电机与拖动基础第七章 异步电动机原理(第二部分)

7.3三相异步电动机转子堵转时的电磁关系1.磁通势定子接额定电压，转子三相绕组短路，转子堵住不转。转子绕组线电压为零，相电压也为零，即U2＝0。转子绕组感应电动势不为零，在转子三相绕组里产生三相对称电流，每相电流的有效值用I2表示。7.3.1磁通势与磁通1U1I1EA1B1C12I2EA2B2C22E17.3.1磁通势与磁通三相对称的转子绕组里流过三相对称电流产生转子空间旋转磁通势：1）幅值：2）转向：转子绕组感应电动势及电流的相序为A2→B2→C2，逆时针方向旋转+A2→+B2→+C2。3）转速（相对于转子绕组）：222234222dpNkFIp21216060ffnnpp2F2=2f2=2pn2/60=1(rad/s)。22I2EA2B2C22F转子边A2相绕组里的电流达正最大值时，此时转子旋转磁通势应转到A2相绕组的轴线处。4）瞬间位置2I2F当异步电机转子绕组短路时，定子边电流不再是，用表示。由定子电流产生的气隙空间旋转磁通势用表示，叫定子旋转磁通势。定子旋转磁通势的特点:（1）幅值相对于定子绕组的角频率为，用转速表示为。（2）转向沿逆时针方向旋转。0I1I1I1F1F11n111134222dpNkFIp（3）转速7.3.1磁通势与磁通3转子绕组短路的三相异步电机，作用在磁路上的磁通势有两个：一为定子旋转磁通势；一为转子旋转磁通势。它们的旋转方向相同，转速相等，只是一个在前一个在后，称为同步旋转。按矢量的关系加起来，得到合成的磁通势仍用表示，即1F2F0F120FFF47.3.1磁通势与磁通102(-)FFF转子绕组短路后，气隙里的主磁通Φ1是由定、转子旋转磁通势共同产生的。7.3.1磁通势与磁通2.漏磁通•定子绕组中有电流I1，要产生漏磁通，表现的电抗为X1，由于漏磁路是线性的，X1是常数。•转子绕组中有电流I2时，也要产生漏磁通，表现的电抗为X2，一般情况下也是常数。57.3.2定、转子回路方程•转子绕组一相的回路电压方程：2222222ZIE)jXR(IE0Z2=R2+jX2为转子绕组的漏阻抗。转子相电流I2为：2222222222jEEIeRjXRX2：转子绕组回路的功率因数角2I2EA2B2C2•定子回路的电压方程式)jXR(IEU111111U1I1EA1B1C12U6222arctanXR2sER2：转子绕组每相的电阻。R2：定子绕组每相的电阻。7.3.3转子绕组的折合•假设把实际转子换成一个新转子，新转子每相串联匝数以及绕组系数都分别和定子的一样（三相、N1、kdp1）。新转子每相：E2’、I2’、Z2’=R2’+jX2’，但不变。021FFF112211212034242342222222dpdpdpNkNkNkmIIIppp2F120III8221122242342'2222dpdpNkNkmIIpp111111120342342342'222222dpdpdpNkNkNkIIIppp7.3.3转子绕组的折合222222111'3dpdpiNkmIIINkk1dp12ie222dp223NkI3kkI'mNkm•把异步电动机转子绕组的实际相数m2、匝数N2和绕组系数kdp2看成和定子的相数3、匝数N1和绕组系数kdp1完全一样的办法，称为转子绕组向定子绕组折合。2'I称为转子折合电流。221122242342'2222dpdpNkNkmIIpp9•电流变比7.3.3转子绕组的折合•折合前后漏阻抗的关系2ei22ei2R'kkR,X'kkX1022222222222''''()'eeieiikEEEZRjXkkkkRjXIIIkei22222ei2kkXX'φ'arctanarctanφR'kkR折合前后阻抗角不变：21111124.44dpeEfNkEkE22220''('')EIRjX转子回路的电压方程式：22220()EIRjX7.3.3转子绕组的折合折合前后的功率折合前后无功功率22222222222223''33eeiiikIIRkkRIRmIRkk22222222222223''33eeiiikIIXkkXIXmIXkk23iekkm铜损耗（有功功率）：117.3.4基本方程式、等效电路、相量图电动机转子不转、转子绕组短路时的五个基本方程式1111110121202222()()''''('')mmUEIRjXEIRjXEEIIIEIRjX1U1I12EEjX1R1RmjXm0I2I2R2jX12•转子堵转、转子绕组短路时的等效电路•相量图13电动机转子不转而转子绕组短路的电磁关系7.4转子旋转时的电磁关系同步转速n1和电动机转子转速n二者之差与同步转速n1的比值叫做转差率(也叫转差或者滑差)，用s表示：11nnns•正常运行的异步电动机，转子转速n接近同步转速n1，转差率很小，一般s=0.01~0.05。7.4.1转差率s的大小能反映电动机转子的转速。n=n1，s=0；nn1，s0,电动机转子的转向与旋转磁场的转向相反时，s1。147.4.2转子电动势转子恒速n旋转时，转子回路的电压方程式：)jXR(IEs22s2s2：转子转速为n时，转子绕组的相电动势；：转子的相电流；X2s：转子转速为n时，转子绕组一相的漏电抗；R2：转子一相绕组的电阻。2sI2sE转子绕组的感应电动势、电流和漏电抗的频率（转子频率）f2异步电动机运行时，转子的转向与气隙旋转磁密的转向一致，它们之间的相对转速为n2＝n1－nsfnnn60pn60)nn(p60pnf1111122转子频率f2也叫转差频率，约为：0.5~2.5Hz2sI2sEA2B2C22U15212dp2112dp22s2sEkNsf44.4kNf44.4E转子漏电抗X2s：正常运行时X2sX2。7.4.2转子电动势转子旋转时转子绕组中感应电动势X2s=sX216E2转子不转时转子绕组中感应电动势X2转子不转时转子绕组中感应电动势7.4.3定、转子磁通势及磁通势关系1.定子磁通势：假设它相对于定子绕组以同步转速n1逆时针旋转2.转子磁通势1）幅值：2）转向：3）转速（相对于转子绕组）：222234222dpsNkFIp1F2F17n2=60f2/p(r/min)。7.4.3定、转子磁通势及磁通势关系从定子绕组来看定、转子旋转磁通势与1）幅值：与前面分析的一样。2）转向：3）转速：相对于定子绕组的转速为n1。相对于转子的转速为n2，相对于定子绕组的转速为n2+n•与以同步转速一道旋转，可以按矢量相加，合成的总磁通势：021FFF3.合成磁通势1F2F1F2F2F18====2112160f60sf60fnssnppp-+=+=+=121111nnnnsnnnnnn1F2F二者相对定子绕组作逆时针方向旋转。1920