电机学 教学课件 作者 赵莉华 曾成碧 ch9.ppt

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1、第九章三相异步电动机的运行原理及工作特性异步电机与变压器一样属于单边励磁的电机，转子边电流由感应产生。从电磁关系看，异步电机与变压器相似，其定子绕组相当于变压器的一次绕组，转子绕组相当于变压器的二次绕组。因此，可以把分析变压器的理论用到分析异步电机中来。异步电机三相定、转子绕组都是对称的，正常对称运行时，各相发生的电磁过程完全相同，在分析时可只讨论一相，如电动势方程、等效电路等，根据一相计算结果，再考虑相位后推广到其它两相。第一节转子不动时的异步电动机一般异步电动机转子总是旋转的，转子不动是它的

2、一种特殊情况，即电机处于堵转状态。此时，异步电动机的运行方式与变压器二次侧短路时的运行状态非常相似。其定子侧相当于变压器的一次侧，转子侧相当于变压器的二次侧，变压器的二次侧和异步电机的转子侧电动势、电流都是电磁感应产生的。其不同之处在于，异步电机三相合成磁动势为旋转磁动势，变压器为脉动磁动势；异步电机定、转子之间有气隙，空载励磁电流较大，而变压器一、二次绕组之间磁路无气隙，空载励磁电流较小；异步电机的绕组是分布绕组，而变压器的绕组为集中绕组。1、参考方向的规定图9－1三相绕线式异步电机参考方向规

3、定当三相异步电机定子绕组接交流电源时，其转子不动可分为转子绕组开路和转子堵转两种情况。转子绕组开路时，转子回路没有电流，不产生磁动势。此时，电机气隙中的磁动势只有定子磁动势，因此称其为励磁磁动势，相应的定子电流称为励磁电流。励磁磁动势2.转子绕组开路时异步电机的电磁关系(1).磁动势和磁通电机中合成基波旋转磁动势主磁通和定子漏磁通图9－2异步电机的主磁通和漏磁通通过气隙同时交链定子和转子绕组的磁通称为主磁通，不交链转子绕组只交链定子绕组的磁通称为定子绕组漏磁通。漏磁通主要有槽部漏磁通和端部漏磁通

4、。主磁通通过气隙，并同时交链定子和转子绕组，分别在其上感应电动势，异步电动机就是依靠主磁通实现定、转子之间能量传递的。漏磁通只与自身绕组交链，只起电压降作用，不传递能量。转子不动时，以频率交变的主磁通将在定、转子相绕组中感应同频率的感应电动势和，其有效值为：（2）感应电动势定、转子一相感应电动势有效值的比值，称为电动势比，用表示。与变压器类似，漏电动势可以用漏抗压降来表示，有：——定子每相绕组漏电抗，用简化符号表示，定子漏电抗主要有定子槽漏电抗和端部漏电抗。（3）电压平衡方程转子一相绕组的电压方

5、程为：定子一相绕组的电压方程为：三相异步电机转子绕组开路时，定子和转子都是静止的，电机内部的电磁关系与三相变压器空载运行时相似。图9－3三相异步电动机转子绕组开路时的电磁关系示意图图9－4转子绕组开路时三相异步电机等效电路(4)等效电路定子绕组中流过三相对称电流，建立旋转磁动势。该磁场同时切割定子和转子绕组，并感应电动势。因为转子绕组闭合，转子绕组中有电流流过，转子电流建立转子旋转磁动势。转子旋转磁动势的旋转方向与定子的旋转磁动势相同。3.转子绕组堵转时异步电机的电磁关系定、转子磁动势关系定子绕

6、组在外加电压和内部感应电动势共同作用下，流过电流；转子绕组在转子电动势作用下，流过电流，整个电机处于电磁平衡状态。转子不动时，转子感应电动势的频率，即转子感应电动势频率与定子电流频率相同。因此，转子旋转磁场的速度。可见，转子旋转磁动势和定子旋转磁动势在空间以同转向、同速度旋转，即二者相对静止。电压平衡方程漏电动势用漏抗压降来表示，有：定、转子回路电动势方程为：异步电机转子不动时，其定子电流和转子电流分别产生同转向、同转速的旋转磁动势和，二者在空间保持相对静止。只有和相对静止才能共同作用在一个磁路

7、上，建立所需要的旋转磁场，以实现机电能量转换。如果合成磁动势用表示，则可得到与变压器类似的磁动势平衡方程。磁动势平衡方程磁动势平衡方程，称为异步电机的电流变比；，为定子绕组电流的负载分量。讨论：定子电流有两个分量，一个是励磁分量，用以产生励磁磁动势，励磁电流的大小决定于感应电动势所需要的主磁通大小（）以及主磁路的磁阻。由于异步电机中主磁通两次穿过气隙，磁路磁阻大，所以需要的励磁电流也大，可达到额定电流的20％－60％，电机的容量越小，励磁电流分量所占的分量也大。定子电流的另一个分量是负载分量，，

8、它所产生的磁动势用来平衡转子磁动势，它与大小相等，方向相反，以抵消转子磁动势的作用，以维持建立主磁通所需要的磁动势。因此，转子电流增加，将引起定子电流增加。这些关系与变压器相似。折算方法是：将转子绕组相数为，匝数为，绕组系数为的实际绕组，折算到定子侧相数为，匝数为，绕组系数为的等效绕组。而折算前后转子绕组的电磁性能和平衡关系不变，即磁动势大小和相位不变。转子绕组的折算（1）电流的折算保持折算前后磁动势（2）电动势及电压的折算保持折算前后电磁功率不变，有：为电动势变比。（3）阻抗的折算折算前后绕组