《三相异步电机的等效电路.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三相异步电机的等效电路.（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三节 三相异步电机的等效电路 0-1 概述 要求：掌握异步电机稳态分析的基本方 法-等效电路法 异步电动机分析中，主要涉及四个量- （输入能量的）电端口：电压与电流； （输出能量的）机械端口：功率和转速 （或转矩与转速）。 实际中要解决的问题： 主要是已知异步电动机电压与输出功率求 解电流、转速的问题；或已知电压和转速 求电流和功率等问题。 为解决上述问题仍用等效电路法， 要设法找出与变压器相似的等效电路。 本章要求掌握等效电路方面的要点： 1）如何得到等效电路？掌握绕组归算 、转子位置归算与频率归算等； 2）等效电路各元件各代表什么？等效 哪些实际的物理量？ 为了得到等效电路的过程，主要解
2、决以下三个问题： 1）设法用静止转子等效旋转的转子，以便借用变压器 的分析方法； 2）在气隙磁场作用下，定转子绕组的感应电势之间的 关系，引入电压变比； 3）定转子电流产生的磁势如何合成，引入电流变比。 仿照变压器的思路得到等效电路 基本思路 首先分析仅仅定子有电流而转子没有电流 的情况转子绕组开路，转子只有感应电动 势，但无电流； 然后分析，转子绕组短路，但转子堵转的 情况； 最后分析转子旋转的情况采用等效静 止转子代替实际旋转转子。 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 正方向的规定（下页图） 定子漏磁通定子漏磁通 不起传
3、递能量的媒介作用，只起电抗压降的不起传递能量的媒介作用，只起电抗压降的 作用；作用； 包括：槽部漏磁通、端部漏磁通和谐波磁通包括：槽部漏磁通、端部漏磁通和谐波磁通 一 转子开路的异步电机 主磁通主磁通 和变压器一样起到传递能量的媒介作用；和变压器一样起到传递能量的媒介作用； 1、基本电磁关系示意图 类比变压器的空载运行，说说它们的异同。类比变压器的空载运行，说说它们的异同。 由于转子开路，因此定子三相电流由于转子开路，因此定子三相电流 产产 生合成基波旋转磁动势生合成基波旋转磁动势 用于建立主磁场用于建立主磁场 ，因此这个磁动势亦称为励磁磁动势。，因此这个磁动势亦称为励磁磁动势。 2、励磁磁动
4、势及励磁电流 励磁电流励磁电流 可看成由两部分组成：可看成由两部分组成： 提供铁耗，是有功分量；提供铁耗，是有功分量； 建立磁动势产生建立磁动势产生 主磁场主磁场 ，是无功分量，即：，是无功分量，即： 这样得到定转子每相电动势变比（这样得到定转子每相电动势变比（ ）：）： 和变压器一、二次绕组感应电动势的推和变压器一、二次绕组感应电动势的推 导类似，得定、转子每相电动势有效值的大导类似，得定、转子每相电动势有效值的大 小：小： 3、主磁通在定转子绕组感应电动势 4 4、电动势平衡方程、电动势平衡方程 定子一相绕组的漏阻抗定子一相绕组的漏阻抗 定子一相电动势平衡式为：定子一相电动势平衡式为： 转
5、子回路开路，转子回路电动势平衡方程：转子回路开路，转子回路电动势平衡方程： 与变压器分析时一样，如果用励磁电流与变压器分析时一样，如果用励磁电流 在参数在参数 上的压降表示上的压降表示 ，则：，则： 激磁阻抗；激磁阻抗； 5、时空相矢图和等效电路： 1 1、基本电磁关系示意图、基本电磁关系示意图 二 转子不动（堵转）时异步电机 根据全电流定律知道，产生气隙磁密根据全电流定律知道，产生气隙磁密 的磁动势的磁动势 是作用在磁路上的所有磁动势的总和。即认为合成磁是作用在磁路上的所有磁动势的总和。即认为合成磁 动势产生气隙磁密：动势产生气隙磁密： 由于转子短路，由于转子短路， ；由于转子堵转，；由于转
6、子堵转， 频率也为频率也为 ；旋转速度为；旋转速度为 结论：结论： 与与 在定子内圆空间同转速、同转向，即在定子内圆空间同转速、同转向，即 相对静止。相对静止。 2、磁动势分析 转子角折合以后，在时空相矢图中肯定转子角折合以后，在时空相矢图中肯定 有有 和和 、 和和 、 和和 都相互重合的都相互重合的 关系。这样就有：关系。这样就有： 3、电流形式的磁动势平衡方程 简化后有：简化后有： ，其中：，其中： 式中，式中， ，称为电流比。，称为电流比。 根据根据 ，就可得：，就可得： 目的：由于定转子之间只有磁的联系，没有电路上的目的：由于定转子之间只有磁的联系，没有电路上的 直接联系，为了把定转
7、子电路直接连接起来构成统一直接联系，为了把定转子电路直接连接起来构成统一 的的等效电路，必须像变压器一样，把异步电机的转的的等效电路，必须像变压器一样，把异步电机的转 子侧量归算到定子侧，或者说用一个等效的转子来代子侧量归算到定子侧，或者说用一个等效的转子来代 替实际的转子。等效转子的相数为替实际的转子。等效转子的相数为 ，有效匝数为，有效匝数为 。 4、转子绕组相数和有效匝数的折合 原则：归算后不能改变异步电机的电端口的电磁本质。原则：归算后不能改变异步电机的电端口的电磁本质。 步骤：具体折合原则和步骤和处理变压器的折合相似。步骤：具体折合原则和步骤和处理变压器的折合相似。 给出转子侧电流、
8、电动势和阻抗折合后的结果给出转子侧电流、电动势和阻抗折合后的结果 ： 六、基本方程、等效电路和相量图 当转子旋转起来后（当转子旋转起来后（ ），转子中仍会感应），转子中仍会感应 电流电流 ，产生转子磁动势，产生转子磁动势 。 由于由于 相对定子的转速为相对定子的转速为 ； 那么那么 相对定子的转速为？相对定子的转速为？ 另外，那么另外，那么 与与 还会保持静止吗？还会保持静止吗？ 1 1、问题的提出、问题的提出 结论：结论： 无论转子旋转与否，转子磁动势无论转子旋转与否，转子磁动势 相对于定子相对于定子 磁动势磁动势 总是静止的，也就是说转子磁动势总是静止的，也就是说转子磁动势 转速转速 总是
9、为总是为 。 下面我们首先具体分析转子旋转时磁动势下面我们首先具体分析转子旋转时磁动势 。 三 转子转动后的异步电机 异步电动机额定负载时异步电动机额定负载时 通常在通常在0.020.050.020.05范围内，由此范围内，由此 可知：转子旋转时转子感应电势和电流的频率很低，当可知：转子旋转时转子感应电势和电流的频率很低，当 HzHz时，时， HzHz。 1 1）转子电流的频率）转子电流的频率 ： 其频率取决于气隙旋转磁场切割转子绕组其频率取决于气隙旋转磁场切割转子绕组 的相对转速：的相对转速： ， 即即 ： 2、转子回路的电流和磁动势分析 2 2）磁动势磁动势 的转速：的转速： 相对于转子转
10、速为：相对于转子转速为： ， 相对于定子的转速就为：相对于定子的转速就为： 相对于转子转相对于转子转 速速 加上转子转速加上转子转速 ，即：，即： 。 结论：结论： 不论转子静止还是旋转，不论转子静止还是旋转， 与与 在空在空 间上总相对静止，都以同步速间上总相对静止，都以同步速 旋转，所以旋转，所以 得稳定的磁动势平衡关系：得稳定的磁动势平衡关系： 说明：说明： 1 1）转子回路的频率为：）转子回路的频率为： ； 2 2）转子电阻：）转子电阻： ；转子漏电抗和频率成正比，因；转子漏电抗和频率成正比，因 此有：此有： ；转子电动势大小和；转子电动势大小和 频率成正比，因此有：频率成正比，因此有
11、： 3、基本电磁关系示意图 通过分析可以得到定转子回路的电动势方程（已通过分析可以得到定转子回路的电动势方程（已 经对转子的空间位置、相数、有效匝数进行了折合）经对转子的空间位置、相数、有效匝数进行了折合） 和等效电路：和等效电路： 由于定转由于定转 子回路的频率子回路的频率 不等，得不到不等，得不到 实用的等效电实用的等效电 路，因此下面路，因此下面 研究转子回路研究转子回路 频率折合的问频率折合的问 题，即：寻求题，即：寻求 “等效静止转子等效静止转子 ” 的问题。的问题。 4 4、转子绕组的折合、转子绕组的折合 转子旋转与否影响了转子绕组的频率，但是对转子旋转与否影响了转子绕组的频率，但
12、是对 转子磁动势相对定子的转速（即同步速转子磁动势相对定子的转速（即同步速 ）不会）不会 产生影响。现在寻求一个所谓的产生影响。现在寻求一个所谓的“等效等效”静止转子，静止转子， 它产生的磁动势肯定和转子旋转时候的磁动势相比它产生的磁动势肯定和转子旋转时候的磁动势相比 是不变的，只是转子绕组的频率就由是不变的，只是转子绕组的频率就由 改变为改变为 而已。这就是转子绕组频率折合的思路。而已。这就是转子绕组频率折合的思路。 1）转子绕组频率折合的思路 转子磁动势是由转子电流产生的，那么要保持折合转子磁动势是由转子电流产生的，那么要保持折合 前后转子磁动势不变，必然有折合前后转子电流有效值前后转子磁
13、动势不变，必然有折合前后转子电流有效值 和相位不变的关系（只是频率改变了）：和相位不变的关系（只是频率改变了）： 由于式中：由于式中： ，转子旋转时和转子堵，转子旋转时和转子堵 转时相比，只在转子绕组等效电路中多了转时相比，只在转子绕组等效电路中多了 项。项。 2）转子绕组频率的折合 经过经过转子绕组位置角转子绕组位置角、相数相数、有效匝数有效匝数和和频率频率的的 折合后，转子绕组电动势和定子绕组电动势就完全相折合后，转子绕组电动势和定子绕组电动势就完全相 同了。同了。 这样可以把前面定转子回路分离的等效电路统一这样可以把前面定转子回路分离的等效电路统一 起来，得到如下的异步电动机的起来，得到
14、如下的异步电动机的“T”T”型等效电路。型等效电路。 1）“T”型等效电路 5 5、转子旋转时等效电路、转子旋转时等效电路 有时为了工程计算的方便，常把有时为了工程计算的方便，常把“T”T”型等效电路型等效电路 简化，得到如下图所示的简化等效电路。简化，得到如下图所示的简化等效电路。 2）简化等效电路 六、基本方程和相量图 本章前面是以绕线型电机为例来分析的，本章前面是以绕线型电机为例来分析的， 这种电机转子在设计制造时就确定了极对数、这种电机转子在设计制造时就确定了极对数、 相数、有效匝数等数据。相数、有效匝数等数据。 对于鼠笼转子绕组由于转子导条在转子铁对于鼠笼转子绕组由于转子导条在转子铁 心表面均匀布置，那么得到如下关系：心表面均匀布置，那么得到如下关系： 1 1）转子极对数自动恒等于定子极对数；）转子极对数自动恒等于定子极对数； 2 2）转子相数等于）转子相数等于 通常就认为等于总的转子通常就认为等于总的转子 导条数；导条数； 3 3）转子的
