相异步电动机的运行原理.ppt

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1、第十九章三相异步电动机的运行原理教学要求：1、掌握三相异步电动机转子不转、转子绕组开路时的电磁关系2、掌握三相异步电动机转子堵转时的电磁关系3、掌握三相异步电动机转子旋转时的电磁关系分析异步电动机的运行原理，在方法上类似于变压器的分析方法，因此在学习过程中要注意电磁关系上和变压器的有何异同；在下面的分析过程中由简至繁：先分析异步电动机转子绕组开路时的电磁关系，再分析转子堵转时的，最后分析转子旋转时的电磁关系。在分析中我们讨论绕线型异步电动机，最后说明鼠笼型异步电动机的一些不同特点。一、规定正方向1.定转子电动势、电流正方向：首进尾

2、出；2.定子电压正方向：首端指向末端（电动机惯例）；3.转子电压正方向：末端指向首端（发电机惯例）；4.定转子绕组轴线与电流正方向成右手关系；5.电流为正序，旋转磁场方向为逆时针方向；6.磁动势，磁通正方向：由定子指向转子；7.假设转子位置超前定子位置任意电角度（）。第一节三相异步电动机转子不转、转子绕组开路时的电磁关系二、转子绕组开路时的基本电磁关系定子绕组接三相对称电源上，转子绕组开路，相当于变压器空载运行。说明：上图中Es1为定子绕组感应的漏电动势，X1为定子绕组漏电抗，其物理意义和分析方法类同于变压器中对漏电动势和漏电抗。

3、三、各电磁量之间的关系1．与之间的关系幅值：转向：由电流相序决定，为逆时针旋转；转速：为同步转速在时空相矢图中，由于定子轴线+A1和时间轴+j1重合，因此F0与I0也重合。2．与之间的关系假设电动机气隙均匀，基波旋转磁动势产生空间正弦分布的气隙磁通密度，在忽略铁心损耗情况下，与同相位，如图所示。横穿定子槽交链定子绕组端部定子的槽漏磁通和端部漏磁通，只交链定子绕组，与转子绕组没有互感作用，不传递能量。3．主磁通与定子漏磁通定子漏磁通气隙中每极主磁通量可以表示为：其中：为气隙平均磁密；为定子的极距；为电机轴向有效长度主磁通在定转子绕组

4、中引起的磁链用，表示，这样容易求得和定转子绕组交链的最大磁链。定子一相磁链最大值：转子一相磁链最大值：由于定转子静止，同步速旋转的气隙磁密引起的和定转子绕组交链的磁链幅值随时间是正弦变化的，我们以上图中电流的瞬时位置作为时间的起点，可得定转子A相磁链的时间表达式：用相量表示为，。可以看出转子磁链在时间相位上落后于定子磁链一个电角度，这是由于转子位置（+A2）在空间上超前于定子位置（+A1）一个电角度。具体相位关系见下图：4．感应电动势、（1）（2）的大小和相位：用有效值表示：在时间相位上落后于定子磁链一个90o角。（3）的大小和相

5、位：用有效值表示：在时间相位上落后于定子磁链一个90o角。根据前面分析可得：定转子感应电动势有效值的比值为：（4）和之间的关系ke称为异步电动机的电压变比。在相位关系上：落后于时间电角度，即：5．励磁电流和分析变压器空载运行时一样，转子开路时异步电动机的定子电流实质就是励磁电流。由于铁耗的存在，定子电流和定子磁链就不同相位了，定子电流在时间相位上超前于定子磁链一个很小的铁耗角。四．电压方程式和等效电路第二节三相异步电动机转子堵转时的电磁关系三相异步电动机的堵转运行状态类同于变压器的短路运行。同步速旋转的气隙磁场切割转子绕组，在绕组

6、中感应电动势，产生转子电流其频率为：，相序和定子电流相序一样。一、漏磁通变压器：脉动磁通，φm表示振幅；原、副绕组静止，磁通幅值按正弦变化，产生感应电势。定子电流产生的漏磁通，表现的漏电抗为；转子电流产生的漏磁通，表现的漏电抗为；一般情况虾，定、转子漏电抗均为常数。主磁通：异步电机：旋转磁通，沿气隙按正弦分布且以同步速旋转；主磁通与转子有相对运动，（磁通幅值不变化），转子中交链磁链变化，产生感应电势。二、转子回路电压方程转子绕组回路的功率因数角幅值：转向：由电流相序决定，为逆时针旋转；转速：为同步转速瞬间位置：三、转子磁动势在时空

7、相矢图中，由于定子轴线+A1和时间轴+j1重合，因此F1与I1重合；但转子轴线＋A2和时间轴＋j2不重合，所以F2与I2不重合。对时空相矢图进一步分析得到重要结论：和不重合，相差了任意一个角，但是和气隙磁密之间的夹角为与大小无关。也就是说，不管转子位置如何，转子磁动势和气隙合成磁密之间夹角总等于，转子磁动势对气隙合成磁密的影响不会改变。四、定子磁动势和励磁磁动势抵消转子磁动势产生主磁通的励磁磁动势五、转子位置角的折合由于异步电动机定转子之间只存在电磁感应关系，仅有磁动势之间的联系，或者说转子对定子的影响是通过转子磁动势产生的，前面

8、分析知道，转子的位置变化是不会影响磁动势对气隙磁密的关系，那么我们人为地把定转子轴线＋A1和＋A2重合在一起，且都和时间轴＋j1、＋j2重合，不会影响电机运行的本质。这样的处理方法称作为“转子位置角的折合”。这样处理后和重合了，如下图所示：六、转子