2022-2023学年高二物理竞赛课件：三相异步电动机运行原理及单相异步电动机

三相异步电动机运行原理及单相异步电动机 三相异步电动机运行原理及单相异步电动机 第一节 三相异步电动机运行时的电磁过程 一、异步电动机负载时的物理情况 当三相异步电动机的定子绕组接到对称三相电源时，定子绕组中就通过三相交流电流。若不计谐波和齿槽影响，这个对称三相交流电流将在气隙内形成按正弦规律分布、并且以同步转速n0旋转的旋转磁动势F1，由旋转磁动势F1建立旋转的气隙主磁场Bm。 这个旋转磁场切割定子、转子绕组，分别在定子、转子绕组内感应出定子电动势和转子电动势。在转子电动势作用下转子回路中有对称三相电流流过。于是，在气隙磁场和转子电流的相互作用下，产生了电磁转矩，转子就顺着旋转磁场的方向转动。 空载的情况下：n≈n0, I2≈0 当电机带有机械负载后：n<n0, I2增大。 不论转子是绕线型还是笼型，转子磁动势F2都是一种旋转磁动势。 笼型转子的磁动势 （一）转子磁动势分析 2、F2转速的大小 如果相序为A-B-C的异步电动机定子电流所产生的旋转磁场按逆时针方向旋转，因为n<n0，则转子电流相序为a-b-c 。则转子磁动势F2的旋转方向也按照相序a-b-c，即：按逆时针方向。 1、转子磁动势F2的旋转方向 转子绕组内感应电动势和电流的频率为 f2为转差频率，转子电流形成的转子磁动势F2的旋转方向与F1的旋转方向相同，它相对于转子的转速为Δn，而相对于定子的转速为Δn+n=n0 （二）磁动势平衡 转子磁动势F2与定子磁动势F1相对静止，得到合成磁动势F1+F2 负载时 空载时 电动机从空载到负载，定子绕组的感应电动势的变化很小，差不多和电源电压相平衡。所以，可以近似认为 于是 （三）电磁关系 有效值 异步电动机的负载运行时的电磁关系 相量表达式 定、转子的漏磁通在各自绕组中感应产生漏电动势 二、基本方程式 （一）磁动势平衡方程式 式中m1、m2为定子、转子的相数；Im为对应于励磁磁动势的励磁电流。 励磁电流 负载电流 令 则 异步电动机的电流比 （二）电动势平衡方程式 RΩ为转子电阻的外加电阻 Zm为表征铁心磁化特性和铁耗的一个综合参数，称为励磁阻抗；xm称为励磁电抗；rm为反映铁耗的励磁电阻。 定子漏电抗 转子漏电抗 因此 旋转时异步电动机的电路 异步电动机负载时的基本方程式列出如下 三相异步电动机的等效电路及相量图 为电动势比 一、异步电动机的等效电路 （一）频率归算 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。在这里，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”是指： 1）进行代换后，转子电路对定子电路的电磁效应不变。 2）等效的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。 若RΩ=0 而静止转子电路中电流 频率归算后的定、转子电路 在附加电阻 上产生的功耗，实质上表征了异步电动机的机械功率 由转子总的视在功率不变 式中 由转子铜耗和漏磁通储能不变 （二）绕组归算 由转子磁动势不变 2 2 2 1 1 1 W W i k N m k N m k = 绕组归算后的定、转子电路 2 2 x k k x i e = ¢ s s 2 2 L k k L i e = ¢ s s 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 L I m L I m = ¢ ¢ 2 2 r k k r i e = ¢ 2 2 1 I k I i = ¢ $