电机学课堂进义第四部分异步电机10h 上海交通大学电气工程系EE SJTU 场的规定正方向。因为气隙均匀，不考虑饱和时，电流、磁势和磁密时空矢量呈正比关系，合成磁 势等于定转子磁势之和，合成磁场时空矢量位置与合成磁势相同。 A、转子同步速旋转(s=0) 从直观的角度不难发现，当转子转速等于气隙磁场同步转速时，转子与气隙磁场保持相对静止，因 此转子绕组中的磁场分布和匝链的磁链不发生变化，磁场相对转子的交变频率等于零，感应电势的 大小就等于零，也不会产生感应电流，转子电磁转矩为零，不进行能量转换，这种运行状态将被称 为理想空载运行状态。定子电流仅仅提供气隙磁场，由于气隙很小，因此定子励磁电流很小 B、转子低于同步速正转(0<s<1) 当转子转速低于同步转速且正方向旋转时，0<n<①1,0<△nm2,转子感应电势频率为转差频率，相位 滞后于气隙磁场90°电角，转子感应电势在转子回路产生的转子电流频率等于转差频率，相位滞后于 转子电势一个小于90°的电角（漏阻抗角），因此转子电流产生的磁场相对转子以同步速2旋转，与 气隙磁场保持同步，相位滞后于合成气隙磁场一个钝角，如图33()，于是转子磁场受到与气隙磁场 转向同方向的电磁力，即转子受到的电磁转矩为气隙磁场相对于转子的旋转方向，因此转子的转速 与电磁转矩方向一致，电磁转矩起驱动转子输出机械功率的作用，另方面定子电压与电流的相位 关系，异步电机定子从电源吸收电功率，因此异步电机工作在电动机运行状态。 C、转子高于同步速正转(s<0) 当转子转速高于同步转速且正方向旋转时，n>1,△nn2<0,气隙磁场相对于转子反相序旋转，转子 感应电势频率为-听，或者感应电势是负序，转子感应电势在转子回路产生的转子电流频率也为-听， 相序为负序，因此转子电流产生的磁场相对转子反方向以同步速2旋转，仍然与气隙磁场保持同 步，如图33(b)所示，于是转子磁场受到与气隙磁场反方向的电磁力，即转子受到的电磁转矩为气隙 磁场相对于转子的旋转方向，转子的转速与电磁转矩方向相反，电磁转矩起制动作用，需要外部输 入机械转矩以保持异步电机高于同步速运行，另一方面从定子电压和电流的相位可以看出，异步电 机定子从电源吸收负的电功率，即向电源输出电功率，因此异步电机工作在发电机运行状态。 D、转子静止(s=1) 当转子静止时，n=0,△2n气隙磁场相对于转子以同步速旋转，转子感应电势频率为f,转子 感应电势在转子回路产生的转子电流频率也为，相序都为正序，因此转子电流产生的磁场相对于定 转子以同步速旋转，仍然与气隙磁场保持同步，于是转子磁场受到与气隙磁场同方向的电磁力， 即转子受到的电磁转矩为气隙磁场相对于转子的旋转方向，转子只受到电磁转矩的作用而不做机械 功，但异步电机定子仍然从电源吸收电功率，因此异步电机工作在堵转或短路运行状态。 E、转子反转(s>1) 当转子反转时，n<0,△n=n2>n1,如图33(a)所示，转子受到的电磁转矩为气隙磁场相对于转子的旋转 方向，转子的转速与电磁转矩方向相反，与电磁转矩平衡的机械转矩与转子转向相同，机械功率输 入异步电机，同时异步电机定子从电源吸收电功率，因此异步电机工作在电磁制动运行状态。 总结： 在异步电机定子接三相对称交流电源情况下，通过详细分析转子不同转速运行时的定转子电流相序 和频率、定转子磁场转速与转向、合成磁场转速与转向、转差率、电磁转矩方向，得出异步电机的 运行状态与转差率的关系： 3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 3 场的规定正方向。因为气隙均匀，不考虑饱和时，电流、磁势和磁密时空矢量呈正比关系，合成磁 势等于定转子磁势之和，合成磁场时空矢量位置与合成磁势相同。 A、转子同步速旋转（s=0） 从直观的角度不难发现，当转子转速等于气隙磁场同步转速时，转子与气隙磁场保持相对静止，因 此转子绕组中的磁场分布和匝链的磁链不发生变化，磁场相对转子的交变频率等于零，感应电势的 大小就等于零，也不会产生感应电流，转子电磁转矩为零，不进行能量转换，这种运行状态将被称 为理想空载运行状态。定子电流仅仅提供气隙磁场，由于气隙很小，因此定子励磁电流很小。 B、转子低于同步速正转（0<s<1） 当转子转速低于同步转速且正方向旋转时，0<n<n1，0<Δn=n2，转子感应电势频率为转差频率，相位 滞后于气隙磁场900 电角，转子感应电势在转子回路产生的转子电流频率等于转差频率，相位滞后于 转子电势一个小于900 的电角（漏阻抗角），因此转子电流产生的磁场相对转子以同步速n2旋转，与 气隙磁场保持同步，相位滞后于合成气隙磁场一个钝角，如图33(a)，于是转子磁场受到与气隙磁场 转向同方向的电磁力，即转子受到的电磁转矩为气隙磁场相对于转子的旋转方向，因此转子的转速 与电磁转矩方向一致，电磁转矩起驱动转子输出机械功率的作用，另一方面定子电压与电流的相位 关系，异步电机定子从电源吸收电功率，因此异步电机工作在电动机运行状态 。 C、转子高于同步速正转（s<0） 当转子转速高于同步转速且正方向旋转时，n>n1，Δn=n2<0，气隙磁场相对于转子反相序旋转，转子 感应电势频率为-sf1，或者感应电势是负序，转子感应电势在转子回路产生的转子电流频率也为-sf1， 相序为负序，因此转子电流产生的磁场相对转子反方向以同步速n2旋转，仍然与气隙磁场保持同 步，如图33(b)所示，于是转子磁场受到与气隙磁场反方向的电磁力，即转子受到的电磁转矩为气隙 磁场相对于转子的旋转方向，转子的转速与电磁转矩方向相反，电磁转矩起制动作用，需要外部输 入机械转矩以保持异步电机高于同步速运行，另一方面从定子电压和电流的相位可以看出，异步电 机定子从电源吸收负的电功率，即向电源输出电功率，因此异步电机工作在发电机运行状态。 D、转子静止（s=1） 当转子静止时，n=0，Δn=n2=n1，气隙磁场相对于转子以同步速旋转，转子感应电势频率为f1，转子 感应电势在转子回路产生的转子电流频率也为f1，相序都为正序，因此转子电流产生的磁场相对于定 转子以同步速n1旋转，仍然与气隙磁场保持同步，于是转子磁场受到与气隙磁场同方向的电磁力， 即转子受到的电磁转矩为气隙磁场相对于转子的旋转方向，转子只受到电磁转矩的作用而不做机械 功，但异步电机定子仍然从电源吸收电功率，因此异步电机工作在堵转或短路运行状态。 E、转子反转（s>1） 当转子反转时，n<0，Δn=n2>n1，如图33(a)所示，转子受到的电磁转矩为气隙磁场相对于转子的旋转 方向，转子的转速与电磁转矩方向相反，与电磁转矩平衡的机械转矩与转子转向相同，机械功率输 入异步电机，同时异步电机定子从电源吸收电功率，因此异步电机工作在电磁制动运行状态。 总结： 在异步电机定子接三相对称交流电源情况下，通过详细分析转子不同转速运行时的定转子电流相序 和频率、定转子磁场转速与转向、合成磁场转速与转向、转差率、电磁转矩方向，得出异步电机的 运行状态与转差率的关系：