异步电机的分析方法

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1、第12章异步电机的分析方法内容提要工作原理/等效电路/功率平衡转矩平衡/机械特性/工作特性 12-1异步电动机的工作原理异步电机最主要的运行方式是电动机运行。一、异步电动机是如何转动起来的？·异步电动机定子上有三相对称的交流绕组；（示意图，模型图）·三相对称交流绕组通过三相对称交流电流时，将在电机气隙空间产生旋转磁场；（动画1，动画2）·转子绕组的导体处于旋转磁场中（照片，鼠笼转子照片，示意图）切割磁力线，并产生感应电势。·转子导体通过端环自成闭路，从而产生感应电流。（鼠笼转子照片）·感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力。·电磁力作用在转子上将产生电磁转矩，并驱

2、动转子旋转。（动画）·根据以上电磁感应原理，异步电动机也叫感应电动机。二、转差，转差率（为什么叫异步电动机？）·切割磁力线是产生转子感应电流和电磁转矩的必要条件。·转子必须与旋转磁场保持一定的速度差，才可能切割磁力线。·旋转磁场的转速用n1表示，称为同步转速；转子的实际转速用n表示，转差Δn=n1-n。·转差率:s=(n1-n)/n1·转差率是异步电动机的一个基本变量，在分析异步电动机运行时有着重要的地位。o起动瞬间，n=0,s=1o理想空载时：n=n1,s=0o电动运行时,s在0~1之间。o转差率一般很小，如s=0.03。o制动运行时，电磁转矩方向与转速方向相

3、反，即n1与n反向，s>1o发电运行时，n高于同步转速n1,s<0.·根据转差率可以区分异步电动机运行状态：（看图1200-1）三、电势平衡方程式1、定子绕组电势平衡方程式·定子绕组接到交流电源上，与电源电压相平衡的电势（压降）包括：·主电势（感应电势）：o定子绕组通入三相对称交流电流时，将会产生旋转的主磁通，同时被定子绕组和转子绕组切割，并在其中产生感应电势。有效值：E1=4.44f1N1Φ1kw1·漏磁电势（漏抗压降）o定子漏磁通：仅与定子绕组相匝链。o漏抗压将：E1σ=-jI1X1σ·电阻压降：R1I1·方程式：U1=-E1+(R1+jX1σ)I1=-E1

4、+Z1I12、转子绕组的电势及电流·转子绕组的感应电势o转子绕组切割主磁通的转速§主磁通以同步速度n1旋转§转子以转速n旋转§转子绕组导体切割主磁通的相对转速为(n1-n)=sn1o频率：§公式：f2=psn1/60=sf1§结论：由于s很小，转子感应电势频率很低。0.5-3Hzo有效值§公式：E2s=4.44sf1N2Φ1kw2=sE2§感应电势与转差率正比。§对绕线式异步电机，转子绕组每相串联匝数，相数计算方法同定子绕组的计算。§对笼型转子来说，由于每个导条中电流相位均不一样，所以，1根导条即为1相，可见相数=导条数=转子槽数；每相串联匝数为半匝即1/2。§

5、注意转子不动时（s=1)时的感应电势与转子旋转时感应电势的关系。·转子绕组的阻抗o闭合的转子绕组中有电流流过。同样会产生漏磁电抗压降。o漏抗公式：X2σs=2πf2L2σ=2πsf1L2σ=sX2σo漏抗也与转差率正比。转速越高，漏抗越小。o计入转子电阻后：Z2σs=R2+jX2σs·转子绕组中的电流o转子绕组短路，转子电压为0，感应电势全部加在转子阻抗上o转子回路方程：E2s=I2Z2σso转子电流：I2=E2s/Z2σs=sE2/(R2+jsX2σ)I2=sE2/sqrt(R22+(sX2σ)2)o讨论:转子电流随s的变化。(1200-2)四、异步电动机的磁

6、势平衡1、定子绕组的磁势·有效值：F1=m1/2(0.9*N1I1kw1/p)·转速：n1=60f1/p2、转子绕组磁势·有效值：F2=m2/2(0.9*N2I2kw2/p)·转速：o转子电流的频率f2=sf1o转子电流产生的旋转磁势的相对于转子的转速：n2=60f2/p=s60f1/p=sn1o转子磁势的绝对转速n2+n=sn1+n=n1·结论：转子绕组的磁势与定子绕组的磁势转速相同，在空间相对静止。3、磁势平衡方程式·激磁电流Im和激磁磁势Fmo产生主磁通Φ1所需要的电流称为激磁电流Im；对应的磁势称为激磁磁势：F1=m1/2(0.9*N1Imkw1/p)·

7、激磁磁势近似不变o由电势方程式：U1=-E1+(R1+jX1σ)I1=-E1+Z1σI1电源电压不变，阻抗压降很小，电势近似不变；o由公式：E1=4.44f1N1Φ1kw1，Φ1近似不变；o可见，激磁磁势和激磁电流几乎不变。·空载运行时，激磁磁势全部由定子磁势F0提供，即：F0=Fm·负载运行时，转子绕组中有电流I2流过，产生一个同步旋转磁势F2，为了保持Fm不变，定子磁势F1除了提供激磁磁势Fm外，还必须抵消转子磁势Fm的影响，即：F1=F1F+Fm=(-F2+Fm)·异步电动机的磁势平衡方程：oF1+F2=Fmm1/2(0.9*N1I1kw1/p)+m2/2

8、(0.9*N2I2kw2