异步电机的分析方法.doc

第 12 章异步电机的分析方法
内容提要
工作原理/等效电路/功率平衡
转矩平衡/机械特性/工作特性
 
12-1 异步电动机的工作原理
异步电机最主要的运行方式是电动机运行。
一、异步电动机是如何转动起来的?
异步电动机定子上有三相对称的交流绕组;(示意图,模型图)
三相对称交流绕组通过三相对称交流电流时,将在电机气隙空间产生旋转磁场;(动画1,动画2)
转子绕组的导体处于旋转磁场中(照片,鼠笼转子照片,示意图)切割磁力线,并产生感应电势。
转子导体通过端环自成闭路,从而产生感应电流。(鼠笼转子照片)
感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力。
电磁力作用在转子上将产生电磁转矩,并驱动转子旋转。(动画)
根据以上电磁感应原理,异步电动机也叫感应电动机。
二、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n1表示,称为同步转速;转子的实际转速用n表示,转差Δn=n1-n。
转差率:s=(n1-n)/n1
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。
起动瞬间,n = 0,s=1
理想空载时:n=n1,s=0
电动运行时,s在0~1之间。
转差率一般很小,如s = 。
制动运行时,电磁转矩方向与转速方向相反,即n1与n反向,s>1
发电运行时,n高于同步转速n1,s<0.
根据转差率可以区分异步电动机运行状态:(看图1200-1)
三、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):
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。有效值:E1=
漏磁电势(漏抗压降)
定子漏磁通:仅与定子绕组相匝链。
漏抗压将:E1σ=-jI1X1σ
电阻压降:R1I1
方程式:U1=-E1+(R1+jX1σ)I1=-E1+Z1I1
2、转子绕组的电势及电流
转子绕组的感应电势
转子绕组切割主磁通的转速
主磁通以同步速度n1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(n1-n)=sn1
频率:
公式:f2=psn1/60=sf1
结论:由于s很小,转子感应电势频率很低。-3Hz
有效值
公式:E2s==sE2
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,1根导条即为1相,可见相数=导条数=转子槽数;每相串联匝数为半匝即1/2。
注意转子不动时(s=1)时的感应电势与转子旋转时感应电势的关系。
转子绕组的阻抗
闭合的转子绕组中有电流流过。同样会产生漏磁电抗压降。
漏抗公式:
X2σs=2πf2L2σ=2πsf1L2σ=sX2σ
漏抗也与转差率正比。转速越高,漏抗越小。
计入转子电阻后:Z2σs=R2+jX2σs
转子绕组中的电流
转子绕组短路,转子电