異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告

《電機(jī)技術(shù)》講稿

(10-11-1學(xué)期)

（異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析1）10/1/1水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第1頁第十三章對異步電動機(jī)運(yùn)行進(jìn)行分析分析進(jìn)行需要相關(guān)工具利用工具找出電動機(jī)基本特征利用基本特征得出電機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)運(yùn)行特點(diǎn)就反應(yīng)出了電機(jī)性能10/1/2水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第2頁第一、二節(jié)異步電機(jī)電磁關(guān)系及等值電路異步電動機(jī)在運(yùn)行過程中，所包括到運(yùn)行參數(shù)包含：電源電壓（輸入電壓）U、輸入電流I、輸出機(jī)械功率P2、旋轉(zhuǎn)速度n、溫度°t高低等，這些運(yùn)行運(yùn)行參數(shù)間有一定關(guān)系，這種關(guān)系反應(yīng)了異步電動機(jī)運(yùn)行時特點(diǎn)和規(guī)律，若找出這個關(guān)系和規(guī)律，就能把握電機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)，從而對電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，以利于正確使用電機(jī)，并利用這些關(guān)系判斷電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，以確保電機(jī)運(yùn)行安全、正常。在分析、討論這兩節(jié)內(nèi)容過程中，書上給出了詳細(xì)分析、推導(dǎo)過程。在此我們略掉繁瑣理論推導(dǎo)過程，直接給出書上推出結(jié)論及實(shí)用分析工具，著重介紹結(jié)論應(yīng)用。10/1/3水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第3頁這兩節(jié)最主要是推出在對異步電動機(jī)進(jìn)行分析時所使用等效電路。－－見圖13-3所表示。此電路稱為異步電動機(jī)“T”形等效電路。等效含義？－－要能利用此電路對異步電動機(jī)進(jìn)行分析，必須要明確等效電路中各參數(shù)含義。10/1/4水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第4頁x′2－－轉(zhuǎn)子回路繞組漏電抗折算值；在等效電路中：（腳標(biāo)1表示定子，2表示轉(zhuǎn)子）U1－－電源電壓（此處為相電壓）；I1－－輸入電流（此處為相電流）；I0－－電動機(jī)空載電流（此處為相電流）；I′2－－轉(zhuǎn)子回路折算后電流；r1－－定子回路一相繞組電阻；x1－－定子回路一相繞組漏電抗；r′2－－轉(zhuǎn)子回路繞組電阻折算值；－－電動機(jī)總機(jī)械功率等效電阻。10/1/5水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第5頁幾點(diǎn)說明：1、轉(zhuǎn)子回路參數(shù)折算：第一，轉(zhuǎn)子回路與定子回路沒有直接電聯(lián)絡(luò)，等效電路是將定、轉(zhuǎn)子電路等效成一個整體，這時轉(zhuǎn)子回路參數(shù)值就與實(shí)際值不一樣了，這與變壓器一樣，需經(jīng)過折算使等效電路中轉(zhuǎn)子回路效果與實(shí)際情況一樣；第二，轉(zhuǎn)子回路頻率與定子回路頻率是不一樣，f2=sf1，當(dāng)定、轉(zhuǎn)子等效成一個整體后，定、轉(zhuǎn)子對應(yīng)回路頻率是一樣，還需要頻率折算。所以，在等效電路中，轉(zhuǎn)子回路全部參數(shù)都需要進(jìn)行折算（包含繞組折算和頻率折算），至于怎樣折算可暫不深究它，要知道結(jié)論。10/1/6水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第6頁2、總機(jī)械功率等效電阻[(1-s)/s]r′2是一非常主要參數(shù)，經(jīng)過等效電路只能進(jìn)行電氣量計(jì)算，而電動機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能裝置，其中機(jī)械能在等效電路中用電能計(jì)算方法可進(jìn)行計(jì)算，見下式：公式中轉(zhuǎn)差率s表明，這是一個與轉(zhuǎn)動相關(guān)參數(shù)，顯然機(jī)械功率是與轉(zhuǎn)動相關(guān)。3、折算前后參數(shù)性質(zhì)不變，在電機(jī)制造中，廠家盡可能確保阻抗參數(shù)r1、r2、x1、x2(r′2、x′2)盡可能小。4、因?yàn)闅庀洞嬖?，異步電動機(jī)空載電流百分?jǐn)?shù)較變壓器大，I0%=20~30%IN，但在很多情況下仍視rm、xm回路開路，即認(rèn)定I0=0。10/1/7水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第7頁第三節(jié)三相異步電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩三相異步電動機(jī)是一能量轉(zhuǎn)換裝置，在其將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能過程中，在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下，它一定遵從能量守恒、運(yùn)行參數(shù)平衡。一、功率傳遞過程與功率平衡關(guān)系見異步電動機(jī)功率傳遞圖：P1PemPmec

P2pCu1pFe1pCu2pmec+pad10/1/8水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第8頁（一）定子側(cè)對應(yīng)功率傳遞圖，定子部分功率及相互關(guān)系：1、輸入電功率P1，含義－－２、定子銅損耗pCu1，含義－－３、定子鐵損耗pFe，含義－－４、電磁功率Pem，含義－－有：10/1/9水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第9頁（二）轉(zhuǎn)子側(cè)對應(yīng)功率傳遞圖，轉(zhuǎn)子部分功率及相互關(guān)系：1、轉(zhuǎn)子銅損耗pCu2，含義－－２、總機(jī)械功率Pmec，含義－－３、機(jī)械摩擦損耗pmec，含義－－４、附加損耗pad，含義－－５、輸出功率P2（機(jī)械功率），含義－－10/1/10水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第10頁有：二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式前面推出了異步電動機(jī)工作時，功率平衡關(guān)系，利用功率平衡關(guān)系可推出轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系式：依據(jù)有得10/1/11水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第11頁式即異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡方程式。式中各參數(shù)含義及意義－－轉(zhuǎn)矩平衡方程式在異步電動機(jī)運(yùn)行分析中主要性－－當(dāng)時，電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定；當(dāng)時，電機(jī)轉(zhuǎn)速升高；當(dāng)時，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低；這是分析異步電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)一個非常有用、非常主要工具，要求要掌握利用此工具對電動機(jī)運(yùn)行進(jìn)行分析！10/1/12水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第12頁三、電磁轉(zhuǎn)矩兩種計(jì)算式電動機(jī)是在電磁轉(zhuǎn)矩推進(jìn)下運(yùn)轉(zhuǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩大小、性質(zhì)將確定電動機(jī)運(yùn)行情況。所以，要準(zhǔn)確分析電動機(jī)運(yùn)行情況，必須首先知道電磁轉(zhuǎn)矩與哪些原因相關(guān)？是什么關(guān)系？（一）電磁轉(zhuǎn)矩物理表示式經(jīng)推導(dǎo)，有：上式各參數(shù)含義－－怎樣利用上式對電磁力矩進(jìn)行分析？－－10/1/13水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第13頁（二）電磁轉(zhuǎn)矩參數(shù)表示式經(jīng)推導(dǎo)，電磁轉(zhuǎn)矩也可用下式進(jìn)行計(jì)算：怎樣利用上式進(jìn)行分析？（1）設(shè)電動機(jī)接入一電壓U1、頻率f1穩(wěn)定電源，除轉(zhuǎn)差率s外，其它參數(shù)都是定數(shù)，則電磁轉(zhuǎn)矩T大小只與轉(zhuǎn)差率相關(guān)（即與轉(zhuǎn)動狀態(tài)相關(guān)）；（2）電源電壓U1或頻率f1改變會引發(fā)電磁轉(zhuǎn)矩T改變。式中各參數(shù)含義－－10/1/14水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第14頁從表示式（13-49）不能直觀看出電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率關(guān)系，為直觀起見用坐標(biāo)曲線描述這個關(guān)系，這么就直觀了，見下列圖：這個坐標(biāo)曲線稱為T－s[T＝f(s)]曲線。10/1/15水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第15頁將T＝f(s)曲線坐標(biāo)改變?yōu)橛覉D示，得到坐標(biāo)曲線稱為異步電動機(jī)機(jī)械特征曲線，即n=f(T)坐標(biāo)曲線。為分析方便，也經(jīng)常用異步電動機(jī)機(jī)械特征曲線來分析，所以也要熟悉機(jī)械特征曲線形狀及特點(diǎn)。10/1/16水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第16頁四、電磁轉(zhuǎn)矩特征（一）電磁轉(zhuǎn)矩特征定義電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率s關(guān)系－－電磁轉(zhuǎn)矩特征。對應(yīng)坐標(biāo)曲線－－電磁轉(zhuǎn)矩特征曲線。對照坐標(biāo)特征曲線，電磁轉(zhuǎn)矩特征曲線特點(diǎn)：以sm為界，左邊：隨s增大，T增大；右邊：隨s增大，T減小。sm－－臨界轉(zhuǎn)差率。Tmax－－與臨界轉(zhuǎn)差率對應(yīng)電磁轉(zhuǎn)矩。把握以下幾個電磁轉(zhuǎn)矩及特點(diǎn)，也就把握了電磁轉(zhuǎn)矩特征。10/1/17水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第17頁10/1/18水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第18頁二、轉(zhuǎn)子繞組中電氣參數(shù)及電動勢方程式1、轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢：轉(zhuǎn)子靜止時（電動機(jī)起動瞬間），n=0，s=1，轉(zhuǎn)子回路頻率f2=sf1=f1，這時轉(zhuǎn)子電動勢為：轉(zhuǎn)子靜止時感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時感應(yīng)電勢且當(dāng)轉(zhuǎn)速n=0(s=1)時，f2最高，E2最大，即伴隨轉(zhuǎn)速n升高（轉(zhuǎn)差率s減?。珽2會減小。10/1/19水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第19頁2、轉(zhuǎn)子繞組漏電抗：式中：x2s為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子每相繞組漏電抗；x2σ為轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子每相繞組漏電抗。當(dāng)轉(zhuǎn)速n=0(s=1)時，f2最高，x2s最大，即伴隨轉(zhuǎn)速n升高（轉(zhuǎn)差率s減?。瑇2s會減小。轉(zhuǎn)子繞組每相總阻抗為：當(dāng)轉(zhuǎn)速n=0(s=1)時，f2最高，z2s最大，即伴隨轉(zhuǎn)速n升高（轉(zhuǎn)差率s減小），z2s會減小。轉(zhuǎn)子電流I2s也要產(chǎn)生漏磁通Φ2s，對應(yīng)產(chǎn)生漏抗壓降，對應(yīng)轉(zhuǎn)子回路有一轉(zhuǎn)子繞組漏電抗：10/1/20水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第20頁3、轉(zhuǎn)子回路電流：依據(jù)基爾霍夫電壓定律，轉(zhuǎn)子回路電動勢平衡方程式為：轉(zhuǎn)子繞組每相電流為：4、轉(zhuǎn)子繞組回路功率因數(shù)為：可見，轉(zhuǎn)子回路中各參數(shù)都與轉(zhuǎn)差率相關(guān)！10/1/21水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第21頁這也很好了解，因?yàn)楫惒诫妱訖C(jī)旋轉(zhuǎn)速度會隨負(fù)載改變及其它參數(shù)改變而對應(yīng)改變。轉(zhuǎn)子繞組回路各參數(shù)隨轉(zhuǎn)差率改變而對應(yīng)改變規(guī)律見下列圖示：就各曲線意義及改變規(guī)律進(jìn)行分析－－10/1/22水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第22頁異步電動機(jī)磁動勢平衡方程式異步電動機(jī)內(nèi)部磁場情況：三相定子繞組施加三相對稱交流電壓在異步電動機(jī)內(nèi)部形成三相旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組形成感應(yīng)電流I２轉(zhuǎn)子電流I２產(chǎn)生磁場（也是旋轉(zhuǎn)磁場）轉(zhuǎn)子磁場與主磁場相互作用形成電磁力矩電磁力矩推進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)動。電能機(jī)械能因?yàn)殡妱訖C(jī)能量轉(zhuǎn)換過程與主磁場和轉(zhuǎn)子磁場相互作用相關(guān)，所以有必要搞清楚這兩個磁場相互關(guān)系，而二者間相互關(guān)系是經(jīng)過磁動勢平衡關(guān)系反應(yīng)出來。10/1/23水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第23頁一、定子磁場與轉(zhuǎn)子磁場相對位置關(guān)系定子磁場相對于定子以n1速度旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流所產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場相對于轉(zhuǎn)子以n2速度旋轉(zhuǎn)。并有：轉(zhuǎn)子磁場相對于定子轉(zhuǎn)速為：（前面分析已知，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)動方向n2與定子磁場轉(zhuǎn)動方向n1相同。)上式說明：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場與定子旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)速度相同，而且旋轉(zhuǎn)方向也是一致，即轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場與定子旋轉(zhuǎn)磁場是相對靜止。10/1/24水職院電機(jī)教研室異步電動機(jī)工作狀態(tài)分析報(bào)告第24頁二、磁動勢平衡方程式異步電動機(jī)在運(yùn)行過程中，電動機(jī)內(nèi)部有兩個磁場，即定子磁場和轉(zhuǎn)子磁場，這兩個磁場相對靜止，在電動機(jī)內(nèi)部合成一個磁場－－氣隙磁場，這個氣隙磁場切割定子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E1δ。這個感應(yīng)電動勢大小約等于機(jī)端電壓U1，因?yàn)闄C(jī)端電壓即電網(wǎng)電