【正文】 動機(jī)轉(zhuǎn)子短路且堵轉(zhuǎn)時的等值電路 ② 等值電路 ③ 相量圖 將時間與 空間參考軸選 取一致，則 +j、 +A +A2重合 異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子短路且堵轉(zhuǎn)時的時空相量圖 E 1 =E 2 39。F 2F 1I 1I 2 39。 r 2 39。 x 2 39。 堵轉(zhuǎn)情況分析 異步電動機(jī)定、轉(zhuǎn)子的漏阻抗比較小，如果在定子繞組加額定電壓，則定、轉(zhuǎn)子的起動電流相當(dāng)大，約為額定電流的 4~7倍，過大的定、轉(zhuǎn)子電流會使電動機(jī)銅損加大，繞組過熱，危及繞組絕緣，如果電動機(jī)長期工作在這種狀態(tài)下，將使電動機(jī)損壞。 運(yùn)轉(zhuǎn)時的接線圖 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的電磁關(guān)系 ??????????1111111111FkNieriiuwss??????2s10 eeF?????????22222222s2srieFkNiisssw規(guī)定 當(dāng)異步電動機(jī)定子繞組接三相對稱電源且 轉(zhuǎn)子繞組短路時，定、轉(zhuǎn)子繞組中都有電流流 過，在氣隙中產(chǎn)生以同步轉(zhuǎn)速 n1旋轉(zhuǎn)的合成磁 場，而轉(zhuǎn)子繞組電流與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場會產(chǎn)生作 用于轉(zhuǎn)子的電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)以異步轉(zhuǎn)速 n 旋轉(zhuǎn)，拖動負(fù)載。電流 204。2s、 電流 204。 轉(zhuǎn)差率 是指氣隙中旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 之差與同步轉(zhuǎn)速的比值，即為： (52) 轉(zhuǎn)差率是異步電動機(jī)的重要參數(shù)，當(dāng)電動機(jī)作電動 運(yùn)行時， 0s≤1。對于繞線式異步電動機(jī)，轉(zhuǎn)子 與定子有相同的相數(shù)和極對數(shù)，所以，在轉(zhuǎn)子電路 中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢頻率為： ? ? (525) 111112 6060)(60fsnnnpnnnpnpf ?????????① 轉(zhuǎn)子電勢 E2s 轉(zhuǎn)子電路中的感應(yīng)電勢有效值為： (526) 電動機(jī)額定運(yùn)行時，額定轉(zhuǎn)差率一般在 sN=~，所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子 電流頻率很低，感應(yīng)電勢也很小。2s產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子基波 旋轉(zhuǎn)磁勢 F2的幅值為： 轉(zhuǎn)子電流 204。這里所討 論的合成磁勢 F0是異步電動機(jī)運(yùn)行時的勵 磁磁勢，與其對應(yīng)的電流 I0是勵磁電流， 對于一般異步電動機(jī)，勵磁電流 I0約為額 定定子電流 I1N的（ 20~50） %。 轉(zhuǎn)子繞組頻率的折算方法： 用一等效的靜止轉(zhuǎn)子代替實(shí)際轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子 原則 ： 保持轉(zhuǎn)子磁勢 F2的大小不變（即 204。2s的相位不變）， F2對 F1的影響不變。2s、 200。 200。 轉(zhuǎn)子回路的阻抗角為： 22222222222IjxsrEj s xrEsjxrEIsss????? ???????22222222 ?? ????srxa r c t grsxa r c t grxa r c t g ss說明： 只要用 r2/s 代替 r2 ，就可使轉(zhuǎn)子電流的大 小和相位保持不變，即轉(zhuǎn)子磁勢的大小和空間 相位保持不變，實(shí)現(xiàn)用靜止電路代替實(shí)際旋轉(zhuǎn) 的轉(zhuǎn)子電路。 222 1 rssrsr ???21 rss?分析 頻率折算后，轉(zhuǎn)子回路電阻由兩部分 組成，第一部分 r2是轉(zhuǎn)子繞組一相的實(shí)際 電阻，其上產(chǎn)生的損耗就是轉(zhuǎn)子電路的銅 損 ；第二部分是附加是附加電阻 ，其上產(chǎn)生的損耗 是虛擬損 耗，實(shí)際轉(zhuǎn)子中并不存在但它卻是表征實(shí) 際轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子的總機(jī)械功率。 ?????? 21 10 rs ssnn ，012 0 III ??? ??? ，討論 2 當(dāng)異步電動機(jī)額定運(yùn)行時： ? 這時的轉(zhuǎn)子電流主要由 決定，轉(zhuǎn)子電路基本上為電阻性電路，所以電動機(jī)的功率因數(shù)較高。 ， 0110 2 ????? rsssn21 rss ??異步電動機(jī)的簡化等值電路 為了簡化計算，將 T形等值電路中的勵 磁支路左移到輸入端，使電路簡化成單純的 并聯(lián)電路。 ? 一般取主磁通 ? 為參考相量 ? (1)功率平衡方程式 ????????????????FeCuemmmFeCuppPPrIrImprIrImpIUIUmP1120201121121111111111133c o s3c o s ??分析： 從定子傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率 Pem中， 一部分消耗在轉(zhuǎn)子電阻上，用 pCu2表示，剩 下的就是全部轉(zhuǎn)換成總機(jī)械功率，用 Pm表 示，而總機(jī)械功率中扣除電動機(jī)因旋轉(zhuǎn)而產(chǎn) 生的機(jī)械摩擦損耗 pm以及成因較復(fù)雜的附加 損耗 pad之后，剩下的就是電動機(jī)軸上輸出的 機(jī)械功率，用 P2表示。值得一提的是， 由于轉(zhuǎn)子鐵芯中的磁通變化頻率 f2在電 動機(jī)額定運(yùn)行時很低，轉(zhuǎn)子鐵損很小， 故可忽略不計。 ??????admm ppPP 202 TTT ??各轉(zhuǎn)矩表達(dá)式 ? 為同步機(jī)械角速度 。 ?預(yù)習(xí)：異步機(jī)機(jī)械特性和工作特性 。 分析 ? 不同導(dǎo)條中的感應(yīng)電勢瞬時值與磁通密度一樣，在空間按正弦規(guī)律分布。因此，鼠籠式轉(zhuǎn)子與定子繞組的極對數(shù)總是保持一致，鼠籠轉(zhuǎn)子本身無固定極數(shù)，要按照氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)來確定。相鄰兩導(dǎo)條相差的槽距角為： ? 每根導(dǎo)條在氣隙磁場中的位置不同，導(dǎo)條中產(chǎn)生的電流時間相位也不同。異 步電動機(jī)的工作特性是指電動機(jī)在額定電壓 U1N、額定頻率 ?1N運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n、定子 電流 I定子功率因數(shù) cosφ磁轉(zhuǎn)矩 T、效 率 η隨輸出功率 P2的變化曲線。轉(zhuǎn) 速特性 n=?(P2)如圖曲線 1所示為一條 略微下降的曲線。定子電流特性 I1=?(P2)如圖曲線 2所 示為一條由 I0開始逐漸上升的曲線。定子功率因數(shù)特性 cosφ1=?(P2) 如圖曲線 3所示的曲線。 η=?(P2) 定性分析： 異步電動機(jī)從空載到負(fù)載運(yùn)行時，主磁 通 Φm和轉(zhuǎn)速 n變化較小，所以鐵損 pFe和機(jī)械 損耗 pm變化很小，這兩種損耗之和是異步電 動機(jī)的不變損耗，而定、轉(zhuǎn)子銅損 pCu與負(fù)載 電流平方成正比，它隨負(fù)載變化而變化，是 異步電動機(jī)的可變損耗。 效率特性 空載時，輸出功率 P2=0，所以效 率 η=0，當(dāng)隨著負(fù)載 P2增大 → 效率 η增 大，普通異步電動機(jī)在 P2= → 效率 最大 η=ηmax；當(dāng)負(fù)載 P2繼續(xù)增大 → 效 率 η反而下降，效率特性 η=?(P2)如圖 曲線 5所示的曲線。 通過空載試驗(yàn)可測得勵 磁參數(shù)（ rm、 xm、 zm）、鐵 損 pFe、機(jī)械損耗 pm。注意試驗(yàn)時一定要含 U1N 這一點(diǎn)。 admFeadmFeCu ppprImppppP ???????? 120220admFeCu ppppPP ??????100說明 2 ? 鐵損 pFe和空載附加損耗 pad則與磁通的平方成正比 ， 即與 U12成正比 。 若想精確測得勵磁參數(shù) ， 還需將鐵損和空載附加損耗分離 。 ??????????????2020020000103rzxIpPrIUzmN? 電動機(jī)空載時，轉(zhuǎn)速 n≈n1，轉(zhuǎn)差率 s≈0， “ T”形等值電路中的附加電阻 ，轉(zhuǎn)子可認(rèn)為開路，這樣就有： ? 式中 r1為定子電阻，可用電橋測得； x1為定子漏電抗，可從堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)測得。試驗(yàn)接線與空載實(shí)驗(yàn)相同，只是電流表和功率表的電流線圈量程要變大，對于繞線式轉(zhuǎn)子，應(yīng)將轉(zhuǎn)子繞組短路。試驗(yàn)時，由于轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)，加在定子繞組上的電壓要降低，與變壓器短路試驗(yàn)相似，所加電壓應(yīng)使電動機(jī)的短路電流為額定電流，因此一般應(yīng)從U1=(~)UN開始，監(jiān)視電流表讀數(shù)，逐漸加壓，使電流為額定值為止，然后在逐漸降低電壓，同時記錄定子相電壓 Uk、定子相電流 Ik和輸入的三相功率 Pk。 ? 根據(jù)堵轉(zhuǎn)時的等值電路，機(jī)械損耗 pm=0，鐵損 pFe和附加損耗 pad都很小，可忽略，則輸入功率 Pk都消耗在定、轉(zhuǎn)子的電阻上，即： ? 式中 rk=r1+r2ˊ為短路電阻，從而有： kkkk rIrrImP22121 3)( ??????????????????221223kkkkkkkkkkrzxIUzrrrIPr、? 對于大、中型異步電動機(jī)，一般可近似認(rèn)為： ?????????????x21xxr21rr本章小結(jié) 1 異步電動機(jī)運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場存 在轉(zhuǎn)差，因而能在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電勢和電流， 產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，可見轉(zhuǎn)差率 s是異步電動機(jī)的重要參量。 本章小結(jié) 2 與變壓器一樣，基本方程式、等值電 路、相量圖也是描述電動機(jī)負(fù)載運(yùn)行時的 基本電磁關(guān)系的工具。 課后復(fù)習(xí)要點(diǎn)： 異步電動機(jī)工作原理與特性 ?作業(yè)： P180 529