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1、三相異步電動機(jī)的等效電路,0-1 概述,要求：掌握異步電機(jī)穩(wěn)態(tài)分析的基本方 法---等效電路法 要設(shè)法找出與變壓器相似的等效電路。本章要求掌握等效電路方面的要點： 1）如何得到等效電路？掌握繞組歸算、轉(zhuǎn)子位置歸算與頻率歸算等； 2）等效電路各元件各代表什么？等效哪些實際的物理量？,為了得到等效電路的過程，主要解決以下二個問題： 1）設(shè)法用靜止轉(zhuǎn)子等效旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，以便借用變壓器的分析方法； 2）將轉(zhuǎn)子繞組折算成和定子繞組一樣,仿照變壓器的思路得到等效電路,基本思路,首先分析僅僅定子有電流而轉(zhuǎn)子沒有電流的情況轉(zhuǎn)子繞組開路，轉(zhuǎn)子只有感應(yīng)電動勢，但無電流；,然后分析，轉(zhuǎn)子繞組短路，但轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)的情況；
2、,最后分析轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的情況采用等效靜止轉(zhuǎn)子代替實際旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子。,規(guī)定定、轉(zhuǎn)子各相電氣物理量的正方向；,規(guī)定磁動勢、磁通的正方向；,正方向的規(guī)定,1）定、轉(zhuǎn)子繞組電流、電動勢及端電壓的正方向；,2）磁動勢、磁通密度從定子內(nèi)圓出來進(jìn)入氣隙為正（定子鐵心內(nèi)圓表面N極為正）。,正方向的規(guī)定（下頁圖）,一、基本電磁關(guān)系示意圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,類比變壓器的空載運行，說說它們的異同。,第一節(jié) 轉(zhuǎn)子繞組開路時的電磁關(guān)系,上一頁,下一頁,,由于轉(zhuǎn)子開路，因此定子三相電流 產(chǎn)生合成基波旋轉(zhuǎn)磁動勢 用于建立主磁場 ，因此這個磁動勢亦稱為勵磁磁動勢。,三、勵磁磁動勢及勵磁電流,五、電動勢平衡方程, 定
3、子一相繞組的漏阻抗,定子一相電動勢平衡式為：,轉(zhuǎn)子回路開路，轉(zhuǎn)子回路電動勢平衡方程：,與變壓器分析時一樣，如果用勵磁電流 在參數(shù) 上的壓降表示 ，則：,激磁阻抗；,六、時空相矢圖和等效電路：,一、基本電磁關(guān)系示意圖,第二節(jié) 轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時的電磁關(guān)系,分析前提： 把異步電機(jī)的磁通分成主磁通和漏磁通，并把諧波磁通歸并到漏磁通 假設(shè)：氣隙中只有基波磁通，定、轉(zhuǎn)子繞組上只感應(yīng)有基波電勢 漏磁感應(yīng)電勢用漏抗壓降表示,轉(zhuǎn)子靜止時的電路表示,正方向按變壓器慣例,一、電壓平衡式,以下標(biāo)l和2區(qū)別定子和轉(zhuǎn)子電路的各物理量，各種數(shù)量均取每相相值。 從電路分析角度來看，轉(zhuǎn)子不動時的異步電機(jī)的電路方程與次級側(cè)短路時的
4、變壓器的電路方程相似,二、磁勢平衡式,轉(zhuǎn)子繞組是一對稱多相繞組，與定子繞組有相同極數(shù)。 繞線式轉(zhuǎn)子有明顯的相數(shù)和極對數(shù)，設(shè)計轉(zhuǎn)子繞組時，必須使轉(zhuǎn)子極數(shù)等于定子極數(shù)。否則，沒有平均電磁轉(zhuǎn)矩。,鼠籠轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子有鼠籠加端環(huán)組成。所有導(dǎo)條在兩頭被端環(huán)短路，整個結(jié)構(gòu)是對稱的，實質(zhì)上是一個對稱的多相繞組。鼠籠轉(zhuǎn)子的極數(shù)恒等于定子繞組的極數(shù),----定子磁勢,----轉(zhuǎn)子磁勢,----空載勵磁磁勢,簡化后有： ，其中： 式中， ，稱為電流比。,根據(jù) ，就可得：,定子電流應(yīng)包含兩個分量 由定子電流所產(chǎn)生的磁勢也包含兩個分量 第一項用以產(chǎn)生基波磁通；第二項為負(fù)載分量，用以抵消轉(zhuǎn)子磁勢去磁作用，它與
5、轉(zhuǎn)子磁勢大小相等方向相反,三、繞組歸算,轉(zhuǎn)子繞組的歸算把實際相數(shù)為m2、繞組匝數(shù)為N2、繞組系數(shù)為kN2的轉(zhuǎn)子繞組，歸算成與定子繞組有相同相數(shù)、相同匝數(shù)和相同繞組系數(shù)的轉(zhuǎn)子繞組。 在進(jìn)行歸算時，有電壓變比、電流變比和阻抗變比。,原則： 歸算后不能改變異步電機(jī)的電端口的電磁本質(zhì)。,步驟： 具體折合原則和步驟和處理變壓器的折合相似。,(一)電流的歸算 根據(jù)歸算前后轉(zhuǎn)子磁勢應(yīng)保持不變?yōu)闂l件 (二)電勢的歸算 根據(jù)歸算前后轉(zhuǎn)子視在功率保持不變?yōu)闂l件,(三)阻抗的歸算 根據(jù)歸算前后轉(zhuǎn)子上的銅耗保持不變?yōu)闂l件 根據(jù)歸算前后轉(zhuǎn)子功率因數(shù)保持不變?yōu)闂l件,六、基本方程、等效電路和相量圖,參數(shù)的物理意義,rm鐵
6、耗等效電阻 xm定子每相繞組與主磁通對應(yīng)的電抗，隨的、鐵芯的飽和不同而變化。 異步電機(jī)中，磁通由三相聯(lián)合產(chǎn)生； 變壓器中，磁通由一相繞組產(chǎn)生 定子漏抗，由定子三相電流聯(lián)合產(chǎn)生的漏磁通，在定子每一相上引起的電抗。,當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來后（ ），轉(zhuǎn)子中仍會感應(yīng) 電流 ，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁動勢 。 由于 相對定子的轉(zhuǎn)速為 ； 那么 相對定子的轉(zhuǎn)速為？ 另外，那么 與 還會保持靜止嗎？,一、問題的提出,結(jié)論： 無論轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)與否，轉(zhuǎn)子磁動勢 相對于定子 磁動勢 總是靜止的，也就是說轉(zhuǎn)子磁動勢 轉(zhuǎn)速 總是為 。 下面我們首先具體分析轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時磁動勢 。,第三節(jié) 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的電磁關(guān)系,異步電動機(jī)額定負(fù)載時 通
7、常在0.020.05范圍內(nèi)，由此可知：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢和電流的頻率很低，當(dāng) Hz時， Hz。,1）轉(zhuǎn)子電流的頻率 ： 其頻率取決于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組 的相對轉(zhuǎn)速： ， 即 ：,二、轉(zhuǎn)子回路的電流和磁動勢分析,2）磁動勢 的轉(zhuǎn)速：,相對于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為： ，,相對于定子的轉(zhuǎn)速就為： 相對于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn),速 加上轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 ，即： 。 結(jié)論：,不論轉(zhuǎn)子靜止還是旋轉(zhuǎn)， 與 在空 間上總相對靜止，都以同步速 旋轉(zhuǎn)，所以 得穩(wěn)定的磁動勢平衡關(guān)系：,說明： 1）轉(zhuǎn)子回路的頻率為： ； 2）轉(zhuǎn)子電阻： ； 轉(zhuǎn)子漏電抗和頻率成正比，因此有： 轉(zhuǎn)子電動勢大小和頻率成正比，因此有：,二
8、、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后的基本方程式,電壓平衡式,三、頻率歸算,頻率歸算用一等效的轉(zhuǎn)子電路替代實際轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子電路，使與定子電路有相同頻率。（轉(zhuǎn)子靜止） 保持頻率歸算后的轉(zhuǎn)子電流的大小和相位不變，可保持磁勢平衡不變，保持定子電流的大小和相位不變保持了損耗和功率不變。,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的實際情形,頻率歸算后的等效轉(zhuǎn)子,折算為定子頻率的轉(zhuǎn)子電勢,經(jīng)過轉(zhuǎn)子繞組相數(shù)和有效匝數(shù)和頻率的折合后，轉(zhuǎn)子繞組電動勢和定子繞組電動勢就完全相同了。 這樣可以把前面定轉(zhuǎn)子回路分離的等效電路統(tǒng)一 起來，得到如下的異步電動機(jī)的“T”型等效電路。,1）“T”型等效電路,四、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時等效電路,有時為了工程計算的方便，常把“T”型等效電路 簡
9、化，得到如下圖所示的簡化等效電路。,2）簡化等效電路,六、基本方程和相量圖,1)等效電路中 為機(jī)械功率的等效電阻： 當(dāng)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時， ， ，此時無機(jī)械 功率輸出；旋轉(zhuǎn)時 ， ，此時有 機(jī)械功率輸出，即 對應(yīng)的功率等于 機(jī)械功率總功械功率。,本章總結(jié),4） 總是滯后 ，所以異步電動機(jī)功率因數(shù) 總是滯后的。原因是異步電動機(jī)只能從 電網(wǎng)吸收感性無功功率來建立主磁場和漏磁 場。激磁電流 愈大，所需感性無功亦愈多，功率因數(shù)亦愈低。 5）異步電動機(jī)和變壓器有相同形式的等效電 路，但是它們對應(yīng)的參數(shù)數(shù)值相差較大。,T形等效電路,,各參數(shù)的物理意義： 定子繞組的電阻r1、漏抗x1 轉(zhuǎn)子繞組歸算
10、后的電阻r2、漏抗x2,定子鐵耗的等效電阻,對應(yīng)主磁通的勵磁電抗,等效機(jī)械負(fù)載的附加電阻,異步電機(jī)的參數(shù)equivalent-circuit parameters,基本參數(shù)：r1,x1,r2,x2,rm,xm 運行參數(shù)：s轉(zhuǎn)差率,空載試驗No-load test,試驗條件 額定電源頻率f1 轉(zhuǎn)子空載，相當(dāng)于等效電路轉(zhuǎn)子側(cè)開路 額定電壓UN 測量 激磁電流(exciting current) i0 空載損耗(no-load losses) p0 計算 激磁參數(shù)rm、xm 鐵耗pFe和機(jī)械耗pmec,空載試驗No-load test,分析,,,短路試驗Blocked-rotor test,試驗條件 額定電源頻率f1 轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)，相當(dāng)于等效電路轉(zhuǎn)子側(cè)短路 額定電流Ik=IN 測量 電壓Uk 短路損耗(blocked-rotor losses) pk 計算 短路參數(shù)r1+r2、x1+x2,短路試驗,分析,,,作業(yè),9-4,
異步電機(jī)的等效電路.ppt
