电机学异步电机培训资料

机械功率： Pi m1I22r21ss
所以：
Pi (1 s)Pem
pcu2 sPem
又叫转差功率
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第五节 功率平衡式和转矩平衡式
二、转矩平衡式
旋转电机的机械功率：＝电机的转矩与它的机械角速度乘积.
总机械功率
P i 即 P m eP c2p m ep cad
m 1E2 'I2 ' m2E2I2
E2
N1KN1 N2KN2
E2
KeE2
式中 K 为e 电动势变比。
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第三节 转子不动时的异步电机
（3）阻抗的归算 根据归算前后转子铜耗保持不变，即
m1I2 '2r2' m2I22r2
r2m m1 2(N N21K KN N12)2KeKir2
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第四节 转子转动时的异步电机及其等效电路
4、向量图
I 2 ' I 2 '1 2 sr 2 ' I 2 'r 2 ' jI 2 'x 2 ' E 2 ' E 1
I1
jI1x1
I1r1
E1
I2
1
U1
m
Im
E2 E1
2
jI2' x2
I2 r2
1
s
s
I2 r2
I2
与接有纯电阻负载时的变压器向量图类似。异步电机的模拟电阻压降相 当于变压器的次级侧电压，其余部分没什么区别。
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第二节 异步电机的基本原理
3、电磁制动
b
相对转速大于同步转速
n1
n<0
0
S>1
Fe
x
F n
（实际上异步电机主要作为电动机运行）
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第二节 异步电机的基本原理
二、异步电机的主磁通和漏磁通 主磁通： 穿过气隙，与定转子绕组交链 漏磁通 不属于主磁通的磁通 （槽、端部，谐波）
0 E 2 s I 2 (r 2 j2 x s)
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第四节 转子转动时的异步电机及其等效电路
2、频率归算 由以上分析可知，转子转动后转子回路的参数
频率为 f2 sf1
而定子回路参数的频率仍为 f 1
电路中频率应相同，所以进行频率归算：
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第三节 转子不动时的异步电机
❖ 从电路的角度来看，转子不动时异步电机的电路方程与 次级短路时的变压器的电路方程相似
❖ 变压器的初级相当于异步电机的定子绕组 ❖ 次级绕组相当于转子绕组。 ❖ 尽管异步电机与变压器的的磁场性质、结构和运行方式
不相同，但他们内部的电磁关系时相通的。 ❖ 所以在研究异步电机的等效电路时，可以借助变压器的
0
E2
I2 (
r2 s
j x 2 )
I1 Im ( I2 )
E1 E2
E1 Im Z m Im ( rm jx m )
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第四节 转子转动时的异步电机及其等效电路
4、等效电路
根据上式可画出异步电机的 T 型等效电路
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电机学
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目录
第一章 绪
论
第一篇 变 压 器
第二篇 交流电机的共同问题
第三篇 异 步 电 机
第四篇 同 步 电 机
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第四章 异步电机 主要内容
❖ 4.1 异步电机的基本类型和基本结构 ❖ 4.2 异步电动机的基本工作原理 ❖ 4.3 转子静止时的异步电机 ❖ 4.4 转子旋转时的异步电机及其等效电路 ❖ 4.5 异步电动机的功率方程和转矩方程 ❖ ※4.6 异步电机的参数测定 ❖ 4.7 三相异步电动机的机械特性 ❖ ※4.8 异步电机的工作特性 ❖ 4.9 三相异步电动机的起动 ❖ 4.10 三相异步电动机的调速 ❖ ※4.11 三相异步电机的电制动 ❖ 4.12 异步发电机 ❖ 4.13 单相异步电动机简介
按照转差率大小正负，电机可分为三种状态：
❖ 电动机运行
❖ 发电机运行
b
❖ 电磁制动 1、电动机运行
转速低于同步转速 0<n<n0 1>S>0
n1
0
Fe
x
F n
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第二节 异步电机的基本原理
2、发电机运行 发电机状态转速大于同步转速 n > n0 S<0
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E1
m1,N1,KN1
r
' 2
x
' 2
E
' 2
n 0 I2
f2 f1
1 S S
r2'
m1,N1,KN1
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第四节 转子转动时的异步电机及其等效电路
3、基本方程
转子参数经频率归算后还应进行绕组归算，归 算后异步电动机转子转动后的基本方程为
U1 E1 I1 ( r1 jx 1 )
三、关于电磁转矩
电磁转矩与功率
TM Pi 2Pin(1(1 s)s)2P M n0
PM 0
60
60
式中 或1 为 电0 机的同步角速度：
126 n102 6 n0 1 1s1 s
注意：比较下式含义：
TM
Pi
PM 1
具体例子详见书 例（9-1）
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第六节 异步电机的参数
第三节 转子不动时的异步电机
3、绕组的归算
一般将转子方面的各物理量归算到定子方面。
（1）电流的归算
根据归算前后转子磁动势保持不变，即：
F2' F2
I2'
m2N2KN2 m1N1KN1
I2
I2
ki
式中 K为i 电流变比。
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第三节 转子不动时的异步电机
（2）电动势的归算 根据归算前后转子视在功率保持不变，即
磁转矩。
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第二节 异步电机的基本原理
❖ 异步电机的转子转速n 总是略低于（电动机） 或略高于（发电机）旋转磁场转速n 1
❖ 他们之间的差 (n1 n) ，称为转差速度 ❖ 定义转差速度与同步转速的比值为转差率 ，即
s n1 n n1
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正常运转的时候转子铁芯中磁通的变化的频率很低，仅有1~3Hz,所 以转子铁耗可以略去不计。
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第五节 异步电机的功率平衡式和 转矩平衡式
两个重要关系：因为
电磁功率：P em m 1E 2 I2 co2 sm 1I2 2rs2
转子铜耗： pCu2 m1I22r2
电磁理论。
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第三节 转子不动时的异步电机
x1
r1
I1
U1
f1
n0
E1
E2
r2
f2 f1
x2
I2
m1,N1,KN1
m2,N2,KN2
转子不动时的定、转子电路
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第三节 转子不动时的异步电机
转子不动时的异步电机与变压器的等效
pCu2 m1I22r2
Pi m1I22r21ss
I1
rm Im
p
I
Fe
2
Pi
r2
1
s
s
xm
异步电动机的各种损耗
总的机械功率又称内功率。
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第五节 异步电机的功率平衡式和 转矩平衡式
异步电动机的功率流程图
异步电动机总的功率式
P 1 P 2 p C 1 up F ep C 2u p m ep ca dP 2 p pp C 1 up F ep C 2u p m ep c ad
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第二节 异步电机的基本原理
一、异步电机的运行状态 ❖ 当对称三相电流流入异步电机三相定子绕组 ❖ 在气隙中便产生一旋转磁场，以同步速 n1旋转 ❖ 转子绕组与其有相对运动（切割） ❖ 在闭合的转子绕组产生感应电动势和感应电流， ❖ 旋转磁场与转子导体中的电流互相作用产生电
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第五节 异步电机的功率平衡式和
转矩平衡式
一、功率平衡式
本节将用有效电路来分析异步电动机的能量关系
见右图
p Cu 1
r1
x1
PM
x 2
r2 pCu 2
输入电功率 定子铜耗
P 1m 1U1I1co1s
pCu1 m1I12r1
U1
定子铁耗 转子铜耗 总的机械功率
pFem1Im2rm
1 x2 r2
1
x2s r2
2
s
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第四节 转子转动时的异步电机及其等效电路
转动时的电路(频率归算前)
x1
r1
U1 I1 f 1
n
E1 E2 s
r2 x 2
I2
f2 sf1
m1,N1,KN1
m1,N1,KN1
转动时的电路(频率归算后)
x1
r1
U1 I1 f1
除以转子角速度得到转矩平衡式，即
T em T 2 T m eT c T 2 T 0
式中
T2
：P2 为电动机轴上的输出机械转矩，即负载转矩；
T P：i 为电动机轴上的总机械转矩:Tem，即电磁转矩；
T0 Tmec为T电ad动机空载(制动)转矩；
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第五节 功率平衡式和转矩平衡式Biblioteka Baidu
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第一节 异步电机的基本类型与结构
（4）额定电流（IN）：指电动机在额定电压和额定功率 状态下运行时，流入定子绕组的线电流。单位为A。
（5）额定频率（fN）：额定状态下电源的交变频率，我 国的电网频率为50 Hz。
（6）额定转速（nN）：指在额定状态下运行时的转子转 速。单位为rpm。 除上述数据外，还标出额定运行时，电机的功率因素 以及相数、接线法、防护等级、绝缘等级与温升、工 作方式等有关项目。
式中 K为e K阻i 抗变比。 电阻变比也适用于转子电抗、阻抗的归算。
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第四节 转子转动时的异步电机及其等效电路
1、转子转动后对转子各物理量的影响
从电路角度看，转子转动后转子频率的变化将影响 转子电动势和漏抗等参数的变化。
转子电流的频率 f2 sf1 转子电动势 E2s sE2 转子漏抗 x2s sx2 转子转动后转子回路电压平衡式
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第三节 转子不动时的异步电机
2、磁动势平衡方程 定子绕组磁动势 转子绕组磁动势 合成磁动势
F1 m 210.9N1K pN1 I1
F2 m 220.9N2K pN2 I2
Fmm 210.9N1K pN1Im
磁动平衡式为
F1 F2 Fm
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结构：定子、转子、空气隙、端盖、轴承和机座等部件。
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第一节 异步电机的基本类型与结构 ❖ 绕组转子异步电机
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第一节 异步电机的基本类型与结构
三、铭牌的额定值
（1）型号 （2）额定功率（PN）：指电动机在额定方式下
运行时，转轴上输出的机械功率。单位为W和 kW。 （3）额定电压（UN）：指电动机在额定方式下 运行时，定子绕组应加的线电压。单位为V和 kV 。
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第一节 异步电机的基本类型与结构
前言
异步电机又称感应电机是交流电机的一种。
优点：结构简单、制造、使用和维护方便，运行可靠，效率较高、价 格较低。
缺点：1.调速和起动性能不佳; 2.功率因数总是滞后的，增加了电力系统的无功负担。
应用：总的来说：主要作为电动机使用，是当今应用最广，需要量最 大的一种电机。
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第四节 转子转动时的异步电机及其等效电路
转子静止：0 E2 I2r2 jI2x2
I2
r2
E2 jx2
转子转动：0 E2s I2r2 jI2 x2s
I2
E2s r2 jx2s
sE2 r2 jx2s
r2 s
E2 jx2
E2
r2
1 s
s
r2
jx2
tg tg 相位角相同: 2
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第三节 转子不动时的异步电机
1、电压平衡方程 定子绕组的电压平衡式和转子不动时转子绕组的电压平 衡式分别为
U 1 E 1 I 1 (r 1 j1 x ) 0 E 2 I 2 (r 2 j2 x )
（与变压器类比解释各参量的意义）
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第二节 异步电机的基本原理
❖ 转差率是决定异步电机运行状态的重要变量： ❖ 异步电动机的负载情况发生变化， ❖ 转子导体中的电动势电流和电磁转矩相应变化 ❖ 则转子转速和转差率随之变化。
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第二节 异步电机的基本原理
异步电机的参r1 数,x1,r2,x2 ,rm,xm
基本方程式、等效电路图和向量图分析交流电 机普遍方法。 通过等效电路可以算出电机的电流、功率、功 率因数、效率以及转矩。
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第六节 异步电机的参数
❖ 两种参数
➢ 励磁参数: • 决定于电机主磁路的饱和程度. • 是一种非线性参数.