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1、 4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu) 4.2交流電機(jī)繞組 4.3交流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢 4.4交流電機(jī)繞組的磁動(dòng)勢 4.5三相異步電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行 4.6三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載運(yùn)行 4.7三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路和向量圖 4.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)一、三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)異步電動(dòng)機(jī)定子上有三相對稱的交流繞組鼠籠繞組三相對稱交流繞組通入三相對稱交流電流時(shí)，將在電機(jī)氣隙空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場 (swf)二、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理異步電動(dòng)機(jī)定子上有三相對稱的交流繞組 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線，并產(chǎn)生感應(yīng)電勢 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體通過端環(huán)自成閉路，并通過感應(yīng)電流 感應(yīng)電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁力 電磁力

2、作用在轉(zhuǎn)子上將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，并驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(swf) 三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組加對稱電壓后，產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)氣隙磁場，轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)體切割該磁場產(chǎn)生感應(yīng)電勢。由于轉(zhuǎn)子繞組處于短路狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)子電流。轉(zhuǎn)子電流與氣隙磁場相互作用就產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一定低于磁場同步轉(zhuǎn)速，因?yàn)橹挥羞@樣轉(zhuǎn)子導(dǎo)體才可以感應(yīng)電勢從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩。所以該電機(jī)被稱為異步機(jī)，也叫感應(yīng)電機(jī)。 三、三相異步電動(dòng)機(jī)的名牌數(shù)據(jù) 五、異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 定子對稱三相繞組 有三相對稱電流 定子和轉(zhuǎn)子間有旋轉(zhuǎn)磁場（ n0） 切割轉(zhuǎn)子均勻分布的閉環(huán)導(dǎo)體 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢NSn0轉(zhuǎn)子閉合導(dǎo)體有電流如不考慮相位

3、差，電勢方向同電流方向由左手定則知轉(zhuǎn)子導(dǎo)體受力，其方向同磁場反向，這時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，即電動(dòng)機(jī)工作，轉(zhuǎn)速為n。 六、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n能否超過同步轉(zhuǎn)速n0 ？答在無外力作用時(shí)，電動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n不能超過同步轉(zhuǎn)速n0。即n n0 。ffn用右手定則知N極下轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢方向指里，S極下轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢方向指外 假設(shè)n =n0 ，旋轉(zhuǎn)磁場不切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，則無感生電動(dòng)勢，無電流，也就無電磁力，轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)了。只由n n0 ,S0,旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的n0nTN 方向相反，導(dǎo)體中的電動(dòng)勢與電流方向都反向。由左手定則知電磁力與旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反，這是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。這時(shí)原動(dòng)機(jī)對異步電動(dòng)機(jī)輸入機(jī)械

4、功率，而通過電磁感應(yīng)由定子向電網(wǎng)輸送電功率，電動(dòng)機(jī)處在發(fā)電機(jī)狀態(tài)。 如果異步電動(dòng)機(jī)的外轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子逆著旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，即n1,此時(shí)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的電動(dòng)勢和電流反向仍和電動(dòng)機(jī)一樣，電磁轉(zhuǎn)矩方向仍與旋轉(zhuǎn)磁場一致，n0n 但與外轉(zhuǎn)矩方向（n)相反。電磁轉(zhuǎn)矩是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，此時(shí)電網(wǎng)對電動(dòng)機(jī)輸送電功率，從轉(zhuǎn)子吸收機(jī)械功率。TN(a)單匝線圈單匝線圈 (b) 多匝線圈多匝線圈 (c) 多匝線圈簡易畫法多匝線圈簡易畫法 y1 l相鄰兩磁極對應(yīng)位置兩相鄰兩磁極對應(yīng)位置兩點(diǎn)之間的圓周距離點(diǎn)之間的圓周距離 pD2pZ2極極 距距： 定子內(nèi)表面用長度表示的每極所占空定子內(nèi)表面用長度表示的每極所占空 間距離，可以用所跨槽數(shù)

5、表示，也可間距離，可以用所跨槽數(shù)表示，也可 以用所占空間電角度表示。以用所占空間電角度表示?？臻g電角度空間電角度 ：把一對主磁極表面占的空間距離用空間：把一對主磁極表面占的空間距離用空間 電角度表示，定義為電角度表示，定義為360空間電角度?？臻g電角度。 線圈節(jié)距線圈節(jié)距y1 ： 一個(gè)線圈的兩個(gè)線圈邊間沿定子內(nèi)表一個(gè)線圈的兩個(gè)線圈邊間沿定子內(nèi)表 面間的距離。面間的距離。AZBBXXCCYYAZ N N SS600pmZq2AZBBXXCCYYAZ N N SS4.3 4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)繞組的感生電動(dòng)勢三相異步電動(dòng)機(jī)繞組的感生電動(dòng)勢氣隙磁密分布?xì)庀洞琶芊植紉BBmxsin1 討論定子繞組內(nèi)感

6、應(yīng)電動(dòng)勢時(shí)，氣隙磁場切割定子繞討論定子繞組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢時(shí)，氣隙磁場切割定子繞組可以看成下圖中所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，在定子繞組中所感應(yīng)組可以看成下圖中所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，在定子繞組中所感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢。產(chǎn)生的電動(dòng)勢。瞬時(shí)值的表達(dá)式瞬時(shí)值的表達(dá)式有效值的表達(dá)式有效值的表達(dá)式tNeyyysin1)(11)(44. 4yyyNfE1、整距線圈的電動(dòng)勢、整距線圈的電動(dòng)勢有效值的表達(dá)式有效值的表達(dá)式2、短距線圈的電動(dòng)勢、短距線圈的電動(dòng)勢瞬時(shí)值的表達(dá)式瞬時(shí)值的表達(dá)式2sin2cos1)(tNeyyc111)(44. 4yyyckNfE二、線圈組的感應(yīng)電動(dòng)勢二、線圈組的感應(yīng)電動(dòng)勢) 1(01111qEEEEyyyq11

7、1qyqkqEE一個(gè)線圈組電動(dòng)勢的有效值為一個(gè)線圈組電動(dòng)勢的有效值為1111111)(44. 444. 41WyyqyyqkqNfkkqNfE三、相繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢三、相繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢相電勢相電勢 對單層繞組而言，每個(gè)相繞組有對單層繞組而言，每個(gè)相繞組有p個(gè)線圈組，并聯(lián)支個(gè)線圈組，并聯(lián)支路數(shù)為路數(shù)為a，每個(gè)線圈的匝數(shù)為，每個(gè)線圈的匝數(shù)為Ny，則每個(gè)相繞組串聯(lián)匝數(shù)，則每個(gè)相繞組串聯(lián)匝數(shù)為為yqNapN所以單層繞組相電動(dòng)勢基波的有效值為所以單層繞組相電動(dòng)勢基波的有效值為111111111)(144. 444. 444. 41WWyWyyqNkfkapqNfkqNfapEapE 對雙層繞組而言，每

8、個(gè)相繞組有對雙層繞組而言，每個(gè)相繞組有2p個(gè)線圈組，每個(gè)相個(gè)線圈組，每個(gè)相繞組串聯(lián)匝數(shù)為繞組串聯(lián)匝數(shù)為yqNapN2111111111)(144. 4244. 444. 4221WWyWyyqNkfkapqNfkqNfapEapE所以雙層繞組相電動(dòng)勢基波的有效值為所以雙層繞組相電動(dòng)勢基波的有效值為定子銅損 Pcu1=m1I12r1 （圖5.4.1）轉(zhuǎn)子銅損 Pcu2=m1I22r2定子鐵損 PFe=m1I02rm 傳給轉(zhuǎn)子的電磁功率PM=m1 r2/s=m1E2I2cos 2 軸上輸出功率 P2=m1I22 r2 (1-s)/s （5-29）22I22I電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 電磁轉(zhuǎn)矩指轉(zhuǎn)子電流I2

9、與主磁通m相互作用產(chǎn)生的電磁力形成的總力矩。它等于電動(dòng)機(jī)總機(jī)械功率P m除以轉(zhuǎn)子的角速度。（5-34）-（5-39） 4.8 異步電動(dòng)機(jī)的功率傳遞和轉(zhuǎn)矩平衡 由T型等值電路可以得到全部能量關(guān)系 一、空載試驗(yàn) 空載試驗(yàn)的主要目的是測電機(jī)的勵(lì)磁參數(shù)。三相異步電動(dòng)機(jī)的空載試驗(yàn)理論上應(yīng)是轉(zhuǎn)子在同步轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，但需要原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子，這樣同步也有難度。實(shí)驗(yàn)時(shí)(異步電動(dòng)機(jī)）電動(dòng)機(jī)軸上不加任何負(fù)載（對于繞線電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子還要開路）。 步驟：電壓從1.2VN開始,逐漸降低電壓，直到電機(jī)的轉(zhuǎn)速明顯下降，定子的電流回升為止，測出7-9個(gè)點(diǎn)，每次測電壓、空載電流、功率和轉(zhuǎn)速，可以繪出空載特性（I0和P0隨U0的變化）曲線

10、。I0U0輸入電機(jī)功率 P0= m1I02r1 +PFe+Pm（忽略轉(zhuǎn)子銅耗及附加損耗Pcu2+Ps）P0 4.9異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)測定 等值電路參數(shù)可以由制造廠家提供，也可以由實(shí)驗(yàn)方法測得，方法同變壓器?？蛰d時(shí)認(rèn)為定子銅耗和鐵耗與電壓大小有關(guān)，機(jī)械損耗僅于轉(zhuǎn)速有關(guān)。 P0- m1I02r1 =PFe+Pm （P0- m1I02r1）可以測出（r1也可以由短路參數(shù)求得，也可以直接測得）。而鐵耗認(rèn)為與電壓的平方成正比。此時(shí)I2=0，S=0（n=n0)?？梢岳L出PFe+Pm=f曲線。 Pm隨n變化不大，認(rèn)為是常數(shù)U02PFe+Pm（P0- m1I02r1）PmPFe當(dāng)電壓等于0時(shí)，測得的僅是鐵耗 (

11、n=0,Pm=0) 。這樣延長曲線，使其與縱軸相交，交點(diǎn)坐標(biāo)就是機(jī)械損耗Pm，過這一點(diǎn)作一與橫軸的平行線，這個(gè)高度上面就是鐵耗PFe 。可以測得P0和I0，算出每相的電壓、功率和電流。 Z0=UN/I0UNr1x1xmrm空載時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的等效電路r1+rm=r0=(P0-Pm)/I02I0P0由功率表測出， Pm由上圖求得。 x0=2020rZ xm=x0-x1rm= Pm/ I02Zm=22mmxr二、短路試驗(yàn)定子和繞線電機(jī)轉(zhuǎn)子的電阻可以加直流電壓測直流電流 求出，但這是直流電阻，等效電路中是交流電阻，集膚效應(yīng)會(huì)使交流電阻大于直流電阻，應(yīng)加以修正?；\型電機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)子無法用直流測。可以用短路實(shí)驗(yàn)方法求參數(shù)。 異步電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)，所加電壓使電動(dòng)機(jī)的短路電流略大于額定電流，約是額定電壓的30%-40%，然后調(diào)節(jié)電壓逐漸下降，測電壓UK、電流IK和功率PK。繪出短路特性曲線IK =f(UK)和PK = f(UK)。鐵損大致正比磁通密度的平方，因此大致正比電壓的平方，降壓時(shí)鐵損小，勵(lì)磁電流小，等效電路可認(rèn)為勵(lì)磁回路開路。圖5.6.4，5.6.5 電機(jī)不轉(zhuǎn)，機(jī)械損耗為0，鐵損和附加損耗小可以略去。P116UKr1x1r2X2