电机学课堂讲义第四部分异步电机10h 上海交通大学电气工程系EE SJTU 第十四讲异步电机工作原理 重点：内部电磁关系和基本平衡关系 难点：主磁场，漏磁场，磁势平衡 问题：如何分析异步电机的电磁系统？异步电机主磁场和漏磁场是什么？如何计算定转子感应电势 的幅值和频率？定子电流有什么作用？转子电流有什么作用？合成磁势与合成磁场呈正比吗？怎样 理解磁势平衡？怎样进行频率折算？怎样进行绕组折算？等效电路如何确立？ 1、异步电机内部电磁关系 三相异步电机的定子接到三相对称电压源，电压的相序按照ABC的顺序， ua(t)=U cos(ω，t+pn) ug(1)=U cos(@t+-2/3) uc(t)=U cos(ω，t+qn+2r/3) 其中，电压初始相位pu。 →U 定子三相对称绕组中就会流过对称电流，相序与电 源电压一致，稳态时的定子电流初始相位，即 i4(t)=I cos(ωt+p,) ig(1)=I cos(@t+;-2t/3) 转子系统 ie(t)=1 cos(ω，t+g:+2π/3) U 若不计气隙谐波磁势，则定子三相对称电流将产生 →Rl 顺相序旋转的基波磁势，旋转速度等于同步速 60近_30m 图34异步电机内部电磁关系 p吧 转速的单位是转/分钟。 (1)电磁系统 异步电机气隙均匀，定转子电磁耦合模型 个A相轴线 c⑧ A Sw.N.O O3 B相轴线 C相轴线 定子电枢电流时空矢量I产生定子电枢磁势时空矢量F与电流I重合，转子电枢电流时空矢量I产生 转子电枢磁势时空矢量F与电流I重合，定转子合成磁势(F+F)在主磁路产生主磁通Φ。，或气隙磁 通。气隙磁通相对于定子以同步电角速度ω旋转，而相对于转子以转差角速度sω旋转，气隙磁通Φ。 分别在定子和转子绕组中感应主电势oN1Φ和sw2Φ。，相位滞后于相应的磁通90°电角。 定子电枢磁势P在定子漏磁路产生漏磁通Φ。，在定子绕组中感应漏电势ωN1Φ如，相位滞后于定子漏 磁通90°电角。同样地，转子电枢磁势℉在转子漏磁路产生漏磁通Φ。，在转子绕组中感应漏电势 sωN2④。，相位滞后于转子漏磁通90°电角。 1电机学课堂讲义 第四部分 异步电机 10h 上海交通大学电气工程系 EE SJTU 1 第十四讲 异步电机工作原理 重点：内部电磁关系和基本平衡关系 难点：主磁场，漏磁场，磁势平衡 问题：如何分析异步电机的电磁系统？异步电机主磁场和漏磁场是什么？如何计算定转子感应电势 的幅值和频率？定子电流有什么作用？转子电流有什么作用？合成磁势与合成磁场呈正比吗？怎样 理解磁势平衡？怎样进行频率折算？怎样进行绕组折算？等效电路如何确立？ 1、异步电机内部电磁关系 三相异步电机的定子接到三相对称电压源，电压的相序按照ABC的顺序， ! uA (t) = Um cos("1t + #u ) ! uB (t) = Um cos("1t + #u $ 2% /3) ! uC (t) = Um cos("1t + #u + 2$ /3) 其中，电压初始相位ϕu。 定子三相对称绕组中就会流过对称电流，相序与电 源电压一致，稳态时的定子电流初始相位ϕi，即 ! iA (t) = Im cos("1t + #i ) ! iB (t) = Im cos("1t + #i $ 2% /3) ! i C (t) = Im cos("1t + #i + 2$ /3) 若不计气隙谐波磁势，则定子三相对称电流将产生 顺相序旋转的基波磁势，旋转速度等于同步速 ! n1 = 60 f1 p = 30"1 #p 转速的单位是转/分钟。 （1）电磁系统 异步电机气隙均匀，定转子电磁耦合模型 定子电枢电流时空矢量Is产生定子电枢磁势时空矢量Fs与电流Is重合，转子电枢电流时空矢量Ir产生 转子电枢磁势时空矢量Fr与电流Ir重合，定转子合成磁势（Fs+Fr）在主磁路产生主磁通Φδ，或气隙磁 通。气隙磁通相对于定子以同步电角速度ω1旋转，而相对于转子以转差角速度sω1旋转，气隙磁通Φδ 分别在定子和转子绕组中感应主电势ω1N1Φδ和sω1N2Φδ，相位滞后于相应的磁通90 0 电角。 定子电枢磁势Fs在定子漏磁路产生漏磁通Φsσ，在定子绕组中感应漏电势ω1N1Φsσ，相位滞后于定子漏 磁通90 0 电角。同样地，转子电枢磁势Fr在转子漏磁路产生漏磁通Φrσ，在转子绕组中感应漏电势 sω1N2Φrσ，相位滞后于转子漏磁通90 0 电角。 Esδ Is Fs Bδ Φδ Ｕs Ir Fr Fδ Φrσ Erσ Φsσ Esσ Erδ RsIs Ｕr RrIr 定子系统 转子系统 图34 异步电机内部电磁关系 A相轴线 a x C Y X B Z A B相轴线 C相轴线 z c b y Us Is Rs jω1N1Φsσ jω1N1Φδ Ur Rr Ir jsω1N2Φrσ jsω1N2Φδ Φδ Rmδ Fs Fr Rmsσ Rmrσ Φsσ Φrσ Rmr Rms