三相异步电动机转子堵转时的电磁关系
三相异步电机转子转动后的异步电动机的电磁关系
一、转子绕组的电动势和电流
转子以转速n 旋转时旋转磁场相对于转子的转速为：为： ，转子绕组中的感应电动势和电流的频率为：，转子绕组中的感应电动势和电流的频率为：
n n −111111260
60)(sf pn n n n n n p f =−=−=转子旋转时的感应电动势和漏抗分别为：
2
222244.4sE k N f E M N s =Φ=σ
σπ22222sX L f X s ==
二、二、定、转子磁动势仍然相对静止定、转子磁动势仍然相对静止定、转子磁动势仍然相对静止
定子电流的频率为 ，定子磁动势的转速为1f p
f n 1160=转子的转速为n ，转子电流的频率为 ，则转子磁动势的相对
于转子的转速为：于转子的转速为：
2f 12260sn p
f n ==转子相对于定子的转速为转子相对于定子的转速为
1)1(n s n −=则转子磁动势相对转速为：则转子磁动势相对转速为：
1
112)1(n n s sn n n =−+=+因此，当转子旋转时，当转子旋转时，定、转子磁动势仍然相对静止定、转子磁动势仍然相对静止定、转子磁动势仍然相对静止。
经过频率折算、绕组折算后，异步电机的基本方程式为：
)()()
(0.'
21.0
.
.'21..
'2'2.'2.'
2111.1.1m m jX R I E E I I I jX s R I E jX R I E U +−===++=++−=σσ
由此可得异步电机的由此可得异步电机的T T 型等效电路：型等效电路：。
都知道三相异步电动机在堵转时电流会变大，但很多人未必知道原因
都知道三相异步电动机在堵转时电流会变⼤，但很多⼈未必知道原因我们知道三相异步电动机在发⽣堵转时，电流会变的很⼤，如果不及时停机，就会导致电动机烧坏，但是为什么堵转时电流会增⼤？现象我们都是知道的，那么造成这种现象的原因是什么呢？还有，为什么叫异步电机？为什么极数多⼤，额定转速越慢？缺相时为什么会烧坏电机呢？带着这些疑问，本⽂试着来分析⼀下。
⾸先，了解⼀下三相异步电动机的⼯作原理。
三相异步电动机主要有定⼦和转⼦两⼤部分组成。
定⼦由定⼦铁⼼和定⼦绕组组成，定⼦绕组由三相对称分布、匝数相等、互差120°电⾓度的绕组组成。
当定⼦绕组接⼊三相对称电源时，绕组中就有三相对称的电流通过，并产⽣旋转磁场。
电流的磁效应:如果⼀条直的⾦属导线通过电流，那么在导线周围的空间将产⽣圆形磁场。
导线中流过的电流越⼤，产⽣的磁场越强。
磁场成圆形，围绕导线周围。
磁场的⽅向可以由安培定则(右⼿螺旋定则）确定。
右⼿螺旋定则:右⼿螺旋定则是确定导体周围磁感线⽅向的定则。
对通电直导线⽤右⼿握住直导线，拇指指向电流⽅向，四指就是磁感线⽅向，磁感线是圆形的环形电流⽤右⼿握住环形线圈，四指指向电流⽅向，拇指就是磁感线⽅向（N极）。
对于电机的这个旋转磁场，可以想象⼀下圆圈跑马灯，有的绕组电流超前，有的绕组电流滞后，就类似跑马灯不断变换亮灯的位置，从⽽旋转起来。
电机的转⼦由转⼦铁⼼、转⼦绕组和转轴组成。
转⼦绕组⼀般由埋在转⼦铁⼼槽内的导体和两端的端环组成，形成闭合线圈。
因为定⼦产⽣的是旋转磁场，转⼦绕组会切割磁场产⽣感应电动势，感应电动势的⽅向由右⼿定则确定，因为转⼦是闭合的，所以闭合回路的转⼦绕组中就会产⽣感应电流。
此时，转⼦绕组中的感应电流⼜与旋转磁场相互作⽤，在转⼦上产⽣电磁⼒，电磁⼒的⽅向可以由左⼿定则确定。
电磁⼒的⽅向与转⼦截⾯的切线⽅向⼀致，从⽽形成电磁转矩，带动转⼦沿旋转磁场的⽅向⾃动，电机就转动起来。
电磁感应:穿过闭合电路的磁通量发⽣变化，闭合电路中就有电流产⽣。
三相异步电动机运行时的电磁关系要点
当电动机带上负载时，转子感应电动势和电流的频率 f2 应为
p(n1 n) pn1 n1 n f2 sf1 60 60 n1
问题：转子磁动势是怎样的一个磁动势？（分析见课件P17-23） 结论：转子磁动势是旋转磁动势，与定子磁动势保持相对静止。
异步电动机负载运行时，定子磁动势与转子磁动势共同建立气
静止参数 静止参数
等效静止时 转子电流频率为 f 1
※第10章第1节
E 2
1 s r2 s
三相异步电动机运行时的电磁关系 ※
r1 jx1
r2 jx2
U 1
I 1
定子侧
E 1
E 2
I 2
转子侧
附加电阻：消耗
(1 s)r2 s
的功率等效于实 际电机转子产生
※第10章第1节
三相异步电动机运行时的电磁关系 ※
不变 1、频率折算：I 2
旋转时 转子电流频率为 f 2 s f1
E 2s I 2s r2 jx2s
sE 2 r2 jsx2
I 2 E 2 r2 jx2 s r2 jx2
旋转参数
旋转参数
f1
f 2 f1
的总机械功率。
2、绕组折算
转子绕组 相数m2 匝数N2 绕组系数kN2
※第10章第1节
功率守恒 磁势守恒
定子绕组 相数m1 匝数N1 绕组系数kN1
三相异步电动机运行时的电磁关系 ※
绕组折算关系： （1）转子电流的折算——折算前后转子磁动势不变
I2 m2 k N 2 N 2 I2 I2 m1k N 1 N1 ki
三相异步电动机运行时的电磁关系 ※
电机学上复习资料2、三相异步电机在额定电压下堵转和空载运行时
电机学上复习资料2、三相异步电机在额定电压下堵转和空载运行时，分别主要有哪些损耗？哪些损耗通常可以忽略不计？答：三相异步电动机在额定电压下堵转运行时，主磁通Φm 约减至额定运行时的一半，因此铁耗PFe 约减至额定运行时的1/4；而定、转子电流分别约增大至额定时的5～7倍，定、转子铜耗增大至额定时的几十倍；机械损耗Pm=0W ，附加损耗pad 较小。
所以，此时的主要损耗是定、转子铜耗。
相对而言，其它损耗可以忽略不计。
三相异步电动机在额定电压下空载运行时，铁耗、机械损耗都与额定运行时基本一致；定子电流约为额定值的20%～50%，即定子铜耗p cu1一般在额定运行时的1/4以下；转子铜耗p cu2为零，附加损耗p ad 很小。
所以，此时主要损耗是铁耗、机械损耗和定子铜耗。
相对而言，p ad 和p cu2可以忽略不计。
4、异步电机的气隙比同容量同步电机的大还是小，为什么？（10分）答：异步电机的气隙比同容量同步电机的要小。
因为异步电机的励磁电流由三相交流电源提供，如果气隙大，则磁导小，产生一定的气隙磁通所需的励磁电流就大。
由于励磁电流基本是无功电流，因此励磁电流大就使电动机的功率因素降低，使电源或电网的无功功率负担增加。
而同步电机的励磁电流由独立的直流电源提供，可以通过调节励磁电流来改变其功率因数的大小和性质。
5、并联在电网上运行的同步电机，从发电机状态变为电动机状态时，其功角θ、电磁转矩T 、电枢电流I 及功率因数cos ψ各会发生怎样的变化？（10分） 答：功角θ和电磁转矩T 先都逐渐减少，减为零后，再随负载增加而反向逐渐增大。
随着θ减少，电枢电流I 和功率因数cos ψ的值也减少。
当θ减至零时，I 的值达到最小，cos ψ=0，即ψ=90。
之后，随着θ反向增大，I 和cos ψ的大小又都增大，但cos ψ符号与原来发电机的相反，即仍为发电机惯例时，有ψ>90，而向电网发出的无功功率的性质（电感性和电容性）未变。
电机与拖动基础答案(第四版)6-12章
ww 学 生 w. dx 必 sb 备 b.c 网 om
和
大
空间机械角，也就是相差 分别为两根导体的
位相差
相量图如图 所示。图中，
和
分别
为一个线圈两个边的感应电动势， 图 6.2 根据相量图， α 决定,为 可得
为线圈电动势。
短距系数 。相邻两个线圈的电动势相位差由槽距角 。三个相邻线圈电动势及合成电动势相量图如图 6.3 所示。 分布系数
ww 学 生 w. dx 必 sb 备 b.c 网 om
大
(5)
最大幅值为 F 的两极脉振磁通势，空间正弦分布，每秒钟脉振 50 次。可
以把该磁通势看成由两个旋转磁通势 和 的合成磁通势：旋转磁 通势幅值 和 的大小为，转向，转速为 极数为，每个瞬间 与 的位置相距脉振磁通势 F·的距离（电角度）. (6) 三相对称绕组通入电流为 ω ω ω 。合成磁通势的性质是, 转向是从 绕组轴线转向转向。若 f=ω π 电机是六极的，磁通势转速 为 。当 ω 瞬间，磁通势最大幅值在轴线处。 (7) 某交流电机电枢只有两相对称绕组，通入两相电流。若两相电流大小相等， 相位差 电机中产生的磁通势性质是。若两相电流大小相等，相位差 磁通势性质是。若两相电流大小不等，相位差 磁通势性质 为。在两相电流相位相同的条件下，不论各自电流大小如何，磁通势的性质为. (8) 某交流电机两相电枢绕组是对称的，极数为 2。通入的电流 领 ，合成磁通势的转向便是先经绕组轴线转 电角度后到绕 先 组轴线,转速表达式为 (9) 某三相交流电机电枢通上三相交流电后，磁通势顺时针旋转，对调其中的 两根引出线后，再接到电源上，磁通势为时针转向，转速变。 (10) 某两相绕组通入两相电流后磁通势顺时针旋转，对调其中一相的两引出线 再接电源，磁通势为时针旋转，转速变。 答 (1) 9.66; π 脉振； 两极，50 次； 12F，相反，3000, 2，相等； 旋转磁通势， 、C、 相绕组； 圆形旋转磁通势，椭圆形旋转磁通势，椭圆形旋转磁通势，脉振磁通势；
第八章三相异步电动机的运行原理
为电动势变比。
7
3.阻抗的折算 折算前后绕组的铜耗不变，有：
2 m2r2 I 22 m1r2I2
m2 m1 N1kw1 2 r2 ( ) r2 ke ki r2 m1 m2 N 2 kw2
根据折算前后功率因数不变的原则，有：
x2 x2 tg2 r2 r2
1 I I1 I m ( I 2 ) I m 1L ki
m1 N1kw1 m2 N 2 kw2 ，称为异步电机的电流变比； 1 I1L I 2 ki ，为定子绕组电流的负载分量。 ki
6
四、转子绕组的折算 1.电流的折算
Nk m 保持折算前后磁动势 m1 0.9 N1kw1 I 2 2 0.9 2 w 2 I 2 2 P 2 P
9
五、等效电路
10
第二节 转子旋转时的异步电动机
当转子以转速 n 旋转后，电机主磁通仍以同步转速切割 定子绕组，产生感应电动势，所以定子回路电动势平衡方程不 变。而转子绕组以相对速度 n2 n1 n 切割主磁通，所以转子 中感应电动势的频率、大小及漏抗都将发生变化。 一、转子感应电动势 转子绕组感应电动势的频率为：
11
二、转子电动势平衡方程 因为转子回路不变，所以电动势方程形式不变，为：
I (r jx ) E 2 2 2 2
此时，转子漏抗为：
x2 2 f 2 L2 2 sf1L2 sx20
三、磁动势平衡方程 转子旋转时，磁动势平衡方程仍为：
F ( F ) F 1 m 2
F ( F ) F 1 m 2
Nk N1k w1 m2 N 2 kw2 m1 m1 0.9 1 w1 I 0.9 I 0.9 I2 m 1 2 P 2 P 2 P
第19章 三相异步电动机的运行原理
C相
• 利用统一时间相量的概念，将时间相量和空间 相量联系在一起， 画在同一张矢量图上，即为 交流电机理论中的时－空相量图。
§19-1 三相异步电动机转子不转、
转子绕组开路时的电磁关系
4. 感应电动势: 旋转磁场同时切割定转子绕组,在定转子绕组内 将会产生感应电动势E1、E2，根据我们前面所学的 知识可知: E 4.44 f N k
§19-1 三相异步电动机转子不转、
转子绕组开路时的电磁关系
由于三相是完全对称的，所以在分析时仅以A 相为例。下面分析由电流产生的合成旋转磁动势 （基波）的特点： 1）幅值：
F0 1.35
N1k dp1 p
I0
2）转向：逆时针转向，A1—B1—C1 3）转速：相对于定子绕组以角频率 1 2pn1 / 60 旋转，n1为磁动势的同步转速。
§19-2 三相异步电动机转子堵转时 的电磁关系
60 f 2 60 f1 n1 3）转速：相对于转子绕组为 n2 p p 注意：现在定转子被同一个磁通所铰链，所以产生 的电流的角频率是相等的。
4）瞬间位置：
• 同样，把转子电流理解为转子边A2相绕组里的电 流，当A2相电流达到正的最大值时，与它相对应 的磁动势也达到正最大。
§19-2 三相异步电动机转子堵转时 的电磁关系
• 但是关键的一点是：要保证转子侧在折算前后对
整个磁场的影响不能发生改变，即折算前后转子
磁动势没有改变，不影响定子边。 • 根据定、转子磁动势的关系：
F1 F2 F0
可以写成
§19-2 三相异步电动机转子堵转时 的电磁关系
3 4 2 N1k dp1 m2 4 2 N 2 k dp 2 3 4 2 N1k dp1 I1 I2 I0 2 2 p 2 2 p 2 2 p
第20讲 三相异步电动机的电磁关系分解
Es1 jI0 X1
因此按照第一节规定的正方向，定子一相回路的电压方程 式为：
+j A1 , A2 +j
ω
F0
U1 E1 I 0 R1 Es1 E1 I 0 R1 jI 0 X 1 E1 I 0 ( R1 jX 1 ) E1 I 0 Z1
Bδ (n1 )
E1
I1
பைடு நூலகம்
X1
X2 C2 C1 0
2 1
Y2 Y1
（3）转速：相对定子绕组的角频率：
1 2 pn1 / 60rad/s
（4）瞬间位置：定子A1相电流 I0 再过90°时间电角度就转到+J轴上，三 相合成磁通势 F0 就相应经过90°空间电角度到达+A1轴上。 由于转子绕组开路，没有电流，因此磁路中只有定子绕组产生的定子 磁通势 F0 ，因此称为励磁磁通势,电流 I0 称为励磁电流。
60 f 2 60 f1 n1 p p
第19讲 三相异步电动机的电 磁关系
（1）转子不转，转子绕组开路时的电磁关系
（2）转子堵转子时的电磁关系
第二节 转子不转、转子绕组开路时的电磁关系
主要方法：
（1）相（矢）量图
（2）电压方程式
（3）等效电路
一、规定正方向
一台绕线式三相异步电动机，定转子都是Y接，转子绕组开路。 规定正方向如图：
磁密、磁通和磁通势都是从定子出来进入转子为正方向； 而且把定、转子空间坐标轴的纵轴选在A相绕组的轴线处。 A1和A2是定、转子空间坐标轴，可以重叠在一起。
I 0a
U1
jI 0 X1
I0
I 0r B
三相异步电动机转子堵转时的电磁关系讲解
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这个合成的旋转磁动势 ，才是产生气隙每极 主磁通 的磁动势。主磁通 在定、转子相 绕组里感应电动势 和 。
2.漏磁通
定子电流产生的漏磁通，表现的漏电抗仍 为 ，由于漏磁路是线性的， 为常数。 转子绕组中有电流时,也要产生漏磁通，表现 的电抗为 。
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图7.17 漏磁通
7.3 三相异步电动机转子堵转时的电 磁关系 7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.3.4 磁动势与磁通 定、转子回路方程 转子绕组的折合 基本方程式、等效电路和 相量图
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7.3 三相异步电动机转子堵转时的 电磁关系
7.3.1 磁通势与磁通
1．磁通势
定子接额定电压，转子堵住不转，各量的正方 向标在图7.15中。
假设气隙旋转磁密逆时针方向旋转，在转子绕组 里 感 应 电 动 势 及 产 生 电 流 的 相 序 为 ，则磁动势也是逆时针方向旋 转的，即从十 转到十 ，再转到十 。
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（3）转速：相对于转子绕组的转速为
转子电流的频率 （4）瞬间位置
。用角频率表示时，为
同样把转子电流 理解为转子边 相绕组里的电 流。当 达正最大值时，即在十j轴上，那时转 子旋转磁动势 应转到 相绕组的轴线处，即 十 轴上。可见，画时空向量图时，应该使磁动 势与 重合 上一页 下一页
转子回路的电压方程式变为
与
的关系为
折合后转子漏阻抗与折合前转子漏阻抗的关系为
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第20讲 三相异步电动机的电磁关系
四、基本方程式、等效电路和相量图
当异步电动机转子堵转时的基本方程式如下：
U 1 E1 I1 ( R1 jX 1 ) E1 I 0 ( Rm jX m ) E1 E 2 I2 ( R2 jX 2 ) E2 I0 I1 I 2
二、磁通和磁通势
2、主磁通1 和定子漏磁通 s1 主磁通：通过气隙同时铰链着定转子两个绕组的磁通。
定子漏磁通：不铰链转子绕组而只铰链定子绕组的磁通，分
为槽部漏磁通和端部漏磁通。 气隙中每极主磁通为：
1
2
Bδ l
三、感应电动势
气隙中旋转的主磁通 1 在定、转 子绕组中感应电动势有效值分别为：
第19讲 三相异步电动机的电 磁关系
（1）转子不转，转子绕组开路时的电磁关系
（2）转子堵转子时的电磁关系
第二节 转子不转、转子绕组开路时的电磁关系
主要方法：
（1）相（矢）量图
（2）电压方程式
（3）等效电路
一、规定正方向
一台绕线式三相异步电动机，定转子都是Y接，转子绕组开路。 规定正方向如图：
磁密、磁通和磁通势都是从定子出来进入转子为正方向； 而且把定、转子空间坐标轴的纵轴选在A相绕组的轴线处。 A1和A2是定、转子空间坐标轴，可以重叠在一起。
F1 和 F2 ，他们的旋转方向相同，转速相等，只是一前一后，称为同步旋转。
1 的磁通势，从而在定子绕组和转子绕组中产 此合成磁通势产生每极主磁通
F1 F2 F0
。
E1 和 E2 生感应电动势
一、磁通和磁通势
+j A1 , A2
问答
简答题1、他励直流电动机的总损耗分别有哪些？答：他励直流电动机的总损耗包括电枢回路总的铜损耗PCUa ，铁损耗PFe，机械摩擦损耗Pm，杂散损耗PS。
3、确定电动机功率的原则和步骤。
答：原则①不过热。
②不过载。
③保证启动时间（或保证足够的启动能力）。
步骤：①工作制、工作级别、JC值。
②计算负载功率PL。
③根据负载功率，预选电动机的额定功率和其它参数。
④校核预选电动机；一般先校核温升，再校核过载倍数，必要时校核启动能力。
⑤三者都通过，所选的电动机便选定，通不过，从第三步重新开始，直到通过为止。
4、一般他励直流电动机为什么不能直接启动？采用何种启动方法较好？答：①他励直流电动机直接启动时，此时启动电流IS =20IN②启动转矩TS =20TN（或写启动转矩过大也给分）③这样大的启动电流和启动转矩会烧坏电动机④一般采用降电压、串电阻的启动方法较好。
1.三相异步电动机能否长期运行在最大转矩下工作？为什么？答：①不能。
②电机在实际运行中有可能发生负载突然增大而导致过载。
③电压波动时影响真实的电动机特性而导致过载。
④电机是按照额定运行情况来设计的，在电机带额定转矩工作时，电机内部的损耗、温升、机械受力等都是允许的，如果使电机长期运行在最大转矩下，电流最大，电机内部的损耗、温升及机械受力等都要超过设计的允许值，就可能损坏电机。
2.容量为几千瓦时，为什么直流电动机不能直接启动而三相鼠笼异步电动机却可以直接启动？答：直流电动机若直接启动时：①启动电流达十几倍额定电流以上；②无法换向；③由于发热使温度升高而烧毁电动机。
而三相鼠笼式异步电动机启动时：①启动电流只有额定电流的4至7倍；②没有换向问题；③在控制启动次数的情况下，启动过程短时过电流电动机发热没有问题；④启动转矩足够大。
⑤因此，容量在几千瓦范围内，直流电动机不能直接启动而三相鼠笼异步电动机却可以直接启动。
2. 直流和交流电动机的定子和转子铁心各采用什么材料，为什么？答：直流电动机：(1)定子铁心，1～1.5厚的低碳钢板。
第21讲 三相异步电动机转子旋转时的电磁关系讲解
三、三相异步电机的等效电路
4）功率折算
频率折算前后，转子的铜耗应保持不变，折算前（转子旋 转）转子产生的机械功率等于折算后（转子静止）转子串入的 附加电阻上消耗的电能。因为折算前后转子电阻分别为R2和 R2/s，而有：
R2 1 s R2 R2 s s
1 s 2 1 s I R2 。 R2 ，其消耗功率为 2 转子电路增加了一个串入的附加电阻 s s
R2
E2s (f 2 )
jX 2s
R2 /s
jX 2
I 2s
E2 (f1 )
I2
关于上图说明： 所谓等效指的是两个电路中的电流有效值相等。在图(a)中，电流I2s 是通过转子绕组旋转时产生的电动势E2s、转子绕组电阻R2、实际运行时 的转子漏抗 X 2s 解得的。在图(b)中，I2是通过对静止的转子，气隙磁通切割转子绕组的速度为同步转速n1， 转差率s=1，在转子绕组中感应电动势的频率为f1，可得 E2 4.44 f1 N2kdp20 而转子旋转时，转子电动势为：
E2s 4.44 f 2 N 2 kdp20 4.44 f1 N 2 kdp0 s
由此可得
2 3 I2 R2 2 R2 ke k i R2 m2 I 2 2 3 I2 X2 2 X 2 ke k i X 2 m2 I 2
和 X2 可得转子每相阻抗的折算值为： 根据 R2
ke ki Z2 Z2
三、三相异步电机的等效电路
通过以上频率和绕组折算，负载运行时的三相异步电动 机转子绕组的相数，每相有效串联匝数及转子电路参数都与 定子绕组相同，并在此基础上推导出了异步电动机的基本方 程式，由此可以变压器建立异步电动机的等效电路。
三相异步电动机转子旋转时的电磁关系
4.5三相感应电动机转子静止时的运行分析
8
§4-5 三相感应电动机转子静止时的运行分析
其中： Zm rm jX m 称为感应电动机的励磁阻抗。
rm称励磁电阻，它是反映感应电机铁耗大小的一个
等效电阻，根据
pFe
m1 I
2 m
rm
rm
pFe
m1I
2 m
得：
Xm称励磁电抗， Zm rm jX m jX m ，因此：
Xm
E1 Im
4.44 f1N1kw1m Im
m1 N1k w1 m2 N2kw2
称为感应电机的电流变
比。
可见，定子电流包含：励磁电流分量Im（建立主 磁场，约等于空载电流I0）和负载分量I1L（抵消转子磁 动势，保持气隙磁场不变）。
5
§4-5 三相感应电动机转子静止时的运行分析
2、电动势平衡方程式
定子 U1 E1 E1 I1r1 E1 I1(r1 jX 1 ) E1 I1Z1
3、主电动势表达式
EE12
j4.44 j4.44
ff12NN12kkww12mm
j4.44
f1 N 2 k w2 m
E1 N1kw1 E2 N2kw2
或
E1 ke E2
式中的 ke
N1kw1 N2kw2
称为感应电机的电动势
变比。
仿照变压器，我们用励磁电流Im和励磁阻抗Zm来
表示E1，则：
E1 ImZm Im (rm jX m )
§4-5 三相感应电动机转子静止时的运行分析
每相串 基波绕 相数 联匝数 组系数 极对数
定子绕组 m 1
N1
K w1
p1
转子绕组 m 2
N2
K w2
p2
注意：定、转子极数必须相等，即 p1=p2=p，否则平
三相异步电动机的运行原理
• 10.1.3 异步电动机转子转动时的物理状况
式中 E2，x2σ——转子静止时的转子电动势和漏抗。 转子转动时定、转子绕组的各物理量如图10.2所示。
图10.2 转子转动时定、转子绕组各物理量
10.1.4 折算
异步电动机的定、转子之间只有磁路联系，没有电路联 系。
——异步电动机总损耗。效率特性 曲线，在额定负载附近有一极值点。异步电 动机也是在可变损耗与不变损耗相等时η最高。 考虑到异步电动机工作情况，通常中小型异 步电动机负载在(0.75~1)PN时有最高效率ηmax。
等效电路。如图10.5所示。
图10.5 异步电动机的T型等效电路
10.1.6 简化等效电路 由于异步电动机的T形等效电路为一串、并联电路， 计算比较麻烦，因此，在实际应用时，常将T形等 效电路的励磁支路前移，使电路简化为单纯的并联 电路，如图10.6所示，此电路称为简化等效电路。
图10.6 异步电动机的简化等效电路
图10.9 改变电源电压时的机械特性 图10.10 转子回路串电阻时的机械特性
由图10.9可知，端电压U1下降后，使转速降低，定、 转子的铜耗都增加，绕组温度升高，如果长期处于 低电压下运行可能要烧坏电机。若电源电压下降太 多，甚至有可能出现最大转矩小于负载转矩,而使电 动机停转。
②转子回路中串入对称的三相电阻时，临界转差率 sm随着串入电阻的增加而增加 ,但是最大电磁转矩 Tmax不变，为此，转子回路中串入不同电阻时的机械 特性如图10.10所示。转子回路中串入适当的电阻可 以使起动转矩Tst增大。
异步电动机的折算分成两步：首先进行频率折算，然后 进行绕组折算。
(1)频率折算
图10.3频率折算后定、转子绕组各物理量 图10.4频率折算和绕组折算后定、转子绕组各物理量
电机学上复习资料2、三相异步电机在额定电压下堵转和空载运行时
电机学上复习资料2、三相异步电机在额定电压下堵转和空载运行时，分别主要有哪些损耗？哪些损耗通常可以忽略不计？答：三相异步电动机在额定电压下堵转运行时，主磁通Φm 约减至额定运行时的一半，因此铁耗PFe 约减至额定运行时的1/4；而定、转子电流分别约增大至额定时的5～7倍，定、转子铜耗增大至额定时的几十倍；机械损耗Pm=0W ，附加损耗pad 较小。
所以，此时的主要损耗是定、转子铜耗。
相对而言，其它损耗可以忽略不计。
三相异步电动机在额定电压下空载运行时，铁耗、机械损耗都与额定运行时基本一致；定子电流约为额定值的20%～50%，即定子铜耗p cu1一般在额定运行时的1/4以下；转子铜耗p cu2为零，附加损耗p ad 很小。
所以，此时主要损耗是铁耗、机械损耗和定子铜耗。
相对而言，p ad 和p cu2可以忽略不计。
4、异步电机的气隙比同容量同步电机的大还是小，为什么？（10分）答：异步电机的气隙比同容量同步电机的要小。
因为异步电机的励磁电流由三相交流电源提供，如果气隙大，则磁导小，产生一定的气隙磁通所需的励磁电流就大。
由于励磁电流基本是无功电流，因此励磁电流大就使电动机的功率因素降低，使电源或电网的无功功率负担增加。
而同步电机的励磁电流由独立的直流电源提供，可以通过调节励磁电流来改变其功率因数的大小和性质。
5、并联在电网上运行的同步电机，从发电机状态变为电动机状态时，其功角θ、电磁转矩T 、电枢电流I 及功率因数cos ψ各会发生怎样的变化？（10分） 答：功角θ和电磁转矩T 先都逐渐减少，减为零后，再随负载增加而反向逐渐增大。
随着θ减少，电枢电流I 和功率因数cos ψ的值也减少。
当θ减至零时，I 的值达到最小，cos ψ=0，即ψ=90。
之后，随着θ反向增大，I 和cos ψ的大小又都增大，但cos ψ符号与原来发电机的相反，即仍为发电机惯例时，有ψ>90，而向电网发出的无功功率的性质（电感性和电容性）未变。
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转于绕组短路的三相异步电机，作用在磁 路上的磁动势有两个：一为定子旋转磁动 势；一为转子旋转磁动势。由于它们的旋 转方向相同，转速又相等，只是一前一后 地旋转着，称它们为同步旋转。 把它们按向量的关系加起来，得到合成的 磁动势仍用 表示。即
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图7.16 转子堵 转时的相量图
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U1
jI1X1
I1R1 -E1 1
-I'2 I1
图7-19 转子不转、 转子绕组短路时 的向量图
I'2R'2
I0 E1
I'2
jI'2X'2
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异步电动机定、转子的漏阻抗标么值都是比较小 的，如果在它的定子绕组加上额定电压，这时定、 转子的电流都很大，大约是额定电流的 4 ～ 7 倍。
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7.3.2
定、转子回路方程
当转子绕组里有电流时，在转子绕组每相电阻上 的压降为 ，
在每相漏电抗上的压降为
。
根据给定的正方向，得转子绕组一相的回路电压 方程式
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转子相电流为
式中 是转子绕组回路的功率因数角 、 、 定子同频率。 等的频率都是 ，即与
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7.3 三相异步电动机转子堵转时的电 磁关系 7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.3.4 磁动势与磁通 定、转子回路方程 转子绕组的折合 基本方程式、等效电路和 相量图
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7.3 三相异步电动机转子堵转时的 电磁关系
7.3.1 磁通势与磁通
1．磁通势
定子接额定电压，转子堵住不转，各量的正方 向标在图7.15中。
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这个合成的旋转磁动势 ，才是产生气隙每极 主磁通 的磁动势。主磁通 在定、转子相 绕组里感应电动势 和 。
2.漏磁通
定子电流产生的漏磁通，表现的漏电抗仍 为 ，由于漏磁路是线性的， 为常数。 转子绕组中有电流时,也要产生漏磁通，表现 的电抗为 。
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图7.17 漏磁通
假设气隙旋转磁密逆时针方向旋转，在转子绕组 里 感 应 电 动 势 及 产 生 电 流 的 相 序 为 ，则磁动势也是逆时针方向旋 转的，即从十 转到十 ，再转到十 。
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（3）转速：相对于转子绕组的转速为
转子电流的频率 （4）瞬间位置
。用角频率表示时，为
同样把转子电流 理解为转子边 相绕组里的电 流。当 达正最大值时，即在十j轴上，那时转 子旋转磁动势 应转到 相绕组的轴线处，即 十 轴上。可见，画时空向量图时，应该使磁动 势与 重合 上一页 下一页
在新换的转子中，每相的感应电动势为 电流为 ，转子漏阻抗为
、
虽然换成了新转子，但转子旋转磁动势并没有 改变，所以对定子边的影响不变，这就是进行 折合的依据 。
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根据定、转子磁通势的关系 可以写成
令
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可得
简化为 可以得到
式中 称为电流变比
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如果使电动机长期工作在这种状态，则有可能将 电机烧坏。
有时为了测量异步电动机的参数，采用转子绕组 短路并堵转实验。为了不使电动机定转子过电流， 必须把加在定子绕组上的电压降低，以限制定、 转子绕组中的电流。
例题 返回
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一般情况下，转子漏电抗也是一个常数。只有当 定、转子电流非常大时，例如直接起动异步电动 机，由于起动电流很大（约为额定电流的4～7 倍；），这时定、转子的漏磁路也会出现饱和现 象，使定、转子漏电抗数值变小。
变压器中的主磁通是脉振磁通，Φ 1是它的最大 振幅。
在异步电动机中，气隙里主磁通的却是旋转磁通。
例题7-2
7.3.3
转子绕组的折合
从定子边看转子只有转子旋转磁动势与定子旋 转磁通势起作用，只要维持转子旋转磁动势的 大小、相位不变，至于转子边的电动势、电流 以及每相串联有效匝数是多少都无关紧要。
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设想把实际电动机的转子抽出，换上一个新转 子，它的相数、每相串联匝数以及绕组系数都 分别和定子的一样（也是三相、 、 ）
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根据定、转子磁动势合成关系，有 改写成
这就可以认为定子旋转磁动势里包含着两个分量： 一个分量是大小等于 ，而方向与 相反， 用 表示。它的作用是抵消转子旋转磁动势 对主磁通的影响；另一个分量就是励磁磁动 势 。它是用来产生气隙旋转磁密 的。
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定子回路的电压方程式为
转子回路的电压方程式变为
与
的关系为
折合后转子漏阻抗与折合前转子漏阻抗的关系为
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阻抗角
折合前后的功率、无功功率关系不变
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7.3.4 基本方程式、等值电路和相量图
异步电动机进行折合后，转子不转而转子短路 时的五个基本方程式列写如下：绕组短路时的等值电路
既然转子绕组自己短路，它的线电压为零，由 于对称，相电压也为零。转子绕组感应电动势 并不为零，于是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 表示。这 种情况与变压器副边短路情况相类似。
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在三相对称的转子绕组里流过三相对称电流时， 产生的转子空间旋转磁动势的特点： （l）幅值 （2）转向