空载负载

1− s r2 s
n=0
（二）绕组的折算 目的： 目的：推导等值电路 原则：定子各物理量及电机的电磁本质不发生改变。 原则：定子各物理量及电机的电磁本质不发生改变。及折算前 后的转子完全等效。 后的转子完全等效。 方法： 方法：用一个相数为 m 有效匝数为 N1Kw1 的转子代替原来相 1 的转子。 数为 m 有效匝数为N2 Kw2 的转子。 2 折算关系 1、电流的折算关系 、 原则： 原则：折算前后转子磁动势不变
异步电动机定子接额定电压、额定频率的三相对称电源， 异步电动机定子接额定电压、额定频率的三相对称电源，轴上 不带任何机械负载，转子空转的运行状态，称为空载运行。 不带任何机械负载，转子空转的运行状态，称为空载运行。
一、空载时的物理过程
n1
Y
A
n00 n
Z B
N
C X
S
定子旋转磁场以同步速度 n1切割定子绕组； 切割定子绕组； 以速度n 0切割转子绕 以速度n1 - n0 ≈0切割转子绕 组； 旋转磁场在定子绕组中产生 感应电势; 感应电势 定子漏磁场在定子绕组中产 生漏电势； 生漏电势； 定子电流在绕组中产生电阻 压降。 压降。 转子绕组中感应电势为零。 转子绕组中感应电势为零。
1）主磁通Φm ：气隙磁场中同时交链定、转子磁场的磁通 ）主磁通Φ 气隙磁场中同时交链定、 称为主磁通。 称为主磁通。 其作用是：定转子间能量传递的载体或媒介。 其作用是：定转子间能量传递的载体或媒介。 2）感应电动势E1 ）感应电动势 大小： 大小：
& & E1 = − j4.44 f1NKw1Φm
2 1
例：画出空载、负载、异步电动机起动瞬间的等值电 路。
r1
& U1 & I1
x1
& E1
& I0 & E′
2
x′ 2
&′ I2
′ r2
1− s ′ r2 s
本节主要内容： 本节主要内容：
一、空载运行的物理情况 二、电磁关系
1.转子磁场 转子磁场 2.转子侧感应电动势的频率 转子侧感应电动势的频率 3.磁动势方程 磁动势方程 4.电势方程式 电势方程式
S
3.极数 极数 同定子磁场极数
N N S S N S N S N S
S
N
（二）转子侧感应电动势频率
∆np n1 − n n1 p = f2 = × = sf1 60 n1 60
（三）磁动势方程
v v v v F +F = F = F 1 2 m 0
即：
v v v F = F + (−F2 ) 1 0
如图示转子一相电路： 如图示转子一相电路：
n≠0 f2
r2
x
2
2
& E
& I
2
+P Ω
r2
对应的转子一相电路如图示
x
20
2
n=0 & E20 f1
& I
1− s r2 s
可见， 可见，静止的转子电路串 入一个附加电阻 1− s r2，反映 转动轴上的机械功率，即实现了频率的折算。 转动轴上的机械功率，即实现了频率的折算。
解：空载 转子电路基本呈电阻性，转子电路功率因数值 较高。故定子的功率因数值较高。
起动瞬间：
s =1
r1
& I1
转子侧短路
x1
& E1
& Im & E′
2
x′ 2
&′ I2
′ r2
& U1
′ I2 =
′ E2 r′ + x′
2 2 2 2
↑
I1 ↑
′ x′ > r2 2
cosϕ2 ↓
2.主磁通Φm及其感应电势 1 主磁通Φ 及其感应电势E 主磁通
N1Kw1 I0 大小： 大小： F =1.35 0 P
转向： 转向： 取决于通入的三相绕组中的电流的相序 转速： 转速： n1=60f1/p，f1为电源频率 ，
p′ = mI′ r′ = m I r = p
2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 20 2 2 20
2
′ Q = mI′ x′ = m I x = Q
2
故：
m NK r′ = m N K m NK x′ = m N K
1 1 2 2 2 1 1 20 2 2
m N & m N & m N & ×0.9K I = ×0.9K I + ×0.9K I 2 P 2 P 2 P
1 1 1 1 2 2 w1 0 w1 1 w2
2
整理得： 整理得：
& + mN K I mN K
2 2 1 1 1
w2
& & I =I
2
0
w 1
即： 或：
& + 1 I =I & & I1 2 0 Ki
& & = −E1 + I1(r + jx1) 1 & & = −E + I z
1 1 1
& E1 = 4.44 f1kw1N2Φm
2.转子绕组的电势方程 转子绕组的电势方程
& & & & E2 = − j4.44 f2Kw2 N2Φm = − j4.44sf1Kw2 N2Φm = sE20
式中： 式中：
三、等值电路
1.频率折算 频率折算 2.绕组折算 绕组折算
1− s n ≈ n1 s ≈ 0 ′ r2 →∞ I2 ≈ 0 s I1 ≈ I0 cosϕ1 ↓ ′ sN ≈ 0.01~ 0.06 r2 = (17 ~100)r′ 2 负载： s ′ E2 I2 = ↑ I ↑ r2 ′ 2 1 ′ >> x2σ ′ r2 2 s + x2σ s
转子绕组的电阻压降
r2
x
2
& & U =I r
r2
2 2
& E
& I
2
2
一相回路如图所示： 一相回路如图所示： 故有： 故有：
& & E = I (r + jx )
2 2 2 2
Ω
综合上述分析得： 综合上述分析得：
r 1
& U1
x
1
n
x
& E
2
2
r2
& I
2
& I1 m f NK
1 1 1
& E1
w1
m f NK
2 2 2
+P Ω
w2
r 1
& U1
x
1
n
x
& E
2
2
r2
& I
2
& I1 m f NK
1 1 1
& E1
w1
m f NK
2 2 2
+P Ω
w2
r 1
& U1
& I1
x1
& E1
& Φm
x20 r2
& E20
& I2
f1m2 N2 KW2
R2
f1m N1KW1 1
n=0
r 1
& U1
& & 转子不转（ ） E20 = − j4.44 f1N2Kw2Φm 转子不转（S=1）时转子每
相感应电动势。 相感应电动势。
& & E2σ = − jI2 x2
式中： 式中：
x = 2πf L = s2πf L = sx
2 2 2 1 2
20
x2 是转子旋转时的漏电抗
x20 是转子静止时的漏电抗
空载时的物理过程如下： 空载时的物理过程如下：
& I0r
& & U1 → I0 → F 0
& & Φ σ →E σ 1 1 & & Φ →E
m 1
& E2 ≈ 0
其特点是： 其特点是：
△n=n1-n0≈0
,s ≈0, I2≈0
第二节 三相异步电动机负载运行
异步电动机定子接额定电压、额定频率的三相对称电源， 异步电动机定子接额定电压、额定频率的三相对称电源， 电动机轴上带上机械负载转动，称为~。 电动机轴上带上机械负载转动，称为 。
v m 2 2 NK m 2 2NK & v & F′ = I′ = I =F 2 π P 2 π P
1 1 w1 2 2 w2 2 2 2
2
故：
&′ = m N K I = 1 I & & I mN K K
2 2 w2 2 2 1 1 w1 i
2
2.电势的折算 电势的折算
E′ = 4.44 f Φ N K
n
Z B
N
C X
旋转磁场以速度 n1切割定 子绕组； 子绕组；
S
其物理过程如下： 其物理过程如下：
& I1r 1
& & U1 →I1 →F 1
& I2 → F2
& & & Φ1σ → E σ = − jIx1 1 & E1 & Fm → Φm & E
f1
2
& & & Φ2σ → E2σ = − jIx2
x1
& I1
& E1
& Φm
′ ′ x20 r2
&′ E20
&′ I2
f1m N1KW1 1
′ R2
f1m N1KW1 1
n=0
三、负载运行的等效电路和相量图
（一）频率的折算
目的：推导等值电路 原则：定子各物理量及电机的电磁本质不发生改变。 及折算前后的转子完全等效。
的转子， 方法：将频率为 f2 的转子，换算为频率为 f1 的转子，即用静止 的转子代替实际转动的转子。 的转子代替实际转动的转子。
w1
w2
w1
w2
r = KK r x = KK x
2 i e 2 2 20 i e
2
20
（三）异步电动机等效电路
1、异步电动机的T型等值电路 、异步电动机的 型等值电路
r1
& U1 & I1
x
1
x′
20
′ r2
&′ I2
1− s ′ r2 s
& E1
& E′
& I0
20
f1
2
& & & Φ2σ → E2σ = − jIx2
& I2r2
f2
r 1
& U1
x
1
n
x
& E
2
2
r2
& I
2
& I1 m f NK
1 1 1
& E1
w1
m f NK
2 2 2
+P Ω
w2
r 1
& U1
& I1
x1
& E1
& Φm
x20 r2
& E20
& I2
f1m2 N2 KW2
f1m N1KW1 1
20 1 m 1 20 1 m 2
w1
E = 4.44 f Φ N K
故：
w2
NK E′ = E =KE NK 式中： 式中： N1Kw1 ——称为电压变比 称为电压变比 Ke = N2 Kw2
1 w1 20 2 e 20 2 w2
3.阻抗的折算关系 阻抗的折算关系 原则：折算前后转子阻抗上有功损耗和无功不变。 原则：折算前后转子阻抗上有功损耗和无功不变。
& Φm
′ x′ r2 20
&′ E20
&′ I2
f1m N1KW1 1
f1m N1KW1 1
1− s ′ r2 s
n=0
2、 简化等效电路 、
c1r1 c1x1
& I1 & U1
c x′
2 2 c1 r2′ 1 2
r1 + rm & I0 x1 + xm
1& I′ 2 2 c1
1− s c ( )r2′ s
s
上节主要内容
& I0r
空 载
& & U1 → I0 → F 0
& & Φ σ →E σ 1 1 & & Φ →E
m 1
& E2 ≈ 0
& I1r 1
负 载
& & U1 →I1 → F 1
& I 2 → F2
& & &1 Φ σ → E σ = − jIx1 1 & E1 & F → Φm m & E
本节主要内容： 本节主要内容：
一、空载、负载运行的物理情况 空载、 二、电磁关系
1.转子磁场 转子磁场 2.转子侧感应电动势的频率 转子侧感应电动势的频率 3.磁动势方程 磁动势方程 4.电势方程式 电势方程式
三、等值电路
1.频率折算 频率折算 2.绕组折算 绕组折算
第一节 三相异步电动机的空载运行 第 六章 三相异步电动机运行原理
一、负载运行时的物理过程
n1
Y
旋转磁场以速度n 旋转磁场以速度 1 - n 切割转 子绕组； 子绕组； 定子绕组中产生感应电势、 定子绕组中产生感应电势、 产生漏电势、电阻压降。 产生漏电势、电阻压降。 转子绕组中产生感应电势、 转子绕组中产生感应电势、 产生漏电势、电阻压降。 产生漏电势、电阻压降。 A
r 1
& U1
x1
& I1
& E1
& Φm
x2 r2
& E2
n
& I2
m2 f 2 N2 KW2
m f1N1KW1 1
+P Ω
r 1
& U1
x1
& I1
& E1
& Φm
x20 r2
& E20
& I2
f1m2 N2 KW2
f1m N1KW1 1
1− s r2 s
n=0
r 1
& U1
x1
& I1
& E1
& = I + (− 1 I ) & I1 &0 2 Ki
式中： 式中：
mN K K = mN K
1 1 i 2 2
w1
称为电动机电流变比
w2
（四）电势平衡方程式 1.定子绕组的电势方程 定子绕组的电势方程 定子一相电路如图示： 定子一相电路如图示：
r 1
x 1
& U1
& I1
& E1
& 故：U 1
f2
& I2r2
其特点是： ∆n = n − n ≠ 0 ， S≠0， I2≠0。 ≠ ， 。 1
二、负载时的电磁关系
（一）负载时的转子磁动势F2 负载时的转子磁动势 1.转子磁场的性质 转子磁场的性质