7-3三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系課件

7.3

三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系7.3.1磁動勢與磁通7.3.2定、轉(zhuǎn)子回路方程7.3.3轉(zhuǎn)子繞組的折合7.3.4基本方程式、等效電路和相量圖上一頁下一頁返回退出7.3三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系7.3.117.3

三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系

7.3.1磁通勢與磁通1．磁通勢定子接額定電壓，轉(zhuǎn)子堵住不轉(zhuǎn)，各量的正方向標(biāo)在圖7.15中。既然轉(zhuǎn)子繞組自己短路，它的線電壓為零，由于對稱，相電壓也為零。轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢并不為零，于是在轉(zhuǎn)子三相繞組里產(chǎn)生三相對稱電流，每相電流的有效值用表示。這種情況與變壓器副邊短路情況相類似。

上一頁下一頁返回7.3三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系7.3.12圖7.15轉(zhuǎn)子短路并堵轉(zhuǎn)的三相異步電動機(jī)

上一頁下一頁返回上一頁下一頁返回3在三相對稱的轉(zhuǎn)子繞組里流過三相對稱電流時(shí)，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子空間旋轉(zhuǎn)磁動勢的特點(diǎn)：（l）幅值

（2）轉(zhuǎn)向假設(shè)氣隙旋轉(zhuǎn)磁密逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子繞組里感應(yīng)電動勢及產(chǎn)生電流的相序?yàn)?，則磁動勢也是逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的，即從十轉(zhuǎn)到十，再轉(zhuǎn)到十。

上一頁下一頁返回在三相對稱的轉(zhuǎn)子繞組里流過三相對稱電流時(shí)，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子空間旋轉(zhuǎn)4（3）轉(zhuǎn)速：相對于轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)子電流的頻率。用角頻率表示時(shí)，為（4）瞬間位置同樣把轉(zhuǎn)子電流理解為轉(zhuǎn)子邊相繞組里的電流。當(dāng)達(dá)正最大值時(shí)，即在十j軸上，那時(shí)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢應(yīng)轉(zhuǎn)到相繞組的軸線處，即十軸上。可見，畫時(shí)空向量圖時(shí)，應(yīng)該使磁動勢與重合上一頁下一頁返回（3）轉(zhuǎn)速：相對于轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速為5

轉(zhuǎn)于繞組短路的三相異步電機(jī)，作用在磁路上的磁動勢有兩個(gè)：一為定子旋轉(zhuǎn)磁動勢；一為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢。由于它們的旋轉(zhuǎn)方向相同，轉(zhuǎn)速又相等，只是一前一后地旋轉(zhuǎn)著，稱它們?yōu)橥叫D(zhuǎn)。把它們按向量的關(guān)系加起來，得到合成的磁動勢仍用表示。即上一頁下一頁返回轉(zhuǎn)于繞組短路的三相異步電機(jī)，作用在磁路上的磁動勢有兩個(gè)：一6

圖7.16

轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的相量圖上一頁下一頁返回圖7.16轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的相量圖上一頁下一頁返回7這個(gè)合成的旋轉(zhuǎn)磁動勢，才是產(chǎn)生氣隙每極主磁通的磁動勢。主磁通在定、轉(zhuǎn)子相繞組里感應(yīng)電動勢和。2.漏磁通

定子電流產(chǎn)生的漏磁通，表現(xiàn)的漏電抗仍為，由于漏磁路是線性的，為常數(shù)。

轉(zhuǎn)子繞組中有電流時(shí),也要產(chǎn)生漏磁通，表現(xiàn)的電抗為。上一頁下一頁返回這個(gè)合成的旋轉(zhuǎn)磁動勢，才是產(chǎn)生氣隙每極主磁通的磁8圖7.17

漏磁通

上一頁下一頁返回圖7.17漏磁通上一頁下一頁返回9一般情況下，轉(zhuǎn)子漏電抗也是一個(gè)常數(shù)。只有當(dāng)定、轉(zhuǎn)子電流非常大時(shí)，例如直接起動異步電動機(jī)，由于起動電流很大（約為額定電流的4～7倍；），這時(shí)定、轉(zhuǎn)子的漏磁路也會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，使定、轉(zhuǎn)子漏電抗數(shù)值變小。變壓器中的主磁通是脈振磁通，Φ1是它的最大振幅。在異步電動機(jī)中，氣隙里主磁通的卻是旋轉(zhuǎn)磁通。

返回一般情況下，轉(zhuǎn)子漏電抗也是一個(gè)常數(shù)。只有當(dāng)定、轉(zhuǎn)子電流非常大107.3.2

定、轉(zhuǎn)子回路方程當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組里有電流時(shí)，在轉(zhuǎn)子繞組每相電阻上的壓降為，在每相漏電抗上的壓降為。根據(jù)給定的正方向，得轉(zhuǎn)子繞組一相的回路電壓方程式上一頁下一頁返回7.3.2定、轉(zhuǎn)子回路方程上一頁下一頁返回11轉(zhuǎn)子相電流為

式中是轉(zhuǎn)子繞組回路的功率因數(shù)角、、等的頻率都是，即與定子同頻率。

上一頁下一頁返回轉(zhuǎn)子相電流為上一頁下一頁返回12根據(jù)定、轉(zhuǎn)子磁動勢合成關(guān)系，有

改寫成

這就可以認(rèn)為定子旋轉(zhuǎn)磁動勢里包含著兩個(gè)分量：一個(gè)分量是大小等于，而方向與相反，用表示。它的作用是抵消轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢對主磁通的影響；另一個(gè)分量就是勵磁磁動勢。它是用來產(chǎn)生氣隙旋轉(zhuǎn)磁密的。上一頁下一頁返回根據(jù)定、轉(zhuǎn)子磁動勢合成關(guān)系，有上一頁下一頁返回13定子回路的電壓方程式為

例題7-27.3.3

轉(zhuǎn)子繞組的折合從定子邊看轉(zhuǎn)子只有轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢與定子旋轉(zhuǎn)磁通勢起作用，只要維持轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢的大小、相位不變，至于轉(zhuǎn)子邊的電動勢、電流以及每相串聯(lián)有效匝數(shù)是多少都無關(guān)緊要。

上一頁下一頁返回定子回路的電壓方程式為14上一頁上一頁15設(shè)想把實(shí)際電動機(jī)的轉(zhuǎn)子抽出，換上一個(gè)新轉(zhuǎn)子，它的相數(shù)、每相串聯(lián)匝數(shù)以及繞組系數(shù)都分別和定子的一樣（也是三相、、）在新?lián)Q的轉(zhuǎn)子中，每相的感應(yīng)電動勢為、電流為，轉(zhuǎn)子漏阻抗為雖然換成了新轉(zhuǎn)子，但轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢并沒有改變，所以對定子邊的影響不變，這就是進(jìn)行折合的依據(jù)。上一頁下一頁返回設(shè)想把實(shí)際電動機(jī)的轉(zhuǎn)子抽出，換上一個(gè)新轉(zhuǎn)子，它的相數(shù)、每相串16根據(jù)定、轉(zhuǎn)子磁通勢的關(guān)系可以寫成令

上一頁下一頁返回根據(jù)定、轉(zhuǎn)子磁通勢的關(guān)系上一頁下一頁返回17可得簡化為

可以得到

式中稱為電流變比

上一頁下一頁返回可得上一頁下一頁返回18轉(zhuǎn)子回路的電壓方程式變?yōu)榕c的關(guān)系為折合后轉(zhuǎn)子漏阻抗與折合前轉(zhuǎn)子漏阻抗的關(guān)系為

上一頁下一頁返回轉(zhuǎn)子回路的電壓方程式變?yōu)樯弦豁撓乱豁摲祷?9阻抗角

折合前后的功率、無功功率關(guān)系不變

上一頁返回阻抗角上一頁返回207.3.4

基本方程式、等值電路和相量圖異步電動機(jī)進(jìn)行折合后，轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)子短路時(shí)的五個(gè)基本方程式列寫如下：

上一頁下一頁返回7.3.4基本方程式、等值電路和相量圖上一頁下一頁返回21圖7-18轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)子繞組短路時(shí)的等值電路上一頁下一頁返回圖7-18轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)子繞組短路時(shí)的等值電路上一頁下一頁22圖7-19轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)子繞組短路時(shí)的向量圖上一頁下一頁返回圖7-19轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)子繞組短路時(shí)的向量圖上一頁下一頁返回23異步電動機(jī)定、轉(zhuǎn)子的漏阻抗標(biāo)么值都是比較小的，如果在它的定子繞組加上額定電壓，這時(shí)定、轉(zhuǎn)子的電流都很大，大約是額定電流的4～7倍。如果使電動機(jī)長期工作在這種狀態(tài)，則有可能將電機(jī)燒壞。有時(shí)為了測量異步電動機(jī)的參數(shù)，采用轉(zhuǎn)子繞組短路并堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。為了不使電動機(jī)定轉(zhuǎn)子過電流，必須把加在定子繞組上的電壓降低，以限制定、轉(zhuǎn)子繞組中的電流。

上一頁返回例題異步電動機(jī)定、轉(zhuǎn)子的漏阻抗標(biāo)么值都是比較小的，如果在它的定子24例題7-3一臺繞線式異步電動機(jī)，當(dāng)定子加額定電壓而轉(zhuǎn)子開路時(shí)，滑環(huán)上電壓為260V，轉(zhuǎn)子繞組為Y接法，不轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子每相漏阻抗為0.06+j0.2Ω（設(shè)定子每相漏阻抗Z1=Z’2）。定子加額定電壓，求轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子相電流當(dāng)轉(zhuǎn)子回路串入三相對稱電阻，每相阻值為0.2Ω時(shí)，計(jì)算轉(zhuǎn)子每相電流。上一頁下一頁例題7-3一臺繞線式異步電動機(jī)，當(dāng)定子加額定電壓而轉(zhuǎn)子開路時(shí)25解：由于漏阻抗比勵磁阻抗小的多，忽略勵磁阻抗，即采用簡化等效電路；第二，所求的量均是轉(zhuǎn)子邊的量，因此把定子邊的量向轉(zhuǎn)子邊折算比較方便。上一頁返回解：由于漏阻抗比勵磁阻抗小的多，忽略勵磁阻抗，即采用簡化等效267.3

三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系7.3.1磁動勢與磁通7.3.2定、轉(zhuǎn)子回路方程7.3.3轉(zhuǎn)子繞組的折合7.3.4基本方程式、等效電路和相量圖上一頁下一頁返回退出7.3三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系7.3.1277.3

三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系

7.3.1磁通勢與磁通1．磁通勢定子接額定電壓，轉(zhuǎn)子堵住不轉(zhuǎn)，各量的正方向標(biāo)在圖7.15中。既然轉(zhuǎn)子繞組自己短路，它的線電壓為零，由于對稱，相電壓也為零。轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢并不為零，于是在轉(zhuǎn)子三相繞組里產(chǎn)生三相對稱電流，每相電流的有效值用表示。這種情況與變壓器副邊短路情況相類似。

上一頁下一頁返回7.3三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系7.3.128圖7.15轉(zhuǎn)子短路并堵轉(zhuǎn)的三相異步電動機(jī)

上一頁下一頁返回上一頁下一頁返回29在三相對稱的轉(zhuǎn)子繞組里流過三相對稱電流時(shí)，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子空間旋轉(zhuǎn)磁動勢的特點(diǎn)：（l）幅值

（2）轉(zhuǎn)向假設(shè)氣隙旋轉(zhuǎn)磁密逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子繞組里感應(yīng)電動勢及產(chǎn)生電流的相序?yàn)?，則磁動勢也是逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的，即從十轉(zhuǎn)到十，再轉(zhuǎn)到十。

上一頁下一頁返回在三相對稱的轉(zhuǎn)子繞組里流過三相對稱電流時(shí)，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子空間旋轉(zhuǎn)30（3）轉(zhuǎn)速：相對于轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)子電流的頻率。用角頻率表示時(shí)，為（4）瞬間位置同樣把轉(zhuǎn)子電流理解為轉(zhuǎn)子邊相繞組里的電流。當(dāng)達(dá)正最大值時(shí)，即在十j軸上，那時(shí)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢應(yīng)轉(zhuǎn)到相繞組的軸線處，即十軸上?？梢姡嫊r(shí)空向量圖時(shí)，應(yīng)該使磁動勢與重合上一頁下一頁返回（3）轉(zhuǎn)速：相對于轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速為31

轉(zhuǎn)于繞組短路的三相異步電機(jī)，作用在磁路上的磁動勢有兩個(gè)：一為定子旋轉(zhuǎn)磁動勢；一為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢。由于它們的旋轉(zhuǎn)方向相同，轉(zhuǎn)速又相等，只是一前一后地旋轉(zhuǎn)著，稱它們?yōu)橥叫D(zhuǎn)。把它們按向量的關(guān)系加起來，得到合成的磁動勢仍用表示。即上一頁下一頁返回轉(zhuǎn)于繞組短路的三相異步電機(jī)，作用在磁路上的磁動勢有兩個(gè)：一32

圖7.16

轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的相量圖上一頁下一頁返回圖7.16轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的相量圖上一頁下一頁返回33這個(gè)合成的旋轉(zhuǎn)磁動勢，才是產(chǎn)生氣隙每極主磁通的磁動勢。主磁通在定、轉(zhuǎn)子相繞組里感應(yīng)電動勢和。2.漏磁通

定子電流產(chǎn)生的漏磁通，表現(xiàn)的漏電抗仍為，由于漏磁路是線性的，為常數(shù)。

轉(zhuǎn)子繞組中有電流時(shí),也要產(chǎn)生漏磁通，表現(xiàn)的電抗為。上一頁下一頁返回這個(gè)合成的旋轉(zhuǎn)磁動勢，才是產(chǎn)生氣隙每極主磁通的磁34圖7.17

漏磁通

上一頁下一頁返回圖7.17漏磁通上一頁下一頁返回35一般情況下，轉(zhuǎn)子漏電抗也是一個(gè)常數(shù)。只有當(dāng)定、轉(zhuǎn)子電流非常大時(shí)，例如直接起動異步電動機(jī)，由于起動電流很大（約為額定電流的4～7倍；），這時(shí)定、轉(zhuǎn)子的漏磁路也會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，使定、轉(zhuǎn)子漏電抗數(shù)值變小。變壓器中的主磁通是脈振磁通，Φ1是它的最大振幅。在異步電動機(jī)中，氣隙里主磁通的卻是旋轉(zhuǎn)磁通。

返回一般情況下，轉(zhuǎn)子漏電抗也是一個(gè)常數(shù)。只有當(dāng)定、轉(zhuǎn)子電流非常大367.3.2

定、轉(zhuǎn)子回路方程當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組里有電流時(shí)，在轉(zhuǎn)子繞組每相電阻上的壓降為，在每相漏電抗上的壓降為。根據(jù)給定的正方向，得轉(zhuǎn)子繞組一相的回路電壓方程式上一頁下一頁返回7.3.2定、轉(zhuǎn)子回路方程上一頁下一頁返回37轉(zhuǎn)子相電流為

式中是轉(zhuǎn)子繞組回路的功率因數(shù)角、、等的頻率都是，即與定子同頻率。

上一頁下一頁返回轉(zhuǎn)子相電流為上一頁下一頁返回38根據(jù)定、轉(zhuǎn)子磁動勢合成關(guān)系，有

改寫成

這就可以認(rèn)為定子旋轉(zhuǎn)磁動勢里包含著兩個(gè)分量：一個(gè)分量是大小等于，而方向與相反，用表示。它的作用是抵消轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢對主磁通的影響；另一個(gè)分量就是勵磁磁動勢。它是用來產(chǎn)生氣隙旋轉(zhuǎn)磁密的。上一頁下一頁返回根據(jù)定、轉(zhuǎn)子磁動勢合成關(guān)系，有上一頁下一頁返回39定子回路的電壓方程式為

例題7-27.3.3

轉(zhuǎn)子繞組的折合從定子邊看轉(zhuǎn)子只有轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢與定子旋轉(zhuǎn)磁通勢起作用，只要維持轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢的大小、相位不變，至于轉(zhuǎn)子邊的電動勢、電流以及每相串聯(lián)有效匝數(shù)是多少都無關(guān)緊要。

上一頁下一頁返回定子回路的電壓方程式為40上一頁上一頁41設(shè)想把實(shí)際電動機(jī)的轉(zhuǎn)子抽出，換上一個(gè)新轉(zhuǎn)子，它的相數(shù)、每相串聯(lián)匝數(shù)以及繞組系數(shù)都分別和定子的一樣（也是三相、、）在新?lián)Q的轉(zhuǎn)子中，每相的感應(yīng)電動勢為、電流為，轉(zhuǎn)子漏阻抗為雖然換成了新轉(zhuǎn)子，但轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢并沒有改變，所以對定子邊的影響不變，這就是進(jìn)行折合的依據(jù)。上一頁下一頁返回設(shè)想把實(shí)際電動機(jī)的轉(zhuǎn)子抽出，換上一個(gè)新轉(zhuǎn)子，它的相數(shù)、每相串42根據(jù)定、轉(zhuǎn)子磁通勢的關(guān)系可以寫成令

上一頁下一頁返回根據(jù)定、轉(zhuǎn)子磁通勢的關(guān)系上一頁下一頁返回43可得簡化為

可以得到

式中稱為電流變比

上一頁下一頁返回可得上一頁下一頁返回44轉(zhuǎn)子回路的電壓方程式變?yōu)榕c的關(guān)系為折合后轉(zhuǎn)子漏阻抗與折合前轉(zhuǎn)子漏阻抗的關(guān)系為

上一頁下一頁返回轉(zhuǎn)子回路的電壓方程式變?yōu)樯弦豁撓乱豁摲祷?5阻抗角

折合前后的功率、無功功率關(guān)系不變

上一頁返回阻抗角上一頁返回467.3.4

基本方程式、等值電路和相量圖異步電動機(jī)進(jìn)行折合后，轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)子短路時(shí)的五個(gè)基本方程式列寫如下：

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