东北电力大学电机学讲义第10章.ppt

第10章 三相异步电动机的运行分析,三相异步电机的定子和转子之间只有磁的耦合，没有电的直接联系，它是靠电磁感应作用，实现定、转子之间的能量传递的。异步电机与变压器内部的电磁关系是相通的。所以，借助变压器的基本工作原理来研究异步电机是合理而且有效的。分析变压器内部电磁关系的三种基本方法也同样适用于异步电动机。,10.1 转子不转时的异步电动机,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。,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。,1、励磁磁动势,一、转子绕组开路时的三相异步电动机,2、主磁通和定子漏磁通,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。,3、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。,4、等效电路,图101 转子绕组开路时异步电机等效电路,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。,二、转子绕组短路且堵转时的异步电机,1、转子堵转时物理情况,图102 转子堵转时的定、转子电路,图103三相异步电机转子堵转时的电磁关系示意图,2、电压平衡方程式,3、磁动势平衡方程式,4、转子绕组的折算,(1)转子电流的折算,(2)转子电动势的折算,(3)转子每相阻抗的折算,同理可得：,10.2 转子旋转时三相异步电机的运行,一、转子旋转时的物理情况,图104三相异步电机转子旋转时的电磁关系示意图,二、转子绕组的各电磁量,1.转子绕组电动势频率,2.转子绕组感应电动势,3.转子绕组漏抗,4.转子绕组的电流,5.转子绕组功率因数,三、磁动势平衡关系,1.定子磁动势,2.转子磁动势,3.磁动势平衡方程式,四、电压平衡方程式,图105 频率折算的等效电路(a)频率折算前异步电机等效电路；(b)频率折算后异步电机等效电路,五、频率的折算,六、异步电机的等效电路,1.“T”型等效电路,图106 异步电机“T”型等效电路,2.“”型等效电路,图107 异步电机的“”型等效电路,3.简化等效电路,图108 异步电机的简化等效电路,七、异步电机的相量图,利用异步电动机等效电路计算时，需要知道电动机的参数，与变压器类似，异步电动机的参数也可以通过空载试验和短路试验得到。,10.3 三相异步电动机的参数测定,一、空载试验,利用异步电动机的空载试验可以测量励磁参数，包括励磁电阻、励磁电抗和励磁阻抗，以及铁耗和机械损耗。,图1010 异步电动机的空载特性,图1011 曲线,参数计算：,利用异步电动机的短路试验可以测量电机的短路阻抗、短路电阻、短路电抗，还可以确定起动转矩与起动电流。,二、短路试验,图1012 异步电动机的短路特性,参数计算：,10.4 鼠笼转子参数,一、转子的极数,鼠笼转子的极对数和定子的磁极对数相等。,二、转子的相数,如果转子导条数 不能被极对数 整除，则转子相数,如果转子导条数 能被极对数整除，则转子相数,转子各相之间的相位角为:,三、转子每相匝数及绕组系数,四、导条及端环中电流,五、转子参数,