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1、 4.1 三相異步電動機的基本工作原理與結(jié)構(gòu) 4.2交流電機繞組 4.3交流電機的感應電動勢 4.4交流電機繞組的磁動勢 4.5三相異步電動機的空載運行 4.6三相異步電動機的負載運行 4.7三相異步電動機的等效電路和向量圖 4.1三相異步電動機的基本工作原理與結(jié)構(gòu)一、三相異步電動機結(jié)構(gòu)異步電動機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，將在電機氣隙空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場 (swf)二、三相異步電動機的工作原理異步電動機定子上有三相對稱的交流繞組 轉(zhuǎn)子導體切割磁力線，并產(chǎn)生感應電勢 轉(zhuǎn)子導體通過端環(huán)自成閉路，并通過感應電流 感應電流與旋轉(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)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(swf) 三相異步電動機定子繞組加對稱電壓后，產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)氣隙磁場，轉(zhuǎn)子繞組導體切割該磁場產(chǎn)生感應電勢。由于轉(zhuǎn)子繞組處于短路狀態(tài)會產(chǎn)生一個轉(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)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。電動機的轉(zhuǎn)速一定低于磁場同步轉(zhuǎn)速，因為只有這樣轉(zhuǎn)子導體才可以感應電勢從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩。所以該電機被稱為異步機，也叫感應電機。 三、三相異步電動機的名牌數(shù)據(jù) 五、異步電動機的工作原理 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)導體 轉(zhuǎn)子導體產(chǎn)生感應電動勢NSn0轉(zhuǎn)子閉合導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)子導體受力，其方向同磁場反向，這時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，即電動機工作，轉(zhuǎn)速為n。 六、三相異步電動機的轉(zhuǎn)速與運行狀態(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，電動狀態(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)子電動勢方向指里，S極下轉(zhuǎn)子電動勢方向指外 假設n =n0 ，旋轉(zhuǎn)磁場不切割轉(zhuǎn)子導體，則無感生電動勢，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)子導體的n0nTN 方向相反，導體中的電動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，這是制動轉(zhuǎn)矩。這時原動機對異步電動機輸入機械

4、功率，而通過電磁感應由定子向電網(wǎng)輸送電功率，電動機處在發(fā)電機狀態(tài)。 如果異步電動機的外轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子逆著旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，即n1,此時轉(zhuǎn)子導體中的電動勢和電流反向仍和電動機一樣，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)矩是制動轉(zhuǎn)矩，此時電網(wǎng)對電動機輸送電功率，從轉(zhuǎn)子吸收機械功率。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相鄰兩磁極對應位置兩相鄰兩磁極對應位置兩點之間的圓周距離點之間的圓周距離 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。空間電角度。 線圈節(jié)距線圈節(jié)距y1 ： 一個線圈的兩個線圈邊間沿定子內(nèi)表一個線圈的兩個線圈邊間沿定子內(nèi)表 面間的距離。面間的距離。AZBBXXCCYYAZ N N SS600pmZq2AZBBXXCCYYAZ N N SS4.3 4.3 三相異步電動機繞組的感生電動勢三相異步電動機繞組的感生電動勢氣隙磁密分布氣隙磁密分布xBBmxsin1 討論定子繞組內(nèi)感

6、應電動勢時，氣隙磁場切割定子繞討論定子繞組內(nèi)感應電動勢時，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產(chǎn)生的電動勢。產(chǎn)生的電動勢。瞬時值的表達式瞬時值的表達式有效值的表達式有效值的表達式tNeyyysin1)(11)(44. 4yyyNfE1、整距線圈的電動勢、整距線圈的電動勢有效值的表達式有效值的表達式2、短距線圈的電動勢、短距線圈的電動勢瞬時值的表達式瞬時值的表達式2sin2cos1)(tNeyyc111)(44. 4yyyckNfE二、線圈組的感應電動勢二、線圈組的感應電動勢) 1(01111qEEEEyyyq11

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

8、個相繞組有對雙層繞組而言，每個相繞組有2p個線圈組，每個相個線圈組，每個相繞組串聯(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勢基波的有效值為所以雙層繞組相電動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。它等于電動機總機械功率P m除以轉(zhuǎn)子的角速度。（5-34）-（5-39） 4.8 異步電動機的功率傳遞和轉(zhuǎn)矩平衡 由T型等值電路可以得到全部能量關系 一、空載試驗 空載試驗的主要目的是測電機的勵磁參數(shù)。三相異步電動機的空載試驗理論上應是轉(zhuǎn)子在同步轉(zhuǎn)速下進行，但需要原動機拖動轉(zhuǎn)子，這樣同步也有難度。實驗時(異步電動機）電動機軸上不加任何負載（對于繞線電動機轉(zhuǎn)子還要開路）。 步驟：電壓從1.2VN開始,逐漸降低電壓，直到電機的轉(zhuǎn)速明顯下降，定子的電流回升為止，測出7-9個點，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異步電動機的參數(shù)測定 等值電路參數(shù)可以由制造廠家提供，也可以由實驗方法測得，方法同變壓器。空載時認為定子銅耗和鐵耗與電壓大小有關，機械損耗僅于轉(zhuǎn)速有關。 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）。而鐵耗認為與電壓的平方成正比。此時I2=0，S=0（n=n0)?？梢岳L出PFe+Pm=f曲線。 Pm隨n變化不大，認為是常數(shù)U02PFe+Pm（P0- m1I02r1）PmPFe當電壓等于0時，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，交點坐標就是機械損耗Pm，過這一點作一與橫軸的平行線，這個高度上面就是鐵耗PFe 。可以測得P0和I0，算出每相的電壓、功率和電流。 Z0=UN/I0UNr1x1xmrm空載時異步電動機的等效電路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、短路試驗定子和繞線電機轉(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，集膚效應會使交流電阻大于直流電阻，應加以修正?；\型電機電機轉(zhuǎn)子無法用直流測?？梢杂枚搪穼嶒灧椒ㄇ髤?shù)。 異步電動機堵轉(zhuǎn)，所加電壓使電動機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，降壓時鐵損小，勵磁電流小，等效電路可認為勵磁回路開路。圖5.6.4，5.6.5 電機不轉(zhuǎn)，機械損耗為0，鐵損和附加損耗小可以略去。P116UKr1x1r2X2