三相异步电动机的运行原理

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
F2
F1 Fm
F1
根据 与 、 在空间上相对静止的结论，就可以得出
Fm (F2 ) F1
(四) 电磁关系
E1与E2在相位上均滞后φm90°
负载时的磁势平衡关系（图5-5）
如下动画可帮助描述异步电动机的相矢图
正弦变量的相量表示
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； 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。 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
对称定子电动势 对称转子电动势
•
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E1A ; E1B; E1C
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E 2a ; E 2b; E 2c
若转子回路闭合，转子回路中流过对称三相电流
•
•
•
I 2a ; I 2b; I 2c
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
•
I1A
电机转矩很小，转速接近同步转速，即
第五章 三相异步电动机的运行原理
第一节 三相异步电动机运行时的电磁过程
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
，
在气I•隙1A内; I•形1B成; I•空1C间上正弦规律分布，并以同步转速 n0 旋转的旋转磁
通势 F1，从而建立气隙主磁场 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：
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 Fm 也有最大值，这里磁密 Bm为矢量，磁链 m 和磁通Fm 为相量 Bm 的空间位移大小与 m 和Fm 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5-tem2)转子磁通势的形成”可看出: 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，
(一) 转子磁通势的分析
1.转子绕组流过电流能产生旋转磁场吗？
(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
(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，
（图5-6）直接表明了F1与I1A在时间上的关系， 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
负载时定/转子磁势和电流相矢图（图5-7）
Bm
选定主磁场矢量Bm在A相B绕m 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 fe ， 因此当Bm在A相绕组 轴线上时，Fm 在Bm 前面一个电角度 fe ，
3. F2 转速的大小 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
f2
p(n0 n) 60
pn0 60
(n0 n) n0
sf1 (5 1)
这种多相转子电流形成磁通势 F2 是旋转的
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
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
坐标的建立（图4-tem1）
所形成的磁通势无疑也是旋转的
转子磁通势的形成（图4-tem2）
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
旋转方向与 F1 相同，相对于转子本身的转速为 Dn
Dn
60 f2 p
60 f1 p
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s
n0s n0
(n0 n) n0
n0
n (5 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
Dn n n0 n n n0 (5 3)
请参考如下动画：
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 (5-4)
(三) 相量矢量图
1. 问题 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
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
在空载条件下：
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，
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
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?