【文章內(nèi)容簡介】 定子每一相上引起的電抗； ?1X?Rm為勵(lì)磁電阻 ， 代表鐵心損耗的等效電阻； ? Xm為勵(lì)磁電抗 ， 反映主磁通在電路中的作用 ， 非線性 。 ?R1/為定子繞組電阻； ?R2′ 為繞組折算后轉(zhuǎn)子電阻； ? 為轉(zhuǎn)子漏抗，由轉(zhuǎn)子三相電流聯(lián)合產(chǎn)生的漏磁通，在轉(zhuǎn)子每一相上引起的電抗； ?2X?? 為附加電阻 ， 由頻率折算產(chǎn)生 ， 代表機(jī)械負(fù)載等效電阻； 21 Rss ??m 59 相量圖 1 1 1 122 2 2 σ1 m 2121 m mjU E I ZRE I XsI I IEEE I Z? ? ? ??????? ? ??????? ???????? ???????60 ? 利用 T型等效電路可以分析異步電機(jī)不同的運(yùn)行情況 空載（電動(dòng)機(jī)運(yùn)行）： ? 轉(zhuǎn)速接近同步速， s0，附加電阻 ?，轉(zhuǎn)子處于開路； ? 功率因數(shù)滯后，且很小。 額定負(fù)載（電動(dòng)機(jī)運(yùn)行）： ? sN≈5%，附加電阻為 19R2′ ，轉(zhuǎn)子回路接近電阻性； ? 功率因數(shù)較高（ ），且滯后。 發(fā)電機(jī)狀態(tài)： 轉(zhuǎn)速大于同步速， s0，附加電阻 0，表明機(jī)械功率為負(fù)； 輸入機(jī)械功率 —— 發(fā)電機(jī)。 起動(dòng)（電動(dòng)機(jī)運(yùn)行）： ? 轉(zhuǎn)子處于堵轉(zhuǎn)， s=1，附加電阻 =0，轉(zhuǎn)子回路處于短路； ? 起動(dòng)電流很大，功率因數(shù)滯后，且較小。 電磁制動(dòng)狀態(tài)： 轉(zhuǎn)向與磁場同步速相反， s1，機(jī)械功率 0，吸收機(jī)械功率。 同時(shí)吸收電功率，對機(jī)械運(yùn)行起制動(dòng)作用。 m 61 ? 變壓器： 勵(lì)磁阻抗大 ， 標(biāo)幺值 Rm*=15， Xm*=1050； 漏抗小 ， 標(biāo)幺值約為 ? 異步電機(jī)： 存在氣隙 ， 勵(lì)磁阻抗較小 ， 標(biāo)幺值 Rm*= ， Xm*= 25 漏抗較大 ， 標(biāo)幺值約為 ? 異步電機(jī) T型等效電路中勵(lì)磁支路不能直接前移 ， 需引入校正系數(shù) ， 并進(jìn)行相應(yīng)修改 ， 形成 Γ型近似等效電路 。 ② Γ型 近似等效電路圖 62 ? ? mmmm ZIZZIZIZIU 39。211111 ?????? ?????? ? 039。2139。239。239。239。2 ????? msmms ZIIZIZIZI ?????39。211139。211139。239。21139。2139。21139。211111111ssmsmssmmsZCZUZZZZUIZCZZZUZZZZZZUI????????????????????????????????????????239。2111XjsRZjXRZss ??????記m 63 ? ?39。21139。211139。2?? XcXjsRcRUI???????????????近似計(jì)算轉(zhuǎn)子電流 mxxcC 111 1 ????令近似計(jì)算定子電流 ? ? ? ? ? ????????????????????????????????139。239。39。2211139。22111111139。221111111cIIXcXcjsRcRcUXXjRRUZcZcUZZUImmmsm??????????c1 c1 c12 c12 /c1 m c12 64 ③ 簡化等效電路 較大容量電機(jī)， XmX1σ， c1?1。 65 小結(jié) ? 異步電機(jī)從基本電磁原理和分析方法來看與變壓器很相似 ，其電動(dòng)勢 、 磁動(dòng)勢平衡方程式 、 等效電路和相量圖的形式相同 ， 但有明顯差別 ， 主要是磁場性質(zhì)不同 。 ? 因定 、 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢大小 、 頻率不同 ， 異步電機(jī)的等效電路必須要同時(shí)進(jìn)行繞組歸算和頻率歸算 。 ? T型等效電路中 ， 異步電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率在等效電路中用 模擬電阻 （ ） 表示 。 ? 異步電機(jī)有氣隙存在 ， 激磁電流較變壓器的大 ， 等效電路的簡化應(yīng)作修正 （ C1） 。 39。21 Rss? 三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理 ? 轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的異步電機(jī) ? 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的異步電機(jī) ? 異步電機(jī)參數(shù)測定 ? 空載實(shí)驗(yàn) ? 短路實(shí)驗(yàn) 67 異步電機(jī)待測參數(shù)： ? 基本參數(shù)： R X1σ、 R X2σ、 Rm、 Xm ? 運(yùn)行參數(shù)：轉(zhuǎn)差率 s m 同變壓器，異步電機(jī)可以通過 空載試驗(yàn) 和 堵轉(zhuǎn)試驗(yàn) 測定參數(shù)。 68 m 一、空載試驗(yàn) 1）試驗(yàn)?zāi)康模簻y取 、 、 。 2）試驗(yàn)條件：異步電動(dòng)機(jī)空載，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步速，則 s≈0，轉(zhuǎn)子相當(dāng)于開路。 m m mZ R jX?? mecpFep0I1R 1X?mRmX1U12EE??69 3）試驗(yàn)方法：試驗(yàn)時(shí)異步電動(dòng)機(jī)空載（軸上不帶負(fù)載），用三相調(diào)壓器對電機(jī)供電，使定子端電壓從 (～ )UN開始，逐漸降低電壓，空載電流逐漸減少，直到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生明顯下降，空載電流明顯回升為止；在這個(gè)過程中，記錄電動(dòng)機(jī)的端電壓 U空載電流 I0、空載損耗 p0、轉(zhuǎn)速 n，并繪制空載特性曲線如圖所示。 ?空載時(shí)從電源吸收的功率： 0 1 0C u F e m e c a dP p p p p? ? ? ??從定子功率中減去定子銅耗： 39。0 0 10CuF e m e c a dP P pp p p??? ? ?70 損耗分離： ? 機(jī)械損耗 pmec與電壓 U1無關(guān) ，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化不大時(shí) ， 可以認(rèn)為是常數(shù) 。 ? pFe+pad0可以近似認(rèn)為與磁密的平方成正比 ， 因而可近似認(rèn)為與電壓的平方成正比 。 ? 曲線近似為直線 。 ? 機(jī)械損耗 和鐵耗 的測定 mecp Fep39。00F e m e c a dP p p p? ? ?? 延長線與縱軸交點(diǎn)即為機(jī)械損耗 pmec； ? 空載附加損耗相對較小 ， 可用其它試驗(yàn)將之與鐵耗分離 ，也可根據(jù)統(tǒng)計(jì)值估計(jì) pad0， 從而得到鐵耗 pFe。 39。201()P f U?39。201()P f U?71 根據(jù)空載時(shí)的等效電路和試驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)可以算出 : ? 是測得的三相輸入功率； ? 、 分別為相電流和相電壓。 00 203m e cPpRI?? 2 20 0 0X Z R??100UZI?0P0I 1U01mX X X ???01mR R R??? 勵(lì)磁阻抗參數(shù)的計(jì)算 0I1R 1X?mRmX1U12EE??由此求出勵(lì)磁阻抗 ： 72 二、短路試驗(yàn) 1） 試驗(yàn)?zāi)康模簻y定短路阻抗 、 轉(zhuǎn)子電阻 、 定 、 轉(zhuǎn)子漏抗 。 2） 試驗(yàn)方法：將轉(zhuǎn)子堵住 ， 在定子端施加電壓 ， 從 逐漸降低 ， 記錄定子繞組端電壓 Uk、 定子電流 Ik、 定子端輸入功率 Pk， 作出異步電機(jī)的短路特性曲線 Ik=f(Uk)， Pk=f(Uk)。 異步電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)等效電路圖 m 73 是測得的三相輸入功率 ； 、 分別為相電壓和相電流。 ? 短路阻抗參數(shù)的計(jì)算 11kkkUZI? 1 213kkkPRI?2 2k k kX Z R??1kP1kI1kU根據(jù)短路特性曲線，取額定電流點(diǎn)的 Uk(相電壓 )、 Ik(相電流 )、 Pk(三相短路損耗 )。 74 由于 XmRm， 忽略 Rm， 并近似認(rèn)為 X39。1σ=X2σ。 考慮到X0=Xm+X1σ(空載試驗(yàn) )， 可推導(dǎo)出 對于大中型異步電機(jī) ， 由于 Xm很大 ， 勵(lì)磁支路可以 近似認(rèn)為開路 ， 這時(shí) ? ?k001k2 XXXRRR????k2 σ1 σ 21 XXX ???異步電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)等效電路圖 m 21k RRR ???)( 20220002 σ1 σ XRXXXXXX k ???????? 異步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 ? 異步電動(dòng)機(jī)的功率平衡方程式 ? 異步電動(dòng)機(jī)的工作特性 三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性 ? 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩平衡方程式 76 一 、 異步電動(dòng)機(jī)功率平衡方程式 異步電動(dòng)機(jī)的功率和損耗在 T型等效電路中的反映如圖所示 。 77 ?輸入電功率： P1=m1U1I1cosφ1 ?在定子繞組中產(chǎn)生定子銅耗： pCu1=m1I12R1 ?旋轉(zhuǎn)磁場在鐵心中產(chǎn)生鐵耗： ?轉(zhuǎn)子鐵心與磁場相對轉(zhuǎn)速為 sn1很小，忽略轉(zhuǎn)子鐵耗 ?定子鐵心與磁場相對轉(zhuǎn)速為 n1較大，鐵耗主要為定子鐵耗 pFe=m1I02Rm ?通過氣隙磁場感應(yīng)到轉(zhuǎn)子繞組的功率稱為電磁功率： Pem=P1pCu1pFe Pem= m1I′ 22Ｒ ′ 2/s 78 ?電磁功率首先提供轉(zhuǎn)子銅耗： pCu2= m1I′ 22Ｒ ′ 2=sPem ?剩余的電磁功率全部轉(zhuǎn)化為 機(jī)械功率： Pmec= m1I′ 22Ｒ ′ 2(1s)/s=(1s) Pem ?機(jī)械功率一部分克服機(jī)械損耗 pmec 和附加損耗 pad ?其余機(jī)械功率為輸出的機(jī)械功率： P2=Pmecpmecpad 79 名稱 符號 計(jì)算公式 輸入電功率 P1 P1=m1U1I1cosφ1 電磁功率 Pem Pem= P1pCu1pFe =pCu2+Pmec=m1 I′22 R′2／ s 借助于氣隙中旋轉(zhuǎn)磁場由定子傳遞給轉(zhuǎn)子的功率 總機(jī)械功率 Pmec Pmec=m1 I′22 R′2(1s)／ s 輸出機(jī)械功率 P2 轉(zhuǎn)子軸上輸出的機(jī)械功率 定子繞組銅耗 pCu1 pCu1 =m1 I12 R1 轉(zhuǎn)子繞組銅耗 pCu2 pCu2=m1 I′22 R′2 鐵耗 pFe pFe=m1 I02 Rm 正常運(yùn)行時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子電流頻率很低 (～ 2Hz)，轉(zhuǎn)子鐵耗可以忽略，異步電動(dòng)機(jī)的鐵耗可近似認(rèn)為等于定子鐵耗。 機(jī)械損耗 pmec 包括軸承摩擦損耗和通風(fēng)損耗，主要與轉(zhuǎn)速有關(guān) 附加損耗 pad 難以準(zhǔn)確計(jì)算，通常估算約為電機(jī)額定功率的 %～1%。 80 ? 功率平衡方程為： P1= Pem+pcu1 + pFe Pem=pcu2+Pmec ? 機(jī)械功率平衡方程式： Pmec=P2+pmec+pad ? 電磁功率 、 轉(zhuǎn)子繞組回路銅耗 、 總機(jī)械功率三者之間的關(guān)系為： Pem： pcu2 ： Pmec=1： s： (1s) 81 由機(jī)械功率平衡式 Pmec=P2+pmec+pad兩邊除以轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度 Ω， 得到轉(zhuǎn)矩平衡方程為 ? 機(jī)械角速度 （ rad/s） ? 轉(zhuǎn)軸上總的機(jī)械轉(zhuǎn)矩 ， 即電磁轉(zhuǎn)矩 ? 轉(zhuǎn)軸上輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩 ， 即 T2為負(fù)載轉(zhuǎn)矩； ? Tmec為機(jī)械損耗轉(zhuǎn)矩； Tad為附加損耗轉(zhuǎn)矩； ? T0=Tmec+Tad為空載轉(zhuǎn)矩 。 022 TTTTTT adme cem ?????二、異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡方程式 11( 1 )m e c m e c e memP P PTs? ? ?? ? ? ?1 122 ( 1 ) ( 1 )6 0 6 0nn ss??? ? ? ? ? ? ?旋轉(zhuǎn)磁場運(yùn)動(dòng)角速度