相异步电动机的运行原理

定子漏磁通

在定子相绕组中感应漏电动势
s1
Es1 ，Es1
可以用
负的漏抗压降表示，即
Es1 jI0 X1
X1 1L1 2πf1L1
式中， X1为定子一相绕组的漏电抗； L1为定子一相绕组的漏电感。
虽然X1是定子一相绕组的漏电抗，但是它是由定子三相对称 电流联合产生的定子漏磁通在定子每一相中引起的。
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
1.规定正方向
A1
U1
I1
E1
Z1 Y1
B1
X1 C1
A2
U2
I2
0
E2
Y2
Z2 X2 C2
B2
定子侧采用电动机惯例 转子侧采用发电机惯例
B1
Z 2 1 Z1
B2
A2

0
X1
X
2
C2
A1
A2
Y2
A1
C1
Y1
转子绕组开路时的三相绕线型异步电动机各物理量的正方向
定、转子A相磁链随时间按正弦
变化，可以用相量 A1、 A2 表示 。
4. 感应电动势
A2
1
与定、转子每相绕组交链的主磁通量
随时间按正弦变化，可用相量表示。
与定子A相绕组交链的主磁通为 m 。
A1
j1, j2
0
B I 0
1 F0
0
2
主磁通 Φm 在定子相绕组中感应电动势 E1 ， E2 E1
19-2 三相异步电动机转子堵转时的电磁关系
转子堵转：三相异步电动机定子加三相对称低电压，转子 绕组短路，转轴被卡住不动的情况。
A1
U1
I1 E1
Z1 Y1
B1
X1 C1
A2
I2
0
E2
Y2
Z2 X2 C2
B2
B1
Z 2 n1 Z1
B2
A2

0
X1
X
2
C2
Baidu NhomakorabeaA1
A2
Y2
A1
C1
Y1
（3）转速
n1

60 f1 p
A2
1
A1
j1, j2
（4）瞬间位置
在时空相矢量图中，由于定子轴线+A1 和时间轴+j1重合，因此 F0与 I 0 也重合。
3. 主磁通与定子漏磁通
0
B I 0 F0
0
E2 E1
1）主磁通m
•定义：由基波旋转磁动势产生，经过气隙，同时与定、转 子绕组交链的磁通。 •作用：机电能量转换的媒介。
E1 j4.44 f1N1kdp1 m
主磁通 Φm 在转子相绕组中感应电动势 E2 ，
E2 j4.44 f1N2kdp2m 0
定、转子相电动势有效值之比用电压变比ke 表示，为
ke

E1 E2

N1kdp1 N 2 kdp 2
令 E2 ke E2 ，则有 E1 E2
U1
E1 I0 R1 jI0 X1
E1 I0Z1
式中，Z1=R1+jX1为定子一相绕组 U2 的漏阻抗。
转子一相回路的电压方程式为
U 2 E2
A1
I0
E1
Z1 Y1
B1
X1 C1
A2
0
E2
Y2
Z2 X2 C2
B2
7.等效电路
E1可以表示成 I 0 流过阻抗 Zm 所产生的电压降，即
5.励磁电流
I0 I0 I0r
式中，I0 提供铁耗，为有功 分量；
I0r 建立磁动势产生主磁通，
为无功分量。
转子开路时定、转子 时空相矢量图
A2
1
A1
j1, j2
0 I 0
0
F0
I0
I0r
1
B
2
E 2
E1
6.电压方程式
定子一相回路的电压方程式为
U1 E1 I0 R1 Es1
E1 I0Zm I0 (Rm jX m )
式中，Zm=Rm+jXm为励磁阻抗。 定子一相回路的电压方程式变为
R1 jX1
U1 E1 I0Z1 I0Zm I0Z1
I0 Zm Z1
I0
Rm
U1
E1 E2
jX m
转子绕组开路时三相异步 电动机的等效电路
B l
定子一相磁链的最大值为
m1 N1kdp1m
转子一相磁链的最大值为
m2 N2kdp2m
定、转子A相磁链的表达式为
A1 m1 sin 1t N1kdp1m sin 1t
A2 m2 sin(2t 0 ) N2kdp2m sin(2t 0 )
2. 转子回路电压方程
I2
s 2 Es2
转子一相绕组的漏电动势
Es2 j4.44 f2N2kdp2 s2 j4.44 f1N2kdp2 s2
转子漏电动势可以用负的漏抗压将表示，即
Es2 jI2 X 2
X 2 2L2 2πf2 L2 2πf1L2
第十九章 三相异步电动机的运行原理
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 19-2 三相异步电动机转子堵转时的电磁关系 19-3 三相异步电动机转子旋转时的电磁关系
第十九章 三相异步电动机的运行原理
基本要求：
1.掌握三相异步电动机的磁动势和电动势平衡关系 2.掌握三相异步电动机转子折合的原则和方法 3.掌握三相异步电动机的等效电路及附加电阻的物理意义
式中， X2为转子每相绕组的漏电抗； L2为转子每相绕组的漏电感。
2.励磁磁动势 F0
转子绕组开路时，不产生转子磁动势。作用在电机磁路中的
只有定子磁动势 F0，F0 称为励磁磁动势，相应的定子电流 I0
称为励磁电流。
（1）幅值
F0

3 2
4 π
2 2
N1kdp1 p
I0
（2）转向
从电流超前相绕组轴线向滞后相绕组轴线转动。
A1 B1 C1
为逆时针方向。
转子短路并堵转时的三相异步电动机
1. 漏磁通
转子漏磁通s2 •定义：转子电流产生的仅与转子绕组交链而不与定子绕组 交链的磁通。 •分类：转子槽漏磁通、转子端部漏磁通、转子谐波磁通。 •作用：在转子绕组中感应漏电动势，起漏抗压降的作用。
变压器和异步电机主磁通的区别： •变压器：主磁通为脉动磁通，磁通幅值随时间按正弦变化， m表示其最大幅值。 •异步电机：主磁通为旋转磁通，其磁通密度波沿气隙按正 弦分布且以同步速n1旋转，m表示气隙中每极的磁通量。
2）定子漏磁通s1
•定义：定子电流产生的仅与定子绕组交链不与转子绕组交 链的磁通。 •分类：定子槽漏磁通、定子端部漏磁通、定子谐波磁通。
电动机气隙是均匀的，励磁磁动势 F0 产生在空间按正弦分 布的气隙磁通密度波 B ，忽略铁耗时，B 与 F0 同相位。
气隙中每极主磁通量 m为
m

2 π