《电机学》课程教学课件（讲稿，电机与拖动）第4章 异步电机（下）

第四章异步电机 Asynchronous Motor 第4章异步电机 4.1 三相异步电动机的基本结构与工作原理 4.2 三相交流电机的绕组 4.3 三相交流绕组的磁动势 4.4 三相交流绕组的感应电动势 4.5三相异步电动机的等效电路 4.6 三相异步电动机的功率和转矩 4.7 三相异步电动机的工作特性和参数测定 4.8 单相异步电动机 *4.9 三相异步发电机 上一章返回主页 下一章 11

AsynchronousMotor 第四章 异步电机 11 第4章 异步电机 4.1 三相异步电动机的基本结构与工作原理 4.2 三相交流电机的绕组 4.4 三相交流绕组的感应电动势 4.5 三相异步电动机的等效电路 4.6 三相异步电动机的功率和转矩 4.7 三相异步电动机的工作特性和参数测定 4.8 单相异步电动机 *4.9 三相异步发电机 4.3 三相交流绕组的磁动势 上一章 返回主页 下一章

第四章异步电机 备 Asynchronous Motor 4.5」 三相异步电动机的等效电路 一、转子磁动势和电动势 当相异步电动机定子接三相电源，转子在旋转磁场的作用 下旋转起来，且转子绕组自行短路，在一定机械负载下， 转子以转速沿气隙中的旋转磁场转向稳定运行。 1.转子旋转对各物理量的影响 当转子旋转时，旋转磁场将不再以同步转速几1切割转子绕 组，因而导致转子电势的频率和大小发生变化，频率的 改变使转子绕组的漏抗也跟着改变，这些变化的结果使 转子电流的频率和大小也发生相应的变化。 2

AsynchronousMotor 第四章 异步电机 2 4.5 三相异步电动机的等效电路 一、转子磁动势和电动势 当相异步电动机定子接三相电源，转子在旋转磁场的作用 下旋转起来，且转子绕组自行短路，在一定机械负载下， 转子以转速n沿气隙中的旋转磁场转向稳定运行。 1. 转子旋转对各物理量的影响 当转子旋转时，旋转磁场将不再以同步转速n1切割转子绕 组，因而导致转子电势的频率和大小发生变化，频率的 改变使转子绕组的漏抗也跟着改变，这些变化的结果使 转子电流的频率和大小也发生相应的变化

第四章异步电机 备 Asynchronous Motor (1) 转子频率 此时旋转磁场以转差速度(1)切割转子绕组，因 而转子绕组感应电势的频率（简称转子频率）为 万=Pam=%-”.%=f 60 n,60 即与转差频率σ成正比故又称转差频率；当转子静止 时n=0,s=1,f2=fi。 (2)转子电势E2s 由于转子频率改变，用E2、来表示转子旋转时的转子 每相电势 E2s =4.44fN2kv2 =s4.44fN2k2=SE 3

AsynchronousMotor 第四章 异步电机 3 （1）转子频率f2 此时旋转磁场以转差速度(n1-n)切割转子绕组，因 而转子绕组感应电势的频率(简称转子频率)为 1 1 1 1 1 2 60 60 ( ) sf pn n p n n n n f       即与转差频率s成正比故又称转差频率；当转子静止 时n=0，s=1，f2=f1。 （2）转子电势E2s 由于转子频率改变，用E2s来表示转子旋转时的转子 每相电势 2 22 21 12 21 2 4.44 4.44 E Sw w    f Nk s f N k sE

第四章异步电机 备 Asyn E,=E=4.44fN,k,D S E,是折算到是定子频率的转子电势，也可把E,看成 是Φ的大小不变时转子静止的感应电势。 (3)转子漏抗x2o 由于电抗与频率成正比，故转子旋转时的转子每相 漏抗x2a为 X20s =27212a =s27 L2a sX2a x2=2πfL2.称为折算到定子频率的转子漏抗，即在 L2,不变的条件下，把转子频率从改变为定子频率f 时，转子漏抗应有的数值。 在物理概念上，七2。可看成是转子静止时的转子漏抗

AsynchronousMotor 第四章 异步电机 4 2 2 12 21 4.44 s w E E fNk s   E2是折算到是定子频率的转子电势，也可把E2看成 是Φ1的大小不变时转子静止的感应电势。 （3）转子漏抗x2s 由于电抗与频率成正比，故转子旋转时的转子每相 漏抗x2s为 2 2 2 2 2 1 2 2 x f L s f L sx s    x2=2 f1L2称为折算到定子频率的转子漏抗，即在 L2不变的条件下，把转子频率从f2改变为定子频率f1 时，转子漏抗应有的数值。 在物理概念上，x2可看成是转子静止时的转子漏抗

第四章异步电机 合闪 Asynchronous Motor (4)转子电流， 旋转后转子电流是由转子电势产生的，显然转子电 流的频率与电势的相同，即等于转子频率=， 由于转子绕组直接短路，所以只有转子自身的漏阻 抗限制电流，所以 /= E2s sE2 有效值为 r2+Jx2as r,+jSx2a 5.转子功率因数c0s9 coso,= 通过上述分析可知，当转子旋转时，转子的各个物理 量均与转速（转差率）有关。 5

AsynchronousMotor 第四章 异步电机 5 （4）转子电流I2 旋转后转子电流是由转子电势产生的，显然转子电 流的频率与电势的相同，即等于转子频率f2=sf1， 由于转子绕组直接短路，所以只有转子自身的漏阻 抗限制电流，所以  2 2 2 2 2 2 2 r jsx sE r jx E I s s s        有效值为 2 2 2 2 2 2 ( )  r sx sE I s   5. 转子功率因数cos2 2 2 2 2 2 2 ( ) cos   r sx r   通过上述分析可知，当转子旋转时，转子的各个物理 量均与转速(转差率)有关

第四章异步电机 合可 Asynchronous Motor 例：某绕线型三相异步电动机，m=2880r/min,人=50Hz, 转子绕组开路时的额定线电压U2N=254V。求该电动机在额 定状态下运行时转子每相绕组的电动势E2、和转子频率)。 解：由n、=2880 r/min,可知 n1=3000r/min;则 、=%一0=3000=2880 -=0.04 n 3000 由于转子绕组为星形联结，故转子绕组开路时的相电压 为 U2=E2= Us=254V=146.82V √3 1.732 额定时 E2s=5E2=0.04×146.82V=5.87V =Svf=0.04X50 Hz =2Hz 6

AsynchronousMotor 第四章 异步电机 6 例：某绕线型三相异步电动机， nN = 2880 r/min，fN = 50 Hz, 转子绕组开路时的额定线电压 U2N =254 V。求该电动机在额 定状态下运行时转子每相绕组的电动势E2s 和转子频率 f2 。 解：由nN = 2880 r/min，可知 sN = n1－nN n1 = 3000－2880 3000 = 0.04 由于转子绕组为星形联结，故转子绕组开路时的相电压 为 U2 = E2 = U2N3 254 1.732 = V = 146.82 V n1 = 3000 r/min；则 额定时 E2s = sNE2 = 0.04×146.82 V = 5.87 V f2 = sNf1 = 0.04×50 Hz = 2Hz

第四章异步电机 备 Asynchronous Motor 2.定子磁势和转子磁势相对静止 (1)当转子不转时，定、转子磁势相对静止。 (2)当转子旋转时：定子旋转磁势相对于定子 的转速为同步转速n1,取决于定子频率∫： 相对于转子的转速为n'2=n1-n; 转子旋转磁势相对于转子的转速为 n,= 601=s60f =Sn 取决于转子电流频率。 相对于定子的转速为n'=n2+n=Sn1+n=n1(sn1=n1rn)。 由此可见，定、转子磁势是同极数、同转速、同转 向，因此，它们在空间相对静止

AsynchronousMotor 第四章 异步电机 7 相对于转子的转速为n 2=n1-n； （1）当转子不转时，定、转子磁势相对静止。 （2）当转子旋转时：定子旋转磁势相对于定子 的转速为同步转速n1，取决于定子频率f1； 转子旋转磁势相对于转子的转速为 1 2 1 2 60 60 sn p f s p f n    取决于转子电流频率f2。 相对于定子的转速为n 1=n2+n=sn1+n=n1（sn1=n1-n）。 由此可见，定、转子磁势是同极数、同转速、同转 向，因此，它们在空间相对静止。 2. 定子磁势和转子磁势相对静止

第四章异步电机 备以 Asynchronous Motor 转子磁动势F,的转速 (1)F,相对于转子的转速 60f_ 60sf n2= =sn1=An (2)F,相对于定子的转速 n2十n=wn十n=(n1-n)十n=n1 结论： 转子旋转磁动势与定子旋转磁动势在空间是 沿同一方向以同一速度旋转的，二者组成了 统一的合成旋转磁动势，共同产生气隙旋转 磁场。 8

AsynchronousMotor 第四章 异步电机 8 转子磁动势 F2 的转速 (1) F2 相对于转子的转速 n2 = p 60 f2 = 60 sf1 p = sn1 = n (2) F2 相对于定子的转速 n2＋n = n＋n = (n1－n ) ＋n = n1 结论： 转子旋转磁动势与定子旋转磁动势在空间是 沿同一方向以同一速度旋转的，二者组成了 统一的合成旋转磁动势，共同产生气隙旋转 磁场

第四章异步电机 Asynchronous Motor 1)转子磁动势-转速 转子旋转磁场相对于转子的速度为： n2=Sn=△n 转子本身又以n旋转 因此，从定子侧观察，转子磁场的空间转速为 △n+n=(n。-n)+n=ns ns 无论转子实际转速为多少，转子 磁动势和定子磁动势在空间始终 n(n,) △n=sn. 保持相对静止。 定、转子磁动势之间的速度关系 9 9

AsynchronousMotor 第四章 异步电机 9 9 转子旋转磁场相对于转子的速度为： 转子本身又以n旋转 因此，从定子侧观察，转子磁场的空间转速为 1）转子磁动势– 转速 2 s n sn n    n  n  ns  n  n  ns ( ) s n  sn  s n  n s n 定、转子磁动势之间的速度关系 无论转子实际转速为多少，转子 磁动势和定子磁动势在空间始终 保持相对静止

第四章异步电机 Asynchronous Motor 1)转子磁动势-转速 F和气隙磁场的转速n, 转子转速n(kn,) 转差△n=sn ↓ 转子感应 电流频率 f2=sf F对转子的转速n2=sn F在空间的转速n 10

AsynchronousMotor 第四章 异步电机 10 1）转子磁动势– 转速 F1和气隙磁场的转速 ns   转子转速 n  ns s 转差 n  sn 2 1 f  sf 转子感应 电流频率 2 s F n sn  2对转子的转速 F2在空间的转速ns