异步电动机的工作原理

异步电机分析

第一节异步电动机的工作原理

1..转差，转差率（为什么叫异步电动机？）

?切割磁力线是产生转子感应电流和电磁转矩的必要条件。

?转子必须与旋转磁场保持一定的速度差，才可能切割磁力线。

?旋转磁场的转速用nl表示，称为同步转速;转子的实际转速用n表示，转差An=nl-no

?转差率：旳

?转差率是异步电动机的一个基本变量，在分析异步电动机运行时有着重要的地位。

O起动瞬间，n二0, s二1

O理想空载运行时：n二nl,s二0

o作为电动机运行时，s的范围在0---1之间。

O转差率一般很小，如S二0.03。

o制动运行时，电磁转矩方向与转速方向相反，即nl与n反向，s>l

O发电运行时，n高于同步转速n 1, s<0.

?根据转差率可以区分异步电动机运行状态：

s>l s=l s=O s<0

.制动运彳；电动运行：~发电运行

2.电势平衡方程式

1、定子绕组电势平衡方程式

?定子绕组接到交流电源上，与电源电压相平衡的电势（压降）包括：

?主电势（感应电势）：

O定子绕组通入三相对称交流电流时，将会产生旋转的主磁通，同时被定子绕组和转子绕组切割，并在其中产生感应电势。

o定子绕组感应电势的有效值：耳=444加啓1札1

?漏磁电势（漏抗压降）

O定子漏磁通：仅与定子绕组相匝链。

■?

O漏抗压将：EbT兀

?电阻压降：臥

定子电势平衡方程式：U1 ="4+（^1+肉）4=+加1

2、转子绕组的电势及电流

?转子绕组的感应电势

O转子绕组切割主磁通的转速

■主磁通以同步速度旋转

■转子以转速n旋转

■转子绕组导体切割主磁通的相对转速为（nl-n）=snl o转子绕组中感应电势的频率：

?结论：由于s很小，转子感应电势频率很低。0. 5-3Hz

O转子感应电势的有效值

■公式：E2i = 444的码％ = 444的％ =枫44炉沙厲）二喝

?感应电势与转差率正比。

-对绕线式异步电机，转子绕组每相串联匝数，相数计?算方法同定子绕组的计算。

■对笼型转子来说,由于每个导条中电流相位均不一样，所以，每个导条即为一

相，可见相数等于导条数即转子槽数；每相串联匝数为半匝即l/2o

?注意转子不动时（S二1）时的感应电势与转子旋转是感应电势的关系。

?转子绕组的阻抗

O山于转子绕组是闭合的，所以有转子电流流过。同样会产生漏磁电抗压降。

O漏抗公式：X冶=2溺瓦=2?耐也鮎=SX鮎。漏抗也与转差率正比。转速越高,

漏抗越小。

O考虑到转子绕组的相电阻后：严耳+川図2。

?转子绕组中的电流

O转子绕组短路，转子电压为0,感应电势全部加在转子阻抗上

o转子回路方程：必二儿Ne

3.异步电动机的磁势平衡

1、定子绕组的磁势

?转速：P

■公式:

尹（力1 一旳）尢］一％

60 Wj 60

转子电流:

大小（有效值）

2、转子绕组磁势

冯=空Q.9笑理■?大小： $〔P j

?转速：

O转子电流产生的旋转磁势的转速：P P

O转子磁势的绝对转速（相对于不动的定子）

?结论：转子绕组的磁势与定子绕组的磁势转速相同，在空间相对静止。

3、磁势平衡方程式

?激磁电流人和激磁磁势凡

o产生主磁通乌所需要的电流称为激磁电流'仁

O对应的磁势称为激磁磁势： 2 1 ?）

?激磁磁势近似不变

O由电势方程式：久=一恳+爾+武1"严一恳+ Z1J1；电源电压不变，阻抗压降很小，电势近似不变；

。由公式:恥4.44用角褊，乌近似不变；

O可见，激磁磁势和激磁电流儿乎不变。

?空载运行时，激磁磁势全部曲定子磁势码提供，即：码二人

?负载运行时，转子绕组中有电流厶流过，产生一个同步旋转磁势码，为了保持幾不变，定子磁势码除了提供激磁磁势你外，还必须抵消转子磁势码的影响，即：

A = Ar + Att =（_A ） + A B

?异步电动机的磁势平衡方程：

°氏+斤2 =

了2二

转子电流的频率

尹（力］一旳）旳］

60 Wj 60

O 结论：空载运行时，转子电流为0,定子电流等于激磁电流；负载时，定子电 流随负载增

大而增大。

第二节 异步电动机的等效电路

等效电路法是分析异步电动机的重要手段。在异步电动机中，作等效电路遇到的两大障碍是:

（1）定转子电路的频率不相同；（2）定转子边的相数，匝数，绕组系数等不相等。 所以，首先研究异步电动机的频率折算和绕组折算的问题。

一、频率折算（用静止的转子代替旋转的转子）

?转差率为S 的异步电动机转子电路频率： 60 "

?转子静止时s=l ；则转子频率等于定子频率。

2 _ 左 2, _ S 盘2

? 频率折算后，希望磁势平衡不变，即转子电流不变：彳场+J 瑟％

&7凤7°的异步电动机的转子电流，此电流和转子以转差率S 旋转的，转子

电阻为氏2的异步电动机转子电流相等。

?山以上原理可以得出频率折算的方法：给转子绕组电阻中，汁入一个附加电阻&

，

即可以把原来旋转的转子看成静止的转子。

?进一步讨论：

O 不论静止或者旋转的转子，其转子磁势总以同步转速旋转，即转子磁势的转速 不变，大

小相位乂没有变，故电机的磁势平衡依然维持。

O 静止的转子不再输岀机械功率，即电机的功率平衡中少了一大块机械功率。

O 静止的转子中多了一个附加电阻，而电流有没有变，所以多了一个电阻功率。

O 分析证明：附加电阻上消耗的电功率等于电机输出的机械功率。

二、绕组折算

?用绕组（叫必®】）等效替代绕组（®，弘〃讪）代替的原则是: 60

?将上式略作变化: 3 ，此是可以理解为：转子不动，转子电阻为

O 磁势平衡不变

O 功率平衡不变

Q 9 兀 S g 9

' ?电流折算：根据磁势不变：2 I ' P ) 2[' P 丿，得到:

?电势折算：磁通应不变：空=4.44无坷6&讨=应2 =4370261^2,得到:

Vi-

?阻抗折算：功率不变：吨皿=叫叽,得到：

2 占2 =血忍尺2 =

心尺2 ,对漏电抗有同样的结论。 三、等效电路 ?激磁回路：+

A +叨2律:W2厶二厶+上」2二初二＞ j I _/

?折算后的磁势方程式： "的S 丿 Th 十巧_4 ?经过频率折算和绕组折算后异步电动机的方程式：

劣詁=/；(乎七可

f 1 + f ； = Zw

o - £ = As (R 於 + jxj

?等效电路：在异步电动机分析中具有重要地位。 m 2

2

m x 加] »2川1如

丿 ?折算后转子电路方程式：乞 (卸鹅—俘皿

鸥=

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