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1、10电机拖动第十章(异步电动机的基本原理)电机与拖动 第 十 章 异步电动机 的 基 本 原 理 电机与拖动 异步电动机的基本原理 异步电机的结构 异步电机的磁通 转子静止的电磁关系 转子旋转的电磁关系 功 率、转 矩 参 数 测 定 工 作 特 性 电机与拖动 异步电动机的基本原理 本章要求： 本章要求： 熟练掌握三相异步电动机工作原理 工作原理。 熟练掌握三相异步电动机工作原理。 掌握三相异步电动机的主要结构。 掌握三相异步电动机的主要结构。 熟练掌握三相异步电动机额定值及铭牌。 熟练掌握三相异步电动机额定值及铭牌。 额定值及铭牌 掌握几种运行情况下的物理状态及分析方法。 掌握几种运行情况
2、下的物理状态及分析方法。 分析方法 掌握绕组折算、频率折算的目的及方法。 掌握绕组折算、频率折算的目的及方法。 绕组折算 的目的及方法 正确理解并熟练应用基本方程 基本方程、 正确理解并熟练应用基本方程、等效电路及相 量图。 量图。 电机与拖动 熟练掌握三相异步电动机的功率和转矩平衡 熟练掌握三相异步电动机的功率和转矩平衡 且能正确使用。 方程且能正确使用 方程且能正确使用。 掌握三相异步电动机电磁力矩的三种表达形 掌握三相异步电动机电磁力矩的三种表达形 电磁力矩的三种表达 式且能正确使用。 式且能正确使用。 掌握三相异步电动机参数及其工作特性的测 定。 一般掌握三相异步电动机工作特性的意义及
3、 其大概形状 。 电机与拖动 第一节 异步电机的类型和结构及原理 一、异步电机的结构 （一）定子： 铁芯、绕组、机座、端盖等 定子： 铁芯、绕组、机座、 电机与拖动 电机与拖动 电机与拖动 电机与拖动 （二）转子： 铁芯、线圈等 转子： 铁芯、 分鼠笼式转子和绕线式转子。 分鼠笼式转子和绕线式转子。 电机与拖动 电机与拖动 电机与拖动 电机与拖动 电机与拖动 电机与拖动 电机与拖动 异步鼠笼电机定转子 电机与拖动 绕线转子原理图： 绕线转子原理图： 外加可调电阻 转子绕组 电刷 滑环 电机与拖动 二、异步电动机的工作原理 定子通电流产 生旋转磁场N、 生旋转磁场 、S 极，转子导体切割 该磁场
4、，产生e 该磁场，产生 2 ； 转子导体处于短路 状态，会产生i 状态，会产生 2 ； i2与气隙磁场作用 产生电磁力f 产生电磁力 em ），拖动电 （Tem），拖动电 ）， 机就旋转。 电机与拖动 异步电动机的转速n一定低于磁场同步转速 异步电动机的转速 一定低于磁场同步转速 n1，所以叫异步电动机，也叫感应电动机。 所以叫异步电动机，也叫感应电动机。 转速n与磁场同步转速 之差叫转差? 。 转速 与磁场同步转速n1之差叫转差?n。 与磁场同步转速 ?n= n1 -n n n1 ? n = 转差率S： 转差率 ： S = n1 n1 转速n=（ ） 转速 （1-S）n1 一般空载时S0.0
5、05；负载时S0.05。 ；负载时 一般空载时 。 电机与拖动 转差率S是 转差率 是 异步电动机的重 要参数， 要参数，负载变 化时， 会变化 会变化， 化时，S会变化， 使E2 、 I2 、 T2变 化，以达到重新 平衡。 平衡。 T2 原理动画 电机与拖动 三、异步电动机的额定值 额定功率PN：电动机轴的输出机械功率。 额定功率 电动机轴的输出机械功率。 输出机械功率 PN = 3 U N I N cos ? N N = P 1 N 额定电压U 定子线电压 线电压。 额定电压 N ：定子线电压。 额定电流I 定子线电流 线电流。 额定电流 N： 定子线电流。 额定频率f 额定频率 N、额
6、定转速 nN 等。 录像 电机与拖动 第二节 磁 一、主磁通通 异 步 电 动 机 的 与定子、转子绕组 与定子、 同时交链的基波磁通。 同时交链的基波磁通。 二、漏磁通 仅仅与定子 或转子绕组环连 的磁通。 的磁通。 转子漏磁通 主 定子漏磁通 电机与拖动 第三节 转子静止异步电动机的电磁 关系 一、绕线 转子开路时电磁关系 1、电磁关系 UA i0 、 e1 与变压器类似 UB UC 主磁通 e1 e2 m e1 e2 定子加 对称U 对称 i0 Fm 1 漏磁通 e1 电机与拖动 2、感应电势 、 在时空坐标中， 在时空坐标中，每相电势 . . . . E 1 = ? j4 .44 fN
7、 1 m? kw 11 E 2 = ? j4 .44 fN 2 m? kw 21 定子漏电抗 E 1 = ? j I 0? x 1 E2 . . 电势比： 电势比： ke = E1 = N1kw 11 UA i 0 e1 UB UC N 2kw 21 e1 e2 电机与拖动 3、电压方程(单相 、电压方程 单相 单相) . 定子： 定子： U1 . . . . U 1 = I 0 r1 ? E 1? .E 1 . . . U 1 = ? E 1? ( ? j I 0 x1 ) + I 0 r1 i0 . i2=0 . . E1 E1 E2 . U2 U 1 = ? E 1+ I 0 Z 1 式
8、中 r 1 : 定子绕组电阻 ; Z 1 = r 1 + jx 1 Z 1 : 定子绕组漏阻抗 . . . 转子： 转子： E 2 = U 2 4、电流 I0 有无功和有功分量 、 I0=(3050)% IN 变压器I 变压器 0=(210)% IN . . 电机与拖动 5、等效电路和相量图 、 . . . . 与变压器的类似 U 1 = I 0 r1 ? E 1? E 1 . . . = ? ? I 0( rm + jxm ) ? ( ? j I 0 x1 ) + I 0 r 1 = . I 0( rm + jxm ) + I 0( r 1 + jx1 ) . I0 + U1 r1 jx1
9、. . . . rm . E1 I 0. jx 1 I. 0 r 1 . U 1 激磁电阻 - jxm E1 I0 m . . 激磁电抗 E1 电机与拖动 二、绕线 转子短路且堵转时电磁关系 i2 1、电磁关系 UA i1 、 e2 e1 e2 e1 与变压器类似 定转子都有同 UB 频率的电流。 UC 频率的电流。 定子漏磁通 定子 对称i 对称 1 转子 对称i2 对称 F1 F2 1 主磁通 . E 1 = ? j I 1? x 1 . . . Fm=F1+ F2 m E 1 = ? j4 .44 fN 1 m ? kw 11 E 2 = ? j4 .44 fN 2 m? kw 21 .
10、 . . . 2 转子漏磁通 . E 2 = ? j I 2? x 2 . . 电机与拖动 2、磁势平衡方程 、 1）定转子磁势关系 ） 定子对称i 定子对称 1(f1) 转子对称i 转子对称 2 (f2) F1 F2 Fm=F1+ F2 n1 F1 n1 F2 Fm n1 磁势平衡的物理意义： 磁势平衡的物理意义： 转子开路时，气隙磁势F 仅由定子电流i 产生。 转子开路时，气隙磁势 m仅由定子电流 10产生。 转子短路堵转时，气隙磁势F 由定转子电流i 转子短路堵转时，气隙磁势 m由定转子电流 1 、i2 共同产生。 共同产生。 转子开路和堵转时，气隙磁势F 基本相同。 转子开路和堵转时，
11、气隙磁势 m基本相同。 转子堵转时，定子电流i 产生磁势F 分两部分： 转子堵转时，定子电流 1产生磁势 1分两部分： F1 = Fm + ( ? F 2) 电机与拖动 2）定转子电流关系 ） . . m1 I 1 N 1 k w 11 F1 = 0 .9 2 p . m2 I 2 N 2 k w 21 F2 = 0 .9 2 p m1 I m N 1 k w 11 Fm = 0 .9 2 p . . F1 = Fm + ( ? F 2) . m1 I1 N1kw 11 = m1 Im N1kw11 + ( ? m 2 I 2 N 2kw 21) . . m2 N 2kw 21 1 I 1 =
12、 Im + ( ? I 2 ) = Im + ( ? I 2 ) m1N1kw 11 ki . . . F1 n1 电流比 m1N1kw11 ki = m2 N 2kw 21 n1 F2 3、电压方程（单相） 、电压方程（单相） 定子： 定子： U 1 = ? E 1+ I 1 Z 1 . . . i1 . 电机与拖动 i2 U1 . E1 E1 . . E2 . U2 E1 = ? j4.44fN1 m kw 11 Z1 = r 1 + jx 1 , 定子绕组漏阻抗 . . . . . 转子： 转子：= U2 = E2? I2 Z2 ; E2 = ? j4.44fN 2 m kw 21 0 . . Z 2 = r 2 + jx 2 , 转子绕组漏阻抗 . I2 I 1 = Im + ( ? ) ki . . 电机与拖动 4、等效电路及相量图（单相） i1 、等效电路及相量图（单相） 1）绕组折算 与变压器类似， 与变压器类似，将转子 绕组折算到定子侧。 绕组折算到定子侧。 . i2 . . U1 . E1 E1 E2 . U2 m2N2kw21 . m1N1kw11 绕组折算原则： 不变，即磁势不变。 绕组折算原则：保证折算前后P不变，即磁势不变。 （1）
