为 F = B t l 。 m d p en Bd 与 F0 的空间相位

12、关系Fw1三相异步电机气隙均匀。考虑磁滞涡流 的影响时，Bd 滞后F0一个小的角度。Bn Bd 在空间正弦分布，以电角速度w1旋转， 使静止的定、转子绕组的磁通（ 或磁链） 随时间以角频率w1按正弦规律变化。 2814.1 三相异步电机转子不转时的电磁关系1. 转子绕组开路时的电磁关系（1） 基波磁动势、磁通 励磁磁动势n 定子三相对称绕组通以三相对称电流I，产生合成基波 0旋转磁动势F0 。 n F0 是产生气隙磁场的励磁磁动势， I是励磁电流（此 0时，转子绕组无电流）。 转速： 取决于定子电流频率f ，为同步转速n = 60 f1n 11p相应的电角速度为 w = p 2n1 = 2f1

13、601n 转向：取决于定子电流相序，正序时为逆时针。 27 14.1 三相异步电机转子不转时的电磁关系 分析思路电流产生磁动势产生 基波磁动势磁通 时空相矢量图相量图 磁通产生电路等效电动势方程电路 转子不转的两种情况n 转子绕组开路（电流为零） n 转子堵转（转子绕组有电流，但人为堵住不转） 26 14.1 三相异步电机转子不转时的电磁关系 参考方向规定（续） A1UI E111 Z1 Y1B1X1C1A20U 2 I2 E2 Z2 Y2C2X2B2 25 电机学课件（电4）异步电机第 626页1. 转子绕组开路时的电磁关系转子绕组开路时的电磁关系总结E1 = k E2e 36F mI0 F

14、s 1 E1Es1IR0 1U 1UE 21. 转子绕组开路时的电磁关系（4）时空相矢量图定子转子 +A1,+j1ww+A2+A1w111a0a0F0F0B aBB0a0 2a0E 2E 2 35 +j1,+j2I0a0 1 2E1I0 1E11. 转子绕组开路时的电磁关系（3） 励磁电流n 计及铁耗时，Bd 滞后F0 一个小的角度。 Y 1 滞后 I 一个同样的角度。 0n 励磁电流 I可分解成两个分量： 0I= I+ II00a0rI0aI 有功分量，产生铁耗； 0aI 无功分量，产生B 。 0rd1 34 0I0r Y1E（2）感应电动势 定子漏磁通产生的漏磁感应电动势定子绕组漏磁通 F

15、 s 1漏磁电动势 E s1（随时间按正弦规律变化） n 漏磁路主要是空气，通常可认为是不饱和的（电流过大时除外）。 n 仍采用同步电机中处理 Es 的方法（用参数 Xs 表示 Es 与 I 的数量关系）。按规定的参考方向，有 E s 1 = -jI0 Xs 1Xs 1 定子一相绕组的漏电抗， Xs 1w1Ls 1，通常看作常数。 33 （2）感应电动势 气隙磁场（主磁通）产生的感应电动势（续）u 定、转子相电动势的关系+A1+A1,+j1+j2n 相位关系Bd+A2d E、E分别滞后产生它们 Ya a Y1210 02的磁链Y 1 、Y 2 90。E1 a0 E E滞后 E的电角度为a 。

16、2102（等于+A2 超前+A1的空间电角度a0 ） 改变转子位置（空间电角度a0） ，可改变 E 2 的相位 移相器。 32 （2）感应电动势 气隙磁场（主磁通）产生的感应电动势（续）u 定、转子相电动势的关系n 数量关系 E1 = 4.44 f1dp1F m , E2 = 4.44 f1dp2F m 一相基波感应电动势的有效值，与频率f1、一相有效匝数和每极磁通量Fm成正比； 电压变比 ke ：定、转子相电动势有效值之比。 31 k = E1 = N1kdp1eEN k22 dp2N2kN1k 电机学课件（电4）异步电机2. 转子堵转时的电磁关系（1） 基波磁动势 定子磁动势定子三相对称绕

17、组通以三相对称电流 1 ，产生合成基波旋转磁动势F1。= m1 4 2 N1I1 kn 幅值： F（m 为定子绕组相数）1dp112 2pn 转速： 取决于定子电流频率f1，为同步转速n1，电角速度为w1 。 n 转向： 取决于定子电流 I 1的相序（为逆时针）。 42第 726页14.1 三相异步电机转子不转时的电磁关系2. 转子堵转时的电磁关系 转子堵转UI1EA1转子三相绕组短路， 并将 11转子堵住不转， 定子三相 Z1 Y1绕组接对称交流电源。B1X1C1n 堵转时： 转速 n0转子相电压 U= 0U 2 = 022转子相电流 I 02定子相电流用 I表示 1 41 Y2C2X2B2

18、A2 a0I2E 2Z（5）电压方程式、相量图、等效电路 等效电路（续）定子一相的电压方程式为 U 1 = IZm + IZ1 = I(Z1 + Zm )000n 转子绕组开路的三相异步 I电动机，类似于二次绕组 0U 1E1开路的三相变压器。 n Zm（Rm、Xm）与主磁路饱和程度有关。 等效电路 40 （5）电压方程式、相量图、等效电路 等效电路n 为得到等效电路，需对 E做等效处理。 1n 把 E看作 I在阻抗上产生压降的形式。 10（依据：I F E，并有铁耗） 0m1n 按规定的参考方向，得：10 m其中， Zm = Rm + jX mRm 励磁电阻，是等效铁耗的参数； Xm 励磁电

19、抗，是对应于Fm 的参数； Zm 励磁阻抗。 39 E= -I Z（5）电压方程式、相量图、等效电路 相量图由相量图可见：异步电动机 U 1 jIXs 1 w总需要从电网吸收电感性（滞后）01无功功率，以产生气隙磁场。IR0 1-E1异步电动机气隙通常应尽可能小j0 I1 减小励磁电流 I01 提高功率因数 E1 38 1. 转子绕组开路时的电磁关系（5） 电压方程式、相量图、等效电路 定、转子一相电压方程式 U1 = -E1 - Es1 + I0 R1UI1E11= -E + I R + jI X 10 10 s 1= -E + I Z a10 1其中， Z1R1jXs 1U 2为定子一相绕

20、组的漏阻抗。 转子U 2 = E 2参考方向规定 37 0I 2 E2定子 电机学课件（电4）异步电机第 826页2. 转子堵转时的电磁关系（4）电磁关系总结，时空相矢量图U1 = -E + I (R1 + jXs 1 )1 1U 1I1 R1I FE= -jI X1s1s11 s 1E1 EF m1 = keE 2 E2I FE= -jI X2o 2s 22 s 2 I 2 R2E 2 = I (R + jX )2 2s 2 48 2. 转子堵转时的电磁关系（3） 电压方程式 定子一相电压方程式IU = -E - E + I RU11E111s 11 1E s 1 = -jI 1 Xs 1U

21、1 = -E + I (R + jX ) = -E + I Z11 1s 111 1 转子一相电压方程式U 2E 2 + E s 2 = IR22E s 2 = -jI 2 Xs 222 2s 22 2其中， Z2R2jXs 2 ， 为转子一相绕组的漏阻抗。 47 E= I(R + jX) = IZ a0I 2E22. 转子堵转时的电磁关系（2）磁通、感应电动势主磁通F m ：在定、转子相绕组中产生 E、E。 12磁通定子漏磁通F s1 ： 漏磁通在定子相绕组中产生漏磁电动势 E s1转子漏磁通F s 2 ： 在转子相绕组中产生漏磁电动势 E s 2将 E s 2 用 I在电抗上产生的电压降来

22、表示。 2按照规定的参考方向，有 Xs 2 ：转子一相绕组漏电抗，Xs 2w1Ls 2 ，通常视为常 数。 E s 2 = -jI Xs22（1）基波磁动势 磁动势的合成（续）将上式改写为定、转子磁动势平衡关系： F1F0(F2)即可将F1 看成由 2 个分量组成： F0 产生气隙磁通密度Bd 的励磁磁动势分量。与F0 相对应的定子电流为励磁电流 I0m1 4 2 N1I0与转子开路F0 = 2 2p kdp1时的不同 (F2) 与F2 幅值相等、方向相反的分量， 用于抵消F2 对Bd 的影响。 F2 影响F1 ，即 I 受 I 影响。 12 45 （1）基波磁动势 磁动势的合成n 转子基波磁

23、动势F2 与定子基波磁动势F1 转速和转向都相同， 在空间保持相对静止。 n F1 与F2 都作用于主磁路上，共同产生基波气隙磁通密度Bd ，起着励磁磁动势的作用。 n 仍用F0 表示此时的励磁磁动势即合成磁动势： F0 F1F2) 注意：此时F0 的性质虽然与转子绕组开路时的相同，但幅值和空间相位不同。44（1）基波磁动势 转子磁动势在 E 2 作用下，转子三相绕组中产生对称电流 I。 2因定、转子绕组的极对数相同，故转子三相对称电流 I 产生2 合成基波旋转磁动势F 。 2m 4 2 N In 幅值：F = 22 2 k（m 为转子绕组相数） 22 2pdp22n 转速： 取决于转子电流频

24、率 f2n1f1f2f1 ，故为同步转速n1 ，电角速度为w1 。 n 转向： 取决于 I的相序Bd 的转向（逆时针）， 2因此，E2与 I2 的相序为正序（A -B -C ）， 2 2 2所以，F2 逆时针旋转。 43 电机学课件（电4）异步电机第 926页（6）等效电路 转子绕组的折合（续）u 折合关系 电流F = m2 4 2 N2I2 k= m1 4 2 N1I2 k22 2pdp22 2pdp1其中，k 电流变比，= m1 kime2 54 k = m1N1kdp1im N k2 2 dp2m N kI = 2 2 dp2 I =1I（6）等效电路 转子绕组的折合（续）u 折合方法保

25、持F2 不变，用相数、有效匝数与定子绕组完全相同的等效转子绕组代替原来的转子绕组（极对数不变），即 m2 = m1 ，N2 = N1 ，kdp2 = kdp1 。u 折合关系折合后，转子相电动势为E2 ，相电流为 I ， 2漏阻抗为 Z2 = R2 + jXs 2 。 电动势 53 E = N1kdp1 E= k E2. 转子堵转时的电磁关系（6） 等效电路 转子绕组的折合u 为什么要折合定、转子绕组间没有电路上的直接联系， 为得到等效电路，需要对转子绕组进行折合。 u 折合的原则需保持定、转子间的电磁关系不变。 转子通过F2 影响定子侧 52 保持转子磁动势F2（幅值、空间相位）不变。 F2

26、与Bd 的夹角(90j2)（5）转子位置角的折合转子位置角折合后，+A1 +j1w1+A2 +j2在时空相矢量图上：FFI1n 定、转子的时轴、相 轴均重合；FI0 E1和E2 同相，都滞后BBd 90；Ij22 I和 F 重合。 22这使时空相矢量图和分析FE2得以简化。E1 51 2. 转子堵转时的电磁关系（5） 转子位置角的折合j = arctan Xs 2+A +j ,+jw 11 22R+A122F1n 从定子侧看， 不论转子在何a0F2 I1位置，F2 对气隙磁场的影响I都是一样的，与a 无关。F000IBn 从定子侧看，可将+A2视为与2j2+A 重合，即a 0 转子Fj2 a0

27、102位置角的折合。E 2 E1 50 F2与Bd 的夹角总是 90j2 电角度，与a0无关。（4）电磁关系总结，时空相矢量图时空相矢量图定子转子 w1+A1 +j1,+j2w1F+A2F11F2F2I1a0a0I1 I0 F0IIIB02j22j2j2 a0Fj2 a02EE 2E 2 E11 49 w1 电机学课件（电4）异步电机第 1026页14.1 三相异步电机转子不转时的电磁关系例题1 （教材练习题14-1-6） 一台三相、4极、50Hz的绕线转子异步电机，电压变比 ke10，转子不转时，转子每相电阻 R20.02，漏电抗 Xs 20.08 。当转子堵转、定子相电动势 E1200V时

28、，求转子的相电动势E2 、相电流I2 及功率因数cosj2 。 解：欲求相电动势和相电流，可能有两种途径： 等效电路或电压方程式； 变比。 题中已知E1和ke。转子不转时，在任何情况下，相电动势关系 E1ke E2 都成立，因此可由ke 求出E2 。 因转子参数已知，故可由转子电压方程式求出I2 。 60 （6）等效电路 等效电路，相量图R2jXs 2讨论： I0 I1I2 转子堵转的三相异步电 U1E= E 动机，类似于二次绕组12短路的三相变压器。 由于 Zm Z2 ， 因此转子堵转时， U 1 基本上被 Z1、Z2 分压，与转子绕组开路时相比， E1 、Fm 大幅降低， I0 很小。 X

29、s 1、Xs 2 都较小（一般约为0.060.12），R1 、R2 更小。 转子堵转时，要保证不出现过流，U1必须比较低（一般 U1 0.2）。 59 （6）等效电路 等效电路，相量图+A ,+A +j ,+j121 2时空相矢量图 U基本方程式相量图1w1F1等效电路 R2jXs 2 1II0I B12I RU1E= E 2 2 j212I2F2 jI X2 s2 58 jI X1 s 1I R1 1-EF21-I 2Ij1F0I 0E1 = 2E（6）等效电路 基本方程式对转子进行位置角折合、绕组折合后，转子堵转 时的基本方程式为（按规定的参考方向） U1 = -E + I (R + jX

30、 )11 1s 1E2 = I (R2 + jXs 2)2E1 = E2E1 = -I0 (Rm + jX m )I1 + I2 = I0 57 （6）等效电路 转子绕组的折合（续）u 折合后的定、转子电流关系+A1 +j1F1+A2 +j2F2在时空相矢量图上，I 、I、I -II1 02-I 21分别和F 、F 、F 重合；2102F1 = KI1 ，F0 = KI0 ，F2 = KI2FI00（其中，K = m1 4 2 N1kdp1 ） 2 2p因此，磁动势平衡关系 F1F0(F2) 可变换为电流平衡关系： I= I+ (-I ) 或 I+ I = I 。 102120 56 （6）等

31、效电路 转子绕组的折合（续）折合关系u E k EE 阻抗Z2= 2 = e 2 = keki 2 = ke kiZ2I 2 1 II2ki 2即 R2 = keki R2 , Xs 2 = keki Xs 2) 由折合关系可知，绕组折合后，转子阻抗角不变：j = arctan Xs 2 = arctan Xs 2 = j2R2R2 2功率关系不变例如： m1I 2 R2 = m2I 2R2 , m1I 2 Xs 2 = m2I 2 Xs 2 2222 55 电机学课件（电4）异步电机第 1126页1. 转差率（2）用转差率表示异步电机的三种运行状态发电机状态电动机状态电制动状态SSSn1n1

32、n1nTnTnTNNNn nn10n10nn10n0，n10 s000s11s1s 6614.2 三相异步电机转子旋转时的电磁关系1. 转差率（1）定义同步转速n1与转子转速n的差与同步转速n1的比值。用 s 表示： ) 注意：若令 n10，则当 n 与 n1 反向时，n 应取负值。转子转速 n 可表示为 n(1s) n1 65 s = n1 - nn1第14章 三相异步电机的运行原理14.2 三相异步电机转子旋转时的电磁关系异步电机转子绕组通常是IA1短路的（绕线转子异步电机转UE111子三相绕组还可在外部串入电 Z1 Y1阻后短路），定子三相绕组接B1X1C1对称交流电源。 异步电机以转速

33、 n 运行时： U=n nn12s2n 转子相电动势、相电流分别用E 2s 、I表示。 2s64n2 Y2CX2B2A200 I2s E2sZ14.1 三相异步电机转子不转时的电磁关系解题分析：（续）转子开路时，集电环电压是转子线电动势。不计转子绕组开路时定子绕组漏阻抗压降，意为在转子开路时的定子电压方程式中，不计IZ ，因此E U 。 0 111已知的转子开路相电动势 (260 / 3V) 是定子加额定电压时的值，其折合值是定子额定相电压。反过来看，它就是定子额定相电压折合到转子侧的值。 现 ke 未知，但已知转子参数，且 Z1 = Z2 即 Z1 = Z2 ,因此，可采用折合到转子侧的等效

34、电路计算。 题中未给出励磁阻抗。在额定电压下堵转时，定、转子电流很大，主磁通较低，故励磁电流可忽略。 6314.1 三相异步电机转子不转时的电磁关系例题2 （教材例14-1） 一台三相绕线转子异步电动机，转子绕组为Y联结， 当定子加额定电压、转子绕组开路时， 集电环电压为260V，转子每相漏阻抗为(0.06j0.2) ，不计转子绕组开路时定子绕组的漏阻抗压降。试求在下列两种情况下转子堵转时的转子相电流（设 Z1 = Z2 ）： （1） 定子加额定电压； （2） 定子加额定电压、转子每相串入0.2 电阻。 解题分析：已知条件中有转子参数和电压，欲求转子相电流， 可考虑用等效电路求解。 ) 注意：

35、不能直接用 E2 /|Z2| 求I2 。 62 14.1 三相异步电机转子不转时的电磁关系解：（续）转子相电动势 E = E1 = 200 = 20 V2k10e因转子堵转时E 2 = I(R + jX )2 2s 2所以，转子相电流为 I = E2 =20 = 242.5 A22222R2 + Xs 20.02 +0.08转子功率因数取决于转子一相绕组的漏阻抗，即 cosj =R2=0.02= 0.242522222R2 + Xs 20.02 + 0.08 61 电机学课件（电4）异步电机第 1226页（4）定、转子磁动势的合成将上式改写为定、转子磁动势平衡关系： F1F0 (F2)仍可将F

36、1看成由 2 个分量组成： F0 励磁分量。产生气隙磁通密度Bd ， 与F0相应的定子电流为励磁电流 I， 0F = m1 4 2 N1I0 k02 2pdp1 (F2) 负载分量。与F2幅值相等、方向相反， 用于抵消F2 对Bd 的影响。 表明F1（I1）随负载变化而变化722. 定、转子基波磁动势关系（4） 定、转子磁动势的合成n 在空间保持相对静止的F1与F2 ，共同产生基波气隙磁通密度Bd ，起励磁磁动势的作用。 n 仍用F0 表示此时的励磁磁动势，即合成磁动势， F1F2) 注意：与转子绕组开路、堵转时相比，转子旋转时F0 的性质相同，但幅值不等； F1 与F2 的幅值及其空间相位也

37、不同。 71 F02. 定、转子基波磁动势关系（3）定、转子磁动势的转速关系F1 相对定子的转速为同步转速 n1 。 F2 相对定子的转速为n1n2n sn1(1s)n1n1 即：F1、F2 都以同步转速n1相对定子同向旋转。n 一定，n K n L12n+n2不变) 对于异步电机，只要定、转子极对数相等，则在任何转速下都有这种相对静止的关系。70定、转子基波磁动势F1、F2 在空间保持相对静止。（2）转子磁动势 转速 取决于转子电流频率 f2f2 取决于Bd（或F1）相对转子的转速。转子静止时： Bd 相对转子的转速为n ，f = pn1 = f12601转子旋转时： Bd 相对转子的转速为

38、 (n1n)， p(n - n) pn n - nf =1= 1 1 = sf 转差频率26060n11因此，F 相对转子的转速为Bd2n = 60 f2 = s 60 f1 = sn2pp1 69 2. 定、转子基波磁动势关系（2） 转子磁动势转子以转差率s旋转时，转子三相对称电流为I。 2s 定、转子绕组的极对数相同， 故三相 I 2s 产生合成基波旋转磁动势F2 。 幅值F = m2 42 N2 I2s k（m 为转子绕组相数）22 2pdp22 转向 取决于转子电流I2 s 的相序 在电动机状态，0nn1， Bd 在转子绕组中产生的电动势和电流仍为正序，则F2 转向为逆时针。 6814

39、.2 三相异步电机转子旋转时的电磁关系2. 定、转子基波磁动势关系大小、相位与转子（1） 定子磁动势不转时的不同转子旋转时，定子电流仍用 I 表示。 1三相对称电流 I 产生合成基波旋转磁动势F1 。 1幅值： F = m14 2 N I 1 1 kn 1dp12 2pn 转向： 取决于 I的相序，为逆时针。 1n 转速： 取决于定子电流频率 f1 ；相对定子的转速为同步转速n1，电角速度为w1 。 67 电机学课件（电4）异步电机第 1326页5. 电磁关系总结，转子相矢量图（2）转子时空相矢量图（以电动机状态为例） w2j = Xs 2swarctanwa2R222180D + a + j

40、2180D + a + j2Ia 90D + j2sj2IR2I2s 2a 2s2sIR2s2jI 2s sX2s E2sYjI 2Xs s 2s2s ：主磁通在转子一相 绕组中产生的磁链 ) 不论Bd 相距A2 轴的空间电角度有多大，F2 总是滞后Bd 90j2 空间电角度。 78 2s90D + j2E 2s14.2 三相异步电机转子旋转时的电磁关系5. 电磁关系总结，转子相矢量图（1）电磁关系总结U1 = -E + I (R + jX )11 1s1 U 1I R1 1F= - jI Xs 1s 11F mF=- jI Xo 2s2s s 2s I R2s 2E 2s = I(R + j

41、X)2s 2s 2s 77 Es 1E1E 2sEo 2sI1 I2s 4. 转子电压方程式（3） 转子电阻 R2忽略趋肤效应，则 R2const。 （4） 转子功率因数角（阻抗角）j 2由转子一相电压方程式 E 2s = I(R + jX) 解得 2s2s 2sI= E 2s2sR + jX2s 2sj = arctan Xs 2s = arctan sXs 2 = arctan Xs 22R2R2R2s4. 转子电压方程式（2）漏电抗 Xs 2s电抗与频率成正比，因此 Xs 2s = 2f2Ls 2 = 2sf1Ls 2（Ls2为转子一相漏电感；不计趋肤效应时，是常数） Xs 2s = s

42、Xs 2) 注意：Xs 2是频率为f1（Ls 2不变）时的转子一相漏电抗。 异步电动机正常运行时，s 通常很小，Xs 2s Xs 2 。 75 转子一相漏电抗 Xs 2s 与转差率s 成正比。 14.2 三相异步电机转子旋转时的电磁关系4. 转子电压方程式E 2s + E s 2s2 = IR E 2s = I(R2 + jXs 2s )s 22s（1）电动势 E2sE2s = 4.44 f2 N2kdp2Fm = 4.44sf1N2kdp2F m E2s = sE2) 注意： E2 = 4.44 f1N2kdp2Fm = E2s / sE2 是在相同的Fm下，折合到频率f1的转子相电动势。

43、74转子旋转时, 转子相电动势E2s 与转差率s 成正比。前提：Fm 不变14.2 三相异步电机转子旋转时的电磁关系3. 感应电动势（1） 定子感应电动势F0Bd主磁通F m E（频率为f1） 1F1定子漏磁通F s1E s1 = -jI Xs1 （f ） 11（2） 转子感应电动势n Bd（ F m）在转子一相绕组中产生电动势 E 2s 。 n E 2s 的频率为 f2sf1 。 IF转子漏磁通FE= - jIX2s2s 2ss 2s2s s 2s（f2）（f2）（f2） 73 电机学课件（电4）异步电机第 1426页6. 等效电路（3） 基本方程式、相量图 基本方程式对转子进行频率折合（及位置角折合）、绕组折合后， 可列出转子旋转时的基本方程式（按参考方向）。 U1 = -E + I (R + jX )1 1 1s1E