1、1,重庆大学自动化学院,电机学及拖动基础,2,第五章 异步电机（二）,三相异步电动机的运行原理,3,主要内容,第二节 三相异步电动机的等效电路及相量图,4,第二节 等效电路及相量图,直接求解基本方程式存在的问题：计算十分复杂转子电路的频率f2与定子电路的频率f1不同，直接联立求解这些频率不同的电路相量方程式没有物理意义解决方法将耦合电路中的一个电路归算到另一个电路，导出等效电路。,5,一、异步电动机的等效电路,在不改变定子绕组中的物理量（定子电动势、电流及功率因数等）和异步电动机的电磁性能的前提下，将转子绕组进行“归算”，然后将归算后的转子绕组与定子绕组直接联系起来，即可得到异步电动机的等效电
2、路：频率归算和变压器不同；绕组归算和变压器一样。,第二节 等效电路及相量图,6,频率归算保持整个电磁系统的电磁性能不变，把一种频率的参数和物理量换算成另一种频率的参数和物理量。在异步电动机中，就是用一个具有定子频率而等效于转子的电路去代换实际转子电路。所谓“等效”等效后转子电路对定子电路的电磁效应不变，即保持F2不变（同转速、幅值、空间位移角）；等效后转子电路的电磁性能（有功功率、无功功率、铜耗等）必须和实际转子电路一样。,1、频率归算,第二节 等效电路及相量图,7,由f2=sf1当s=1时，f2=f1表明：转子频率和定子频率相等时，转子是静止的。因此，转子频率的归算，需用一个静止的转子电路去
3、代替实际转动的转子电路。能否等效？首先，看代换前后的电磁效应：从转子磁动势的转速看，频率为f2的实际转子电流产生的转子磁动势的绝对转速是ns，频率为f1的静止转子电流产生的转子磁动势的绝对转速仍然是ns从转子磁动势的幅值与空间位移角看，如果转子电流的相量不变，则F2矢量的大小和空间位移角不变,第二节 等效电路及相量图,8,若 ，,可见，除改变与频率有关的参数和电动势以外，用R2/s去代替R2，即可保持I2、F2不变。,静止转子电路中的电流：,有效值和相位角：,第二节 等效电路及相量图,则：,9,其次，看代换前后的电磁性能：从功率看，电动机运行时0s1，转子电阻由R2变为R2/s，相当于转子电路
4、中串入一个附加电阻：静止转子电路中在附加电阻上产生的这部分虚拟的功耗实质上表征了异步电动机的机械功率。,第二节 等效电路及相量图,可见，用静止转子代替实际转子，在功率和损耗方面也是等效的。,10,频率归算在转子电路中串加一个附加电阻(1-s)R2/s，把实际转子等效为一个静止转子。频率归算后的异步电动机定、转子电路图：,第二节 等效电路及相量图,11,频率归算后，定、转子电路的电动势还不相等，即：E1E2，因此，定、转子电路仍不能连接起来。和变压器绕组归算一样，异步电动机的绕组归算：人为地用一个相数、每相串联匝数以及绕组因数和定子绕组一样的绕组，去代替相数为m2、每相串联匝数为N2以及绕组因数
5、为kw2并经过频率归算后的转子绕组。归算原则：归算前后，转子对定子的电磁效应不变，即转子磁动势、转子总的视在功率、转子铜耗以及转子漏磁场储能均保持不变。,2、绕组归算,第二节 等效电路及相量图,12,电流归算原则转子磁动势不变归算后的转子电流有效值为：式中，ki电流比,第二节 等效电路及相量图,13,电动势归算原则转子总的视在功率不变式中，ke电势比,第二节 等效电路及相量图,14,阻抗归算原则转子铜耗和漏磁场储能不变,频率和绕组归算后的异步电动机定、转子电路图：,第二节 等效电路及相量图,15,异步电动机归算后的基本方程式：,归算后的定、转子电动势方程式：,磁动势方程式：,励磁支路的电动势方
6、程式：,第二节 等效电路及相量图,16,由归算后的基本方程式，可导出：相应的电路异步电动机的T形等效电路,3、异步电动机的等效电路,第二节 等效电路及相量图,17,R1、X1定子绕组的电阻和漏电抗R2、X2归算后转子绕组的电阻和漏电抗Rm与定子铁心损耗对应的励磁电阻Xm与主磁通对应的铁心磁路励磁电抗,T形等效电路以电路形式综合了异步电机的电磁过程，因此它必然反映异步电机的各种运行情况。,第二节 等效电路及相量图,18,1）空载运行：nns，s0，转子相当于开路，定子中的电流I1在相位上滞后于外加电压U1 接近90o电角度，定子功率因数是滞后的，且很低,2）额定负载运行：sN5%归算后的转子电路
7、基本是电阻性的，转子功率因数较高定子电流中负载分量起主要作用，定子功率因数能达到0.80.85定子漏阻抗压降影响不大，E1和相应主磁通只比空载略小,异步电动机的几种典型运行情况,第二节 等效电路及相量图,19,3）起动时的情况：转子堵转时，n=0，s=1，转子相当于短路，所以起动电流（即堵转电流）很大，而转子功率因数也较低。,4）异步发电机运行：nsn，-s1，产生的机械功率也为负值，即从转子轴上输入机械功率。此时，由定子传到转子的电磁功率以及从轴上吸收的机械功率，都供给了转子的铜耗。,第二节 等效电路及相量图,由于励磁电流占总负载电流的比例并不很小，故励磁支路只能前移，不能略去异步电动机的近
8、似等效电路,4、等效电路的简化,21,二、异步电动机的相量图,异步电动机T形等效电路的相量图,为参考相量 和 均滞后于 90o电角度 则超前于 一个Fe电角度 由 和 决定 由 和 相加得出 由 和 得到,第二节 等效电路及相量图,22,注意一点：定子电流永远滞后于电源电压，即异步电动机的功率因数始终是滞后的。,第二节 等效电路及相量图,23,例5-1 一台2p=4的三相异步电动机，数据如下：,定子绕组为三角形联结，试求额定负载时的定子电流、转子电流、励磁电流、功率因数、输入功率和效率。,解,第二节 等效电路及相量图,24,（1）用T形等效电路计算：,、设 ，定子电流为：,定子线电流有效值为：
9、,第二节 等效电路及相量图,25,、定子功率因数：,、定子输入功率：,、转子电流 和励磁电流 ：,、效率：,第二节 等效电路及相量图,26,（2）用近似等效电路计算：,负载支路阻抗：,励磁支路阻抗：,、转子电流（即负载电流）：,、励磁电流：,第二节 等效电路及相量图,27,、定子电流：,定子线电流有效值：,、定子功率因数：,、定子输入功率：,、效率：,两种方法比较：用近似等效电路算出的定、转子电流将比用T形等效电路算出的稍大，且电动机功率越小相对偏差越大,第二节 等效电路及相量图,28,本节要求,熟练掌握三相异步电动机的归算问题频率归算绕组归算掌握三相异步电动机的T形等效电路及其相量图掌握三相异步电动机的几种典型运行情况,29,第五章（2） 结束,
