电机原理与电力拖动 教学课件 作者 范国伟 第5章 三相异步电动机原理.ppt

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1、第5章交流电机绕组电动势与磁通势交流电机包括：同步电机和异步电机定子绕组－三相交流绕组交流电机基础定子磁场－旋转磁场定子感应电势－三相绕组的感应电势5－1交流电机的定子绕组要求：①绕组通入正弦电流所产生的旋转磁场，其极对数应符合要求；②三相绕组要对称（互相空间相差1200电角度）；③用料少、简单、可靠。直流电机从结构上能辨别为几级电机（数主磁极数），而交流电机的磁极则决定于绕组的按和电流的方向。一、三相单层绕组名词解释：电角度＝机械角度×极对数例：一台电机定子槽数Z＝24，极对数p＝2，相数m＝3；试画出单层绕组。①画出24个槽

2、；②计算极距③计算每极每组槽数槽距角线圈组数＝p每极下同一组线圈联在一起称线圈组最大并联支路数＝pτ三相单层绕组示意三相双层绕组示意①②③同前④取y1＝5（y<τ短节距）获力虽小，可消除谐波5－2定子磁势及磁场单相绕组的磁势：整距线圈通入电流产生磁场如右图，若忽略铁心磁阻的影响，气隙磁势为：气隙磁势的发布曲线如右下图：若则单相绕组的磁势表明：①该矩形波磁势的大小随时间按正弦函数规律变化；②而气隙磁势的轴线和波结在空间位置（0及A,X处）是固定的，故称之脉动磁势。矩形脉动磁势的分解矩形波为基波和一系列奇次的高次谐波单相绕组的基波磁

3、势若只考虑基波分量的磁势，磁密在空间发布就不是各点相等了，而在空间按正弦规律分布；∴一个整距线圈的基波磁势是脉动磁势，既是时间t的函数；又是空间位置x的函数。写成：绕组系数kw＝短距系数ky·分布系数kq三相绕组的基波磁势的合成取A相绕组轴线处为空间坐标原点；α正方向为正相序（ABC）的方向。三相合成磁势为：行波方程行波方程说明：分析：①性质－－为旋转磁势；②转速－－；③转向－－由电流领先相向滞后相旋转。若想反向旋转，可任意调换其中的二相；n0－－对于交流电机称为同步转速；磁势中的高次谐波①采用三相绕组的Y△接法消除三次谐波；5

4、次谐波的消除②采用短距绕组的方法消除5次谐波；7以上谐波的削弱采用分布绕组的方法削弱7次以上的高次谐波分量。使各相磁势在空间的分布曲线接近正弦。5－3三相绕组的感应电势绕组的感应电势：有效值：5-4三相异步电动机的等值电路转差n0-n的存在是异步电动机运行的必要条件。我们将转差表示为同步转速的百分值，称为转差率，用s表示。异步电动机的工作原理决定了它的转速一般低于同步转速。如果异步电动机的转子转速达到同步转速，则旋转磁场与转子导条之间不再有相对运动，因而不可能在导条内感应产生电动势，也不会产生电磁转矩来拖动机械负载。——同步转速

5、——转子异步转速三相异步电动机的转速与运行状态一、转子静止时----①转子开路定子的旋转磁场以同步转速n1切割绕组产生E1和E2电势比与分析变压器空载运行时一样，称I10为励磁电流但二者是有区别的：一是磁动势表现形式不一样二是磁路不一样变压器是交变励磁磁动势异步电动机是旋转磁动势变压器的磁路全是硅钢片，磁阻很小；异步电动机的定、转子气隙使磁阻要大得多。一、转子静止时----②转子堵转与前不同，出现I2→转子磁动势F2，由于转子不转E2的频率f2与定子f1频率相同；定子电流I1＝I10＋（－I2/ki）电流比按变压器分析方法I1U

6、1r1•r2’x2’rmxmx1二、转子旋转后(带负载)变化最大的是转子电路！①转子电动势频率②转子电动势③转子绕组漏电抗三、三相异步电动机的实际电路实际电路－－定、转子回路为两个不同频率的交流正弦电路，没有办法直接分析和计算。因此，首先要设法统一这两个电路的频率－－称为频率的归一化处理（频率折算）。异步电机中，由于转子是旋转的，随着转速不同，转子电动势的频率是不同的，这为问题的分析带来了麻烦，因此需要将不同的转速变换到一个特定的转速下研究问题。旋转时异步电动机的电路①频率归算频率归算——保持整个电磁系统的电磁性能不变，把一种频

7、率的参数和物理量换算成另一种频率的参数和物理量。在这里，就是用一个具有定子频率而等效于转子的电路去代换实际转子电路。所谓“等效”是指：1）进行代换后，转子电路对定子电路的电磁效应不变。2）等效的转子电路的电磁性能（有功功率、无功功率、铜耗等）必须和实际转子电路一样。下面考虑两种转子电路（1）静止；（2）以转差率s旋转的转子；以转差率s旋转的转子静止转子电路中电流从旋转磁动势幅值的计算公式中可以看出，若保持两者电流幅值相等，则可以使两者产生的旋转磁动势幅值为相等。转子电阻的变化转子真实电阻为r2，但在等效静止转子中电阻为r2/s，

8、出现了一个附加电阻。附加电阻上产生的功耗，实质上表征了异步电动机的机械功率相当变压器模型②绕组折算－－电流的折算经过频率归算以后，异步电机变成了变压器模型。后面的处理过程与变压器的处理过程完全一致，只是需要注意要在转子产生的磁场中要考虑三相的合成磁场。用一个假想