三相异步电动机等效电路分析资料讲解
异步电机等效电路的简化(精)
2 Xm 2 Rk R1 R2 (Xm X2 ) 2 R2
X k X 1
X m R X X 2 X m 2 2 2 (Xm X2 ) 2 R2
2 2
（ 1 ）对于一般电机， X1＝X 2
利用空载 X 0 X m X 1 试验 X m X 0 X 1
P 1 P 2 pcu1 pFe pcu 2 pmec pad 0 P2 p
cu1
p p
pFe pcu2 pmec pad 0
第五章 异步电机 23
《电机学》
※ 功率流程图
P1
Pem pCu2 pad pmec
P2
pCu1
pFe1
※异步电动机的功率平衡方程：
2 P0 pCu1 P0 m1I 0 R1 pFe
《电机学》
第五章 异步电机
12
4、参数计算
Z0
U 0 I 0
空载时的额定相 电压及相电流
p0 R0 m1 I 02
X 0 Z 02 R02
电动机空载，转子支路近似开路
X 0 X m X 1 X m X 0 X 1
pm1 N1k N 1 cos 2 CM m I 2 cos 2 Tem m I2 2
异步电机
转矩系数：
(电机结构参数所决定的常数)
《电机学》
第五章 异步电机
33
pm1 N1k N 1 cos 2 CM m I 2 cos 2 Tem m I2 2
pCu 2 sPem
or
Pmec Pem
1 s R2 s 1 s R2 s
三相异步电机的等效电路
结论： 无论转子旋转与否，转子磁动势 F 2 相对于定子
磁动势 F 1 总是静止的，也就是说转子磁动势 F 2 转速 总是为 n 1 。
正方向的规定
规定定、转子各相电气物理量的正方向； 规定磁动势、磁通的正方向； 确定定转子绕组空间坐标。
正方向的规定（下页图）
X1
气隙磁密 旋转方向
B1 B2
Z1 Z2
n X2
T
A1 TL
A2
A2
2
A1
C2
Y2
1
n1
0
Y1
C1
0
A 1
U1
I1
E1
X1
B1
C1
A2
0
U2
I 2 E2
C2
B2
Es2s ( f2 )
E s2 I2 sR 2 s jI2 sX 2 s
说明：
1）转子回路的频率为： f2 sf1 ； 2）转子电阻：R2s R2；转子漏电抗和频率成正比，因
此有： X 2 s 2f2 L s 2 2 s f 1 L s 2 s X 2；转子电动势大小和
频率成正比，因此有： E 2 s 4 .4 4 s f1 N 2 k d p 2 m s E 2
R1
jX 1
R
' 2
jX
' 2
U1
I0
I 1 E1 E2'
Rm
jX m
I
电气自动化技术《任务3.2三相异步电动机的等效电路7》
任务3.2三相异步电动机的等效电路一、学习目的与要求1．分析三相异步电动机空载运行特征、空载运行参数和空载等效电路。
2.三相异步电动机负载运行参数、负载运行T型等效电路和平衡方程式。
二、学习方法1．学习本课程，首先要精读教材和讲义，了解三相异步电动机空载和负载运行的特征。
2. 充分利用学习资源，对三相异步电动机空载和负载的电路进行分析，进而掌握两个运行方式的特征。
三、授课内容1、三相异步电动机空载运行三相异步电动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，将能量从定子传递到转子。
这一点和变压器完全相似。
三相异步电动机的定子绕组相当于变压器的一次绕组，转子绕组那么相当于变压器的二次绕组。
因此，分析变压器内部电磁关系的根本方法也同样适用于异步电动机。
三相异步电动机定子绕组接在对称的三相电源上，转子轴上不带机械负载的运行称空载运行。
空载运行的特点：异步电动机空载运行时，由于轴上不带机械负载，其转速很高，接近同步转速，即n≈n1，s很小。
此时定子旋转磁场与转子之间的相对切割速度几乎为0，于是转子的感应电动势E2≈0，转子的电流I2≈0，转子磁动势F2≈0。
〔1〕主漏磁通的分布当三相异步电动机定子绕组通入三相对称交流电时，将产生旋转磁动势，该磁动势产生的磁通绝大局部穿过气隙，并同时交链于定转子绕组，这局部磁通称为主磁通。
主磁通的路径为：定子铁心→气隙→转子铁心→气隙→定子铁心，构成闭合回路。
主磁通同时交链定转子绕组并在其中分别产生感应电动势。
由于异步电动机的转子绕组为三相或多相短路绕组，在转子的感应电动势的作用下，转子绕组中有电流产生，转子电流与定子磁场相互作用产生电磁转矩，实现异步电动机的机电能量转换。
除主磁通外的磁通称为漏磁通，包括定子绕组的槽部漏磁通和端部漏磁通等，漏磁通沿磁阻很大的空气隙形成闭合回路，因此它比主磁通小很多。
漏磁通仅在定子绕组中产生漏磁感应电动势，不起能量转换的媒介作用，只起电抗压降的作用。
三相异步电动机原理ppt课件 共44页
定义（ n0- n ）为转差，把转差与同步转速n0 之比的百分值 叫做转差率S。即：
S= （ n0 -n ）/ n0 *100%
N
如果用一原动机或其它
T
转矩去拖动异步电动机，
使它的转速超过同步转速，
n >n0 ,S<0,旋转磁场切割转
n0
子导体的
n
方向相反，导体中的电动势与电流方向都反向。由左手 定则知电磁力与旋转磁场和转子的旋转方向相反，这是制动 转矩。这时原动机对异步电动机输入机械功率，而通过电磁 感应由定子向电网输送电功率，电动机处在发电机状态。
每一相绕组都有首端，又有末端，以A相为例，则三相绕组A-X、 B-Y、C-Z、在空间上分布为A-Z-B-X-C-Y共有六部分，即总的 绕组应分为六部分，分属AZBXCY，每一部分在每极下占有的 电角度称为相带，一般用600相带
N
S
N
S
A Z B X C Y A ZB X C Y 600
每极每相槽数q
第四章 三相异步电动机原理
• 4.1 三相异步电动机的基本工作原理与结构 • 4.2交流电机绕组 • 4.3交流电机的感应电动势 • 4.4交流电机绕组的磁动势 • 4.5三相异步电动机的空载运行 • 4.6三相异步电动机的负载运行 • 4.7三相异步电动机的等效电路和向量图
4.1三相异步电动机的基本工作原理与结构
对双层绕组而言，每个相绕组有2p个线圈组，每个相绕
组串联匝数为
N
2p a
qNy
所以双层绕组相电动势基波的有效值为
E 1 2 a p E q ( y 1 ) 2 a p 4 . 4 f 1 q 4 y k W 1 N 1 4 . 4 f 1 2 p 4 a y k q W 1 1 N 4 . 4 f 1 N 4 W 1 1
异步电动机等效电路_理论说明
异步电动机等效电路理论说明1. 引言1.1 概述异步电动机作为一种常见的电动机类型，在现代工业生产中扮演着重要的角色。
它被广泛应用于各个领域，如制造业、交通运输、能源等，其高效率和可靠性使其成为首选设备之一。
理解异步电动机的基本原理以及建立有效的等效电路模型对于设计、控制和故障诊断都具有重要意义。
1.2 文章结构本文将对异步电动机的等效电路进行深入研究，并介绍建立等效电路模型的方法和理论。
首先，我们将简要介绍异步电动机的基本原理，包括其工作原理、特点和应用领域。
然后，我们将详细讨论等效电路建模方法和参数确定方法，并说明定子绕组等效参数计算的意义。
接下来，通过具体案例研究，我们将分析和探讨等效电路在启动过程中、负载变化时以及故障诊断中的应用。
最后，在结论部分总结主要研究成果，并指出存在问题及未来改进方向与研究方向。
1.3 目的本文旨在提供关于异步电动机等效电路的理论说明，探讨建立等效电路模型的方法和参数确定方法，并应用实例分析其在启动、负载变化和故障诊断中的应用。
通过本文的阐述，读者将能够深入了解异步电动机的工作原理和特点，并学习到建立有效等效电路模型的重要性以及其在工程实践中的应用价值。
2. 异步电动机的基本原理:2.1 三相异步电动机简介:三相异步电动机是一种常见的交流电动机，通常由定子和转子两部分组成。
其特点在于定子绕组与AC电源产生旋转磁场，而转子则通过感应来产生运动。
这种类型的电动机广泛应用于各种领域，包括工业、农业和住宅等。
2.2 异步电动机的工作原理:异步电动机的工作基于“感应”现象。
当三相交流电源通过定子绕组时，会在定子上产生一个旋转磁场。
这个磁场会切割到转子导体中，并在导体中引起感应电流。
根据楞次定律，这个感应电流会形成一个反向磁场，与定子旋转磁场互相作用。
这个互相作用导致了转子开始旋转，并因为变化的磁场而保持运动。
由于存在滑差（即旋转速度不同造成的差异），异步电动机无法实现同步运行。
电气自动化技术《任务3.2三相交流异步电动机的等效电路 》
?电机设备运行与控制?课程教案NO. 3-02授课班级周次日期任课教师复习提问三相异步电动机的种类有哪些？铭牌参数的种类及意义是什么？学习模块模块三三相异步电动机的检修学习任务任务3.2 三相异步电动机的等效电路授课内容三相异步电动机的工作原理及参数分析课时 4教学载体教学目标知识目标：1.了解旋转磁场的特点；2.掌握三相异步电动机的运转原理；3.掌握三相异步电动机的等效电路组成。
能力目标：1.通过观看教学使学生掌握三相异步电动机的运转原理掌握；2.增强学生对理论知识的掌握能力3.培养学生自主学习能力。
素质目标：1.培养学生实事求是的科学态度、严谨的工作作风和勇于进取的精神。
重点难点本课题重点是三相异步电动机的运转原理；通过课程动画及多媒体课件进行讲解；本课题的难点是三相异步电动机的等效电路分析；利用电路根本知识尽量让学生掌握其电路结构。
授课过程步骤内容方法、资源运用1 旋转磁场产生及特点启发式、多媒体课件2 异步电动机的运转原理启发式、多媒体课件3 异步电动机的等效电路启发式、多媒体课件授课方式学做一体的教学方式教学地点电工技能实训室教学资源投影系统，课程动画资源资料：?电机设备运行与控制?教材、PPT电子课件教学时间教学内容注释5分钟回忆上节课内容，进行复习提问。
5分钟一、任务描述掌握三相异步电动机的运转条件及等效电路，了解生产设备中三相电机的运转情况及原理。
明确学习任务，结合分析说明，让学生明确学习的主要内容。
10 分钟二、任务分析假设要顺利完本钱次课的教学内容，首先应准备甚础知识：电路根本知识，电磁场的根底知识；其次结合电机结构分析出磁场产生的条件及特点，进而分析其工作原理。
教具数量由任课教师根据学生数量和分组情况自行确定100 分钟三、相关知识1、磁场的产生〔1〕2极旋转磁场如图3-1-2-1〔a〕所示为最简单的三相异步电动机的定子绕组，每相绕组只有一个线圈，三个相同的绕组U1-U2、V1-V2、W1-W2在空间的位置彼此互差120°，分别放在定子铁心槽中。
第五章 三相异步电动机的运行原理及单相异步电动机
异步电动机空载运行时，建立气隙磁场Bm的励磁磁场Fm0就是定 子绕组产生的三相基波合成磁动势F10即Fm0=F10
第五章 三相异步电动机的运行原理及单相异步电动机 空载的情况下：n≈ns, I2≈0
当电机带有机械负载后：n<ns, I2增大。 （一）转子磁动势分析 不论转子是绕线型还是笼 型，转子磁动势F2都是一种旋 转磁动势。
f2 60 60 ns sf1
f2为转差频率，转子电流形成的转子磁 动势F2的旋转方向与F1的旋转方向相同， 它相对于转子的转速为Δ n，而相对于 定子的转速为Δ n+n=ns
第五章 三相异步电动机的运行原理及单相异步电动机 （二）磁动势平衡 转子磁动势F2与定子磁动势F1相对静止，得到合成磁动势F1+F2 负载时 F1 F2 Fm Bm (m )
RΩ 为转子电阻的外加电阻
E1 Im Zm Im (Rm jXm )
Zm为表征铁心磁化特性和铁耗的一个综合参数，称为励磁阻 抗；Xm称为励磁电抗；Rm为反映铁耗的励磁电阻。 E1 jI1 X1 E2s jI2 X 2s
定子漏电抗 转子漏电抗
E2s j4.44 f 2 N2kW 2m j4.44 f1N2kW 2m s
异步电动机的负载运 行时的电磁关系
三相异步电动机等效电路分析
二、电压平衡式（转子静止时的异步电机）
以下标1和2区别定子和转子电路的各物理量，各种 数量均取每相值。
从电路分析角度来看，转子不动时的异步电机的电 路方程与次级侧短路时的变压器的电路方程相似。
U1 E1 I1r1 jx1 0 E2 I2 r2 jx2
三、磁势平衡式
转子绕组是对称多相绕组，与定子绕组有相同 极数。
F1 Fm F1L
第一项用以产生基波磁通；第二项为负载分量， 用以抵消转子磁势去磁作用，它与转子磁势大小 相等方向相反。
设定子绕组有m1相，磁势的振幅
F1
m1 2
* 0.9*
N 1k N 1 p
I1
转子绕组有m2相，磁势振幅
F2
m2 2
* 0.9*
N 2kN 2 p
I2
激磁磁势
Fm
m1 2
E 2
E 1
I2
R2 s
jX 2
;
I1 I2 Im ;
E 1 Im ( Rm jX m ) Im Z m
五、等效电路
single-phase equivalent circuit
六、参数的物理意义
rm——铁耗等效电阻core-less resistance xm——magnetizing reactance定子每相绕
转子旋转磁势对定子旋转磁势产生去磁作用，二 者共同作用在主磁路中产生主磁通，决定于定子 电势El
E1 4.44 f1 N1kN 1m
E1受到定子电压平衡支配，决定了基波磁通φm， 从而决定了激磁电流Im。
当转子有电流时，定子电流应包含两个分量
I1 Im I1L
由定子电流所产生的磁势也包含两个分量
转子电势和电流的频率（转子频率，与转差率 成正比，又称为转差频率）为
三相异步电机的基本方程式讲解
具体方法： 将三相异步电动机接到三相交流调压器上，电动机的转轴上不带任何机械负 UN 载，此时，转子转速 n » n1 ， s » 0 。通过改变调压器的输出得U0 = (1.1~1.3) ， P0 U0 U 0 、空载电流 I0 记录期间的定子电压 以及空载功率 。然后，逐渐降低 ， = f (U0 ) (见图6.44)。 直至定子电流开始回升为止。绘出相应的空载特性： 、 I 0 P0
2 2 ¢ U P = P m I r = p + p 不变，于是， 0 之间必然为直线，如图6.45所示。 mec 与 Fe 0 0 1 0 1
图6.45
2 ¢ P = f ( U 0 0 )的关系曲线
由此可以将 p Fe 与 pmec 分离开来，然后再利用 U0 = U N 时的数值计算如下：
I2s = E2 s sE2 E2 = = = I2 r2 r2 + jx2s s r2 + jsx2s + jx2s s
(6-84)
上式左边各物理量的频率为转差频率 f 2 ，而右边各物理量的频率为定子频率 f1 （或 转子堵转时的情况）。由于两种频率下的电流有效值相等，因而折算前后相应的空间磁势 F2 保持不变。
结论: 频率折算相当于将旋转状态的转子绕组折算为堵转（或静止不动） 状态的转子绕组。折算后定、转子绕组的频率皆为 f1 。
m2 , N 2 k w 2
图6.38 三相异步电机经频率折算后的等效电路
转子机械轴上 总的机械输出 功率对应的等 效电阻
图6.38中，转子绕组的电阻
r2 s
被分成两项：
转子绕组本身 的电阻
异步电动机的等效电路参数及物理意义
异步电动机的等效电路参数及物理意义一、异步电动机的基本结构异步电动机主要由定子和转子两部分构成。
其中定子上有三根相位绕组，通电后在旋转磁场的作用下产生旋转磁通，进而感应转子中的感应电动势。
由于转子所在的电路闭合，产生的电流会在磁场的作用下形成转子磁通，并在磁力作用下与旋转磁场相互作用产生转矩，驱动转子旋转。
二、异步电动机的等效电路异步电动机通常用等效电路来描述其特性，其等效电路包括定子端口等效电路和转子端口等效电路。
常见的定子端口等效电路包括电阻、电抗、电动势等三个参数。
而转子端口等效电路则包括嵌入电动势和电阻两个参数。
1. 定子端口等效电路（1）电阻：反映了定子绕组的电阻性质，一般用R1表示，该电阻的值取决于绕组导体的材料、长度、截面积等因素。
其作用是消耗电功率，将电能转化为热能。
（2）电抗：反映了定子绕组的感性性质，一般用X1表示。
电抗也可以分为漏抗和主抗两部分，漏抗表示因线匝绕组空隙、齿槽、端部等位置产生的磁链泄漏而形成的电抗，主抗表示线圈真正的感抗。
在额定电压下，定子电抗值越大，异步电动机的起动电流越小。
（3）电动势：反映了定子中感应电动势的大小和相位特性，一般用E1表示。
由于在正常工作状态下，定子感应电动势等于生效磁通的变化率和定子电测的相对运动。
在相对静止的状态下，定子感应电动势为零。
2. 转子端口等效电路（1）嵌入电动势：嵌入电动势值表示了磁场拖动转子而在转子中感应出的电动势大小和相位，一般用E2'表示。
嵌入电动势可以分为漏电势和主磁通电势，漏电势表示因空隙、齿槽等因素产生的磁链泄漏而形成的电势，主磁通电势则表示磁导率最高的磁场中感应出的电势。
在电机正常运行状态下，转子电阻很小，所以可以把转子电阻忽略不计。
（2）电阻：该参数表示转子内部电路的电阻性质，由转子的金属导体组成，一般用R2'表示。
在异步电动机中，转子电阻的大小影响着电机的转速和启动时间，大电阻会导致转子堵转，小电阻会导致电机启动时间加长。
4.5 三相异步电动机的折算、等效电路和相量图
=
E&2 s R2 + jX 2s
=
sE&2 R2 + jsX 2
=
R2 +
E&2
jX
2
+
1
s
s
R2
可见
,用一
个不转的转子并
且在转子
回路中串联一个电
阻
1
s
s
R2
,
就可以将转子频率折算为定子频率,同时保持转子磁动势F2不变.
第4章 三相异步电动机
实际电机旋转时，转子轴上有机械损耗和机械功率输出。
（1）电阻的折算：
电动势变比 阻抗变比
折算前后转子铜损耗不变。
m1I22 R2
m2
I
2 2
R2
R2 kike R2
kike
（2）电抗的折算：
（3）阻抗的折算：
X 2 kike X 2
Z2 kikeZ2
第4章 三相异步电动机
结论： 转子侧各电磁量折算到定子侧时：
（1）电动势、电压乘以电动势变比 ke
（1）运行时的异步电动机与副边接有纯电阻负载的 变压器相似。
当S=1时，相当于副边短路的变压器。
当S=0时，相当于副边开路时的变压器。
（2）异步电动机可看作是一台广义的变压器，不仅 可以变换电压、电流和相位，而且可以变换频率和相 数，更重要的是可以进行机电能量转换。
等值电路中，
1s是s 模R2' 拟总机械功率的不等能值用电电感阻和电
第4章 三相异步电动机
4.5 三相异步电动机的折算、等效电路和相量图
教学内容：
4.5.1 折算 4.5.2 等效电路 4.5.3 相量图 4.5.4 笼型转子的极数、相数、匝数和绕组因数
三相异步电动机课件讲解
成，整个外形如长链。
链式绕组的每个线 圈节距相等并且制造方 便；线圈端部连线较短 并且省铜。主要用于 q=2的4、6、8极小型 三相异步电动机。
二、单层交叉式绕组
单层交叉式绕组由线圈数和节距不相同的两种线圈组构成， 同一组线圈的形状、几何尺寸和节距均相同，各线圈组的端部互 相交叉。
Fp1 2 Fq1k y1 0.9( 2 qNc ) k y1kq1Ic
3、相绕组的磁动势
每个极下的磁动势和磁阻构成一条分支磁路。若电机有p 对磁极，就有p条并联的对称分支磁路，所以一相绕组的基波 磁动势就是该绕组在一对磁极下线圈所产生的基波磁动势，若 每相电流为Ip:
f p1(x, t)
Fp1
端部排列整齐 机械强度高
缺点
嵌线 困难
用铜 量大
4.3交流电机绕组的感应电动势
4.3.1 线圈的感应电动势及短距系数
一、一根导体的电动势
电动势波形: e Blv 电动势频率: f pn
60
电动势大小: Ec1 2.22 fΦ1
随时间变化的波形 取决于气隙磁密在 空间的分布波形
二、整距绕组的电动势
每个整距绕组由Nc个相同和线匝组成，每个整距线圈的 电动势:
E y1(y ) Nc Et1 4.44 fNc 1
三、短距线圈的电动势 每个短距线圈的电动势:
E y1( y ) 4.44 fNcΦ1k y1
ky1
E y1(yτ) E y1(yτ)
sin(
y τ
900
)
称为短距系数：
线圈短距时电动势 比整距时打的一个 折扣．
二、交流绕组的基本概念
三相异步电动机的等效电路和功率流程
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三相异步电动机的等效电路和习题要点
希望 尽量大一些为好。JO2系列电动 机的0.9～2，Y系列电动机的1.8～2.2。
三相异步电动机的等效电路和习题 习题 一、填空题 1.三相感应电动机，如使起动转矩到达最 大，此时 sm =( ) 2.感应电动机起动时，转差率 s ( ) ， cos 2 （ 此时转子电流 I 2 的值( )， ） 因此起动转矩( )。
r1 x1 x 2
可见，三相异步电动机的最大转矩与电网电压的平 方成正比，最大转矩与转子电阻无关；临界转差率与转子 电阻成正比。
三相异步电动机的等效电路和习题 (4)转子电阻对曲线 的影响。 T f ( s) 异步电机转子回路中的电阻不同，其相应的 机械特性 曲线的形状也不同，起 T f ( s) 动转矩的大小也不同。当 <1 时，随着转 sm 子电阻的增加，起动转矩变大；要使起动转 矩达到最大转矩 ，则 sm Tst Tm =1，即：
三相异步电动机的等效电路和习题
三相异步电动机的等效电路和习题
由图可见，当1≥s>0时，电磁转矩和 转子的转速都为正，转子转速小于磁场的 同步转速，电机处于电动机运行状态； 当s<0时，转子的转速为正，转子转速大于 磁场的同步转速，电磁转矩为负，电机处 于发电机运行状态； 当s>1时，转子的转速为负，电磁转矩 为正，电机处于制动运行状态。
( R jX )I E 1 m m 0
1 s I2 U2 R2 s
三相异步电动机的等效电路和习题
T型等效电路和简化等效电路
由基本方程可以作出等效电路:
T型等效电路
简化等效电路
三相异步电动机的等效电路和习题
当异步电机的定子电压、频率及各参数 都为定值时，改变转差率s的大小，根据用 参数表示的电磁转矩计算公式可算出相应 的电磁转矩T，可作出机械特性曲线，如图 所示。
三相异步电动机基本控制电路详解
FR KMF
KMF KMR
KMR
电气联锁
机械联锁（复合按钮的常闭触头） 双保险
电气联锁（接触器的常闭触头）
2.正反转自动循环电路
可逆行程
行程控制
A
B
前进
后退
行程控制实质为电机的 正反转控制，只是在行程 的终端要加限位开关
行程控制电路（1）
动作过程
SB2
正向运行
至左极端位置撞开SQA
电机停车
（反向运行同样分析）
控制 SB3：点动 关系 SB2：连续运行
SB2
KM FR
KM
FR
SB3
控制电路
主电路
电路的缺点：动作不够可靠 （KM释放时间≤ SB3复位时间）
异步机的直接起动----点动+连续运行控制 方法三：加中间继电器（KA） （较②可靠）
~ SB1
SB2
KA FR
QK
KA
SB
KM
FR
KA
控制 SB：点动
三相异步电动机基本控制电路
起动﹑停止控制电路 正﹑反转控制电路 电动机制动控制电路
一. 起动、停止控制电路、
直接起动 减压起动
1. 直接起动
供电变压器容量足够大 小容量笼型电动机
直接起动 优点:电气设备少，线路简单 缺点:起动电流大，引起供电系统电压波动
刀开关直接起动
适用：
小容量 起动不频繁的笼型电动机
~ SB1
SBF
KMF
FR
KMF
SBR
KMR
KMR
KMR
KMF
互锁
电器联锁(互锁)作用：两个接触器的辅
助常闭触头互相控制。正转时，SBR不起 作用；反转时，SBF不起作用。从而避免 两接触器同时工作造成主回路短路。
三相异步电动机课件ppt课件 共63页
转速 转差率 电磁转矩 能量关系
电动机
定子绕组接对 称电源
0 < n < n1
0s1
驱动 电能转变为机
械能
电磁制动
外力使电机沿磁 场反方向旋转
n<0
s 1
制动 电能和机械能变
成内能
发电机
外力使电机快速 旋转
n > n1
s 0
制动 机械能转变为电
能
第4章 三相异步电动机
4.1.3 型号和额定值
负载越大，转速越低，转差率越大；反之，转差率越小。
转差率的大小能够反映电机的转速大小或负载大小。电机的转
速为：
n=(1- s)n1
额定运行时，转差率一般在0.01~0.06之间，即电机转速接
近同步速。
第4章 三相异步电动机
三、异步电机的三种运行状态 根据转差率的大小和正负,异步电机有三种运行状态
状态
3、电角度
电 角 度 p 机 械 角 度
第4章 三相异步电动机
4、槽距角 a
相邻两个槽之间的电角度：
= p 3600
Z
5、每极每相槽数 q
每一个极面下每相所占的槽数为
6、相带
q= Z 2 pm
每个极面下的导体平均分给各相，则每一相绕组在每个极 面下所占的范围，用电角度表示称为相带。
第4章 三相异步电动机
广泛应用于10kW以下 的异步电动机定子绕组
电动势和磁动 势波形较差
缺点
铁损和噪 声较大
起动性 能较差
不适宜于大 中型电机
第4章 三相异步电动机
4.2.3 三相双层绕组
双层绕组每个槽内放上、下两层线圈的有效边，线圈的每 一个有效边放在某一槽的上层，另一个有效边则放置在相隔为 y 的另一槽的下层。
三相异步电动机等效电路及解析
7.2 三相异步电动机的空载运行三相异步电动机的定子与转子之间是通过电磁感应联系的。
定子相当于变压器的一次绕组,转子相当于二次绕组，可仿照分析变压器的方式进行分析。
7.2.1 空载运行的电磁关系当三相异步电动机的定子绕组接到对称三相电源时，定子绕组中就通过对称三相交流电流，三相交流电流将在气隙内形成按正弦规律分布，并以同步转速n 1弦转的磁动势F 1。
由旋转磁动势建立气隙主磁场。
这个旋转磁场切割定、转子绕组，分别在定、转子绕组内感应出对称定子电动势，转子绕组电动势和转子绕组电流。
空载时，轴上没有任何机械负载，异步电动机所产生的电磁转矩仅克服了摩擦、风阻的阻转矩，所以是很小的.电机所受阻转矩很小，则其转速接近同步转速，n ≈n 1，转子与旋转磁场的相对转速就接近零，即n 1—n ≈0。
在这样的情况下可以认为旋转磁场不切割转子绕组，则E 2s ≈0（“s"下标表示转子电动势的频率与定子电动势的频率不同），I 2s ≈0.由此可见，异步电动机空载运行时定子上的合成磁动势F 1即是空载磁动势F 10，则建立气隙磁场B m 的励磁磁动势F m 0就是F 10，即F m 0=F 10，产生的磁通为Φm 0.励磁磁动势产生的磁通绝大部分同时与定转子绕组交链，这部分称为主磁通，用φm 表示,主磁通参与能量转换，在电动机中产生有用的电磁转矩。
主磁通的磁路由定转子铁心和气隙组成，它受饱和的影响，为非线性磁路.此外有一小部分磁通仅与定子绕组相交链，称为定子漏磁通φ1σ.漏磁通不参与能量转换并且主要通过空气闭合，受磁路饱和的影响较小，在一定条件下漏磁通的磁路可以看做是线性磁路。
为了方便分析定子、转子的各个物理量,其下标为“1”者是定子方，“2”者为转子方。
异步电动机在正常工作时的一些电磁关系在转子不转时就存在，利用转子不动时分析有助于理解其电磁过程。
一、转子不转时(转子绕组开路）异步电动机内的电磁过程转子绕组开路时,转子电流为零，定子电势和转子电势的大小、频率1E •、2E •和1f ;1）转子绕组开路，定子绕组接三相交流电源， 定子绕组中产生三相对称正弦电流（空载电流），形成幅值固定的气隙旋转磁场，旋转速度为1160f n p =; 2）由于转子不动,旋转磁场在定子绕组、转子绕组中感生频率均为1f 的正弦电动势； 11111222224.444.44{N N E j f k N E j f k N =-Φ=-Φ （7.2)式中k N1、 N 1 ——定子 每相有效串联匝数。
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m 2 1 * 0 .9 * N 1 p k N 1 I m m 2 1 * 0 .9 * N 1 p k N 1 I 1 m 2 2 * 0 .9 * N 2 p k N 2 I 2
四、绕组归算
转子绕组的归算——把实际相数为m2、绕组 匝数为N2、绕组系数为kN2的转子绕组，归算 成与定子绕组有相同相数、相同匝数和相同绕 组系数的转子绕组。
二、电压平衡式（转子静止时的异步电机）
以下标1和2区别定子和转子电路的各物理量，各种 数量均取每相值。
从电路分析角度来看，转子不动时的异步电机的电 路方程与次级侧短路时的变压器的电路方程相似。
U1 E 1I 1r1j x1 0E2I 2r2jx2
三、磁势平衡式
转子绕组是对称多相绕组，与定子绕组有相同 极数。
频率归算后的等效转子
I 2rs2 E 2jx2 (r2r21E s2s)j折转x2算子为电定势子频率的
绕线式转子有明显的相数和极对数，设计转子 绕组时，必须使转子极数等于定子极数。否则， 没有平均电磁转矩。
鼠笼转子的转子有鼠笼加端环组成。所有导条 在两头被端环短路，整个结构是对称的，实质 上是一个对称的多相绕组。鼠笼转子的极数恒 等于定子绕组的极数。
在转子不动时，定、转子电势有相同频率，由转 子电流所产生的基波旋转磁势与由定子电流所产 生的基波旋转磁势有相同转速，没有相对运动。
转子旋转磁势对定子旋转磁势产生去磁作用，二 者共同作用在主磁路中产生主磁通，决定于定子 电势El
E 14.4f4 1N 1kN 1 m
E1受到定子电压平衡支配，决定了基波磁通φm， 从而决定了激磁电流Im。
当转子有电流时，定子电流应包含两个分量
I 1I mI 1L
由定子电流所产生的磁势也包含两个分量
x2' r2'
三、频率归算
频率归算——用一等效的转子电路替代实际转动的 转子电路，使与定子电路有相同频率。（转子静止）
保持频率归算后的转子电流的大小和相位不变，可 保持磁势平衡不变，保持定子电流的大小和相位不 变，保持了损耗和功率不变。
转子转动时的实际情形
I 2r2E 2jsx2s
sE 2 r2js2x
根据归算前后转子上的铜耗保持不变为条件
m1I2'2r2' m2I22r2
根据归算前后转子功率因数保持不变为条件
tg2
x2 r2
x2' r2'
I
' 2
m2 N2kN 2 m1 N1kN 1
I2
I2 ki
电 流 变 比
E2'
N 1k N 1 N 2kN 2
E2
ke E2
电压变 比
阻 抗 变 比keki U1 E1 I1( R 1 jX 1 );
二、转子转动后的基本方程式
E 2 s 4 .4f2 4 N 2 k N 2 m 4 .4s4 1N f2 k N 2 m s2 E
x 2 s2f2L 22s1 L f2s2 x
电压平衡式
0 E 2 s I 2r 2j2 x s
频率 f2=sf1
U 1 E 1 I 1r 1 j1 x频f1 率
组与主磁通对应的电抗，随的、铁芯的饱和 不同而变化。 异步电机中，磁通由三相联合产生； 变压器中，磁通由一相绕组产生
x1 ——定子漏抗，由定子三相电流联合产
生的漏磁通，在定子每一相上引起的电抗。
5.5 转子旋转时的异步电动机
一、转子旋转对转子各物理量的影响
转子转动后，转子绕组的电势和电流的频率与 转子的转速有关——取决于气隙旋转磁场与转 子的相对速度。
归算
绕组归算——转子绕组的相数、每相有效串联匝 数与定子绕组一样；
频率归算——使转子绕组的频率与定子绕组一致。
m 2 m m I1 I 2* 2 11E I0 2.'2 '9 2Irr* sr22 2'2N ' E E 1 2p k 2m jjsN m x2 x2 1 2E sI 22 'I2 I(2 2r2r2m r22 22 sr* E 2 j0 1 2.E s9 s2 * 2xsN t)g2 p k2N j2 x2I2 xr22
三相异步电动机 等效电路分析
5.4 转子静止时的异步电机
分析前提： 把异步电机的磁通分成主磁通和漏磁通，并把
谐波磁通归并到漏磁通 假设：气隙中只有基波磁通，定、转子绕组上
只感应有基波电势 漏磁感应电势用漏抗压降表示
一、转子静止时的电路表示
正方向按变压器惯例
U1 E 1I 1r1j x1 0E2I 2r2jx2
E2
E1
I2
R 2 s
jX 2
;
I1 I2 Im ;
E1 Im ( R m jX m ) Im Z m
五、等效电路
single-phase equivalent circuit
六、参数的物理意义
rm——铁耗等效电阻core-less resistance xm——magnetizing reactance定子每相绕
在进行归算时，有电压变比、电流变比和阻抗 变比。
(一)电流的归算 根据归算前后转子磁势应保持不变为条件
m 2 1*0.9*N 1 p kN 1I'2m 2 2*0.9*N 2p kN 2I2 (二)电势的归算 根据归算前后转子视在功率保持不变为条件
m 1E2 'I2 ' m2E2I2
(三)阻抗的归算
F 1F mF 1L
第一项用以产生基波磁通；第二项为负载分量， 用以抵消转子磁势去磁作用，它与转子磁势大小 相等方向相反。
设定子绕组有m1相，磁势的振幅
F1m 21*0.9*N1pkN1 I1
转子绕组有m2相，磁势振幅
F2m 22*0.9*N2pkN2 I2 激磁磁势 Fmm 21*0.9*N1pkN1 Im
转子电势和电流的频率（转子频率，与转差率 成正比，又称为转差频率）为
f2pn16n 0n1n 1np6 n10s1f
转子转动后，由转子电流所产生的转子基波旋转磁 势相对于转子的转速为
n2
60f2 p
60s1f p
sn1
转子基波旋转磁势相对于定子的转速为
n2ns1n nn 1
由转子电流所产生的转子基波旋转磁势和由定子电 流所产生的定子基波旋转磁势没有相对运动。（磁 势平衡式不变）