三相异步电动机运行原理

第四章 三相异步电动机的运行原理
2.异步电动机带有机械负载 转速就会降低，即n < n0，感应电动势 E2s、I2 都增大了，I2 便形成了磁通
势 F2.. 现在的问题是： * F2 的性质怎样? * F2 与 F1 的关系如何? * F2 对气隙内主磁场有什么影响?
1.转子绕组流过电流能产生旋转磁场吗？
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(四) 电磁关系 E1与E2在相位上均滞后φm90°
4－5
定子感应漏电势和转子感应漏电势
选择适当的空间坐标系和时间坐标系，使得在矢量图中,定子磁通势矢量F1 可表示在A相绕组的轴线上。在相量图中,定子A相电流I1A与时间参考轴重合。
由于矢量和相量各自在其几何图形中以相同的角速度旋转,在任何瞬间,各自 转过相等的电角度。因此我们可以人为地把时间参考轴放在A相绕组的轴线上， 即将相量图与矢量图合并，因F1与I1A分别在各自的空间和时间坐标系中，以数值 上相等的角速度旋转。所以F1与I1A始终重合。下图说明F1与I1A在时间上的关系 。
由于异步电动机在正常运行时，电源电压恒定不变，所以可以认为电机从
空载到负载的过程中，定子绕组内的感应电动势 E1 的变化很小，差不多与电源
电压相平衡，因此 E1 是一个近乎不变的量。可以断定主磁通 Fm @ Fm0
因此得出下列关系：
4－6
负载时的磁势平衡关系
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(三) 相量矢量图 1. 问题
(一) 转子磁通势的分析 (1)电动机是绕线型转子绕组
由于转子绕组是三相绕组，转子电流是对称三相电流 ， 结论：
所形成的磁通势无疑是旋转的
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(2)笼型转子 由正弦分布的旋转磁场切割而感应的电动势必然是对称多相电动势.当然电
流也是对称的多相电流所形成的合成磁通势，可用矩形磁通势波叠加方法分析 去得出，所形成的磁通势无疑也是旋转的
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一.异步电动机负载时的物理情况
定子绕组接到对称三相电源时，通过对称三相交流电流 I1A、I1B、I1C，在气 隙形成按正弦规律分布，并以同步转速 n0 旋转的旋转磁通势 F1，建立气隙主磁 场 Bm。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 E1A、E1B、E1C 。 对称转子电动势 E2a、E2b、E2c 。
2.一个事实 旋转磁通势可用一种以同步角速度 w0 旋转的矢量表示，与这些磁通势对
应的电流可以用数值上等于同步角速度 w0 旋转的相量表示。为什么？ 由于当某一个相的电流达到最大值时，三相基波合成磁通势的幅值正好在
这一相绕组的轴线上，所以可引用所谓的相矢图来表明这种关系。
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电动机负载时，转子转速为 n，而旋转磁场的转速为 n0。旋转磁场以 (n0-n) 的相对转速切割转子绕组。
极对数为 p 的定子磁场在转子绕组中感应多相电流的频率为：
这种多相转子电流形成磁通势 F2 是旋转的。旋转方向与 F1 相同，相对Байду номын сангаас于转子本身的转速为 Dn。
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4－2
而 Dn 与 n 的方向一致，因此 F2 相对于静止的定子铁心来说，其转速 n 为
4－3
结论： 转子磁通势 F2 和定子磁通势 F1 转速是相同的，两者之间无相对运动。
(二) 磁通势平衡 异步电动机负载时在气隙内产生的旋转磁场，是定、转子磁通势的合成磁
通势，即 4－4
在空载条件下：
4－5
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通过电磁规律就可找出F2与F1的关系，这给分析带来很多方便。
选定主磁场矢量Bm在A相绕组轴线上这个瞬间来分析。由于磁滞、涡流的存在， 使Bm在空间相位上滞后于一个电角度αfe，因此当Bm在A相绕组 轴线上时，Fm在Bm 前面一个电角度αfe，
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若转子回路闭合,转子回路中流过对称三相电流 I2a、I2b、I2c.在气隙磁场和 转子电流的相互作用下，产生电磁转矩，使转子顺旋转磁场方向转动。
1.空载情况下 电机转矩很小，转速接近同步转速，即 n @ n0 E2s @ 0 I2 @ 0 故异步电动机空载运行时，建立气隙磁场 Bm 的励磁磁通势 Fm0 就是定子上的三相基波合成磁通势 F10，即 Fm0 = F10
定子和转子之间通过气隙建立电磁耦合联系，但没有直接的电路间关系。 如何用我们所熟悉的电路分析方法来讨论异步电动机的有关问题?
首先要解决的是建立电动机内部各个电磁量之间的关系。这个工具就是相 量 - 矢量图。
参考时间轴
wt
2p
一个周期，按正弦变化的变量可以用长度等于幅值，角速度等于 2p / s
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因为这时通过A相绕组的主磁链有最大值，所以这时交链A相绕组的主磁通 φm也有最大值，这里磁密Bm为矢量，磁链ψm和磁通φm为相量。Bm的空间位移 大小与ψm 和φm 的时间相位是一致的，绕组中的感应电动势：
在相位上滞后绕组的磁链90°，所以在矢量图中，E1这个相量应位于水平位置 上。从“(图4-tem2)转子磁通势的形成”可看出:
可以从下列图中加深理解。
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2. F2 的旋转方向 若相序为 A - B – C，电动机定子电流所产生的旋转磁场按逆时针方向旋
转 。它在转子绕组中感应电动势的相序为 a-b-c ,转子电流的相序也是 a-b-c。 转子电流所形成的旋转磁通势 F2 的旋转方向是按 a - b - c 的相序。 结论： 转子磁通势 F2 与定子磁通势 F1 的旋转方向相同。 3. F2 转速的大小
F2 在空间上滞后于 Bm 的角度为 π/2 + j2，转子相矢图中，相量I2必然与F2 重合，所以 I2 滞后于 Bm 的角度为 π/2 + j2，
因为 j2 是转子电流 I2 对转子电动势 E2s 的相位差角，所以这时转子绕组 a 相 的电动势 E2s 在转子相量图中也处在水平位置。 根据F2与F1、Fm在空间上相对静止的结论，就可以得出F1 ：