異步電機(jī)的等效電路.ppt

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1、三相異步電動(dòng)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(diǎn)： 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(shí)際的物理量？,為了得到等效電路的過程，主要解決以下二個(gè)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(dòng)勢(shì)，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(shí)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(dòng)勢(shì)、磁通的正方向；,正方向的規(guī)定,1）定、轉(zhuǎn)子繞組電流、電動(dòng)勢(shì)及端電壓的正方向；,2）磁動(dòng)勢(shì)、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(yè)圖）,一、基本電磁關(guān)系示意圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,類比變壓器的空載運(yùn)行，說說它們的異同。,第一節(jié) 轉(zhuǎn)子繞組開路時(shí)的電磁關(guān)系,上一頁(yè),下一頁(yè),,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(dòng)勢(shì) 用于建立主磁場(chǎng) ，因此這個(gè)磁動(dòng)勢(shì)亦稱為勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)。,三、勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)及勵(lì)磁電流,五、電動(dòng)勢(shì)平衡方程, 定

3、子一相繞組的漏阻抗,定子一相電動(dòng)勢(shì)平衡式為：,轉(zhuǎn)子回路開路，轉(zhuǎn)子回路電動(dòng)勢(shì)平衡方程：,與變壓器分析時(shí)一樣，如果用勵(lì)磁電流 在參數(shù) 上的壓降表示 ，則：,激磁阻抗；,六、時(shí)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(shí)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(shì) 漏磁感應(yīng)電勢(shì)用漏抗壓降表示,轉(zhuǎn)子靜止時(shí)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(dòng)時(shí)的異步電機(jī)的電路方程與次級(jí)側(cè)短路時(shí)的

4、變壓器的電路方程相似,二、磁勢(shì)平衡式,轉(zhuǎn)子繞組是一對(duì)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(duì)數(shù)，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子繞組時(shí)，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(gè)結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)對(duì)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(shì),----轉(zhuǎn)子磁勢(shì),----空載勵(lì)磁磁勢(shì),簡(jiǎn)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(gè)分量 由定子電流所產(chǎn)生的磁勢(shì)也包含兩個(gè)分量 第一項(xiàng)用以產(chǎn)生基波磁通；第二項(xiàng)為負(fù)載分量，用以抵消轉(zhuǎn)子磁勢(shì)去磁作用，它與

5、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)大小相等方向相反,三、繞組歸算,轉(zhuǎn)子繞組的歸算把實(shí)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(shí)，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(shì)應(yīng)保持不變?yōu)闂l件 (二)電勢(shì)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(duì)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(huì)感應(yīng) 電流 ，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì) 。 由于 相對(duì)定子的轉(zhuǎn)速為 ； 那么 相對(duì)定子的轉(zhuǎn)速為？ 另外，那么 與 還會(huì)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(dòng)勢(shì) 相對(duì)于定子 磁動(dòng)勢(shì) 總是靜止的，也就是說轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì) 轉(zhuǎn)速 總是為 。 下面我們首先具體分析轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)磁動(dòng)勢(shì) 。,第三節(jié) 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系,異步電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載時(shí) 通

7、常在0.020.05范圍內(nèi)，由此可知：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)和電流的頻率很低，當(dāng) Hz時(shí)， Hz。,1）轉(zhuǎn)子電流的頻率 ： 其頻率取決于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組 的相對(duì)轉(zhuǎn)速： ， 即 ：,二、轉(zhuǎn)子回路的電流和磁動(dòng)勢(shì)分析,2）磁動(dòng)勢(shì) 的轉(zhuǎn)速：,相對(duì)于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為： ，,相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)速就為： 相對(duì)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(duì)靜止，都以同步速 旋轉(zhuǎn)，所以 得穩(wěn)定的磁動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)大小和頻率成正比，因此有：,二

8、、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)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(shì)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(dòng)時(shí)的實(shí)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(shì),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(dòng)勢(shì)和定子繞組電動(dòng)勢(shì)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(dòng)機(jī)的“T”型等效電路。,1）“T”型等效電路,四、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)等效電路,有時(shí)為了工程計(jì)算的方便，常把“T”型等效電路 簡(jiǎn)

9、化，得到如下圖所示的簡(jiǎn)化等效電路。,2）簡(jiǎn)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(shí)， ， ，此時(shí)無機(jī)械 功率輸出；旋轉(zhuǎn)時(shí) ， ，此時(shí)有 機(jī)械功率輸出，即 對(duì)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(dòng)機(jī)功率因數(shù) 總是滯后的。原因是異步電動(dòng)機(jī)只能從 電網(wǎng)吸收感性無功功率來建立主磁場(chǎng)和漏磁 場(chǎng)。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(dòng)機(jī)和變壓器有相同形式的等效電 路，但是它們對(duì)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(duì)應(yīng)主磁通的勵(lì)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(yùn)行參數(shù)：s轉(zhuǎn)差率,空載試驗(yàn)No-load test,試驗(yàn)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(cè)量 激磁電流(exciting current) i0 空載損耗(no-load losses) p0 計(jì)算 激磁參數(shù)rm、xm 鐵耗pFe和機(jī)械耗pmec,空載試驗(yàn)No-load test,分析,,,短路試驗(yàn)Blocked-rotor test,試驗(yàn)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(cè)量 電壓Uk 短路損耗(blocked-rotor losses) pk 計(jì)算 短路參數(shù)r1+r2、x1+x2,短路試驗(yàn),分析,,,作業(yè),9-4,