1、感应电动机感应电动机-异步电动机异步电动机 感应电机主要用作电动机，应用感应电机主要用作电动机，应用最广泛的一种电动机，有最广泛的一种电动机，有75%的电能的电能由感应电动机消耗。由感应电动机消耗。具有结构简单、价格低廉、运行可靠、效率较高、维修方便等一系列优点。具有结构简单、价格低廉、运行可靠、效率较高、维修方便等一系列优点。主要缺点是不能低成本实现在较广泛范围内平滑调速，必须从电网吸收滞主要缺点是不能低成本实现在较广泛范围内平滑调速，必须从电网吸收滞后电流，使电网的功率因数降低，普通的鼠笼式异步电动机，还具有起动后电流，使电网的功率因数降低，普通的鼠笼式异步电动机，还具有起动特性较差的缺点
2、。特性较差的缺点。第1页，共62页。第九章第九章 异步电机的基本结构和工作原理异步电机的基本结构和工作原理定子定子产生旋转磁场产生旋转磁场转子转子-产生并输出扭矩产生并输出扭矩机壳机壳定子铁芯定子铁芯定子绕组定子绕组(线圈线圈)异步电机异步电机转子铁芯转子铁芯转子绕组转子绕组转轴转轴气隙气隙0.21轴承轴承第2页，共62页。三相感应电动机的结构第3页，共62页。三相感应电动机的结构第4页，共62页。定子铁心第5页，共62页。定子冲片轭部齿部第6页，共62页。定子线圈有效部分端部第7页，共62页。机座第8页，共62页。鼠笼转子结构简单，坚固，成本低第9页，共62页。绕线转子照片通过外串电阻改善电
3、机的起动，调速等性能第10页，共62页。感应电机分类感应电机分类按定子绕组供电电源相数按定子绕组供电电源相数按转子绕组的结构按转子绕组的结构单相单相三相三相两相两相异步电机异步电机鼠笼式异步电动机鼠笼式异步电动机绕线式异步电动机绕线式异步电动机第11页，共62页。感应电机铭牌感应电机铭牌铭铭牌：型号，额定值，绕组联结方式，绝缘等级牌：型号，额定值，绕组联结方式，绝缘等级,防护防护 等级等级,生产厂家等生产厂家等 型号：型号：Y132S-4,Y-异步电动机；异步电动机；132-机座中心高度机座中心高度 132mm，S-短铁心；短铁心；4-极数。极数。额定值额定值:正常运行时的主要数据指标。正常运
4、行时的主要数据指标。绕组联结方式：绕组联结方式：接法或者接法或者Y接法接法。大功率用大功率用接接 法法或多个或多个并联并联接法接法,绝缘等级绝缘等级:所用材料能保证电动机能长期所用材料能保证电动机能长期(20年年)工作的工作的 最高温度最高温度.A,E,B,F,H,Cl防护等级防护等级,如如IP44第12页，共62页。感应电机额定值感应电机额定值 额定电压额定电压UN：(V)，额定运行时，规定加在定子绕组上的线电压；，额定运行时，规定加在定子绕组上的线电压；额定电流额定电流IN：(A),额定运行时，输入线电流；额定运行时，输入线电流；额定功率额定功率PN：(kW),额定运行时，电动机的输出功率
5、；额定运行时，电动机的输出功率；额定转速额定转速n：(r/min),额定运行时，电动机的转子转速；额定运行时，电动机的转子转速；额定频率额定频率fN：(Hz)，规定的电源频率，规定的电源频率(50Hz)；额定效率、额定功率因数等额定效率、额定功率因数等cos3cos3NNNNNIUIUP第13页，共62页。感应电机的基本工作原理min)/(601rpfn 同步转速-定子三相对称绕组建立以旋转磁场的旋转速度:min/750,82min/1000,62min/1500,42min/3000,221111rnprnprnprnp极极极极AX,Y,ZCB第14页，共62页。感应电机的基本工作原理感应电
6、机的基本工作原理 转子绕组的导体处于转子绕组的导体处于旋转磁场旋转磁场中中 转子导体切割磁力线，并产生转子导体切割磁力线，并产生感感应电势应电势e2，用，用右手右手判断感应电势方判断感应电势方向。向。转子导体通过端环自成闭路，并转子导体通过端环自成闭路，并产生感应电流产生感应电流i2。转子电流有功分转子电流有功分量与电势同相量与电势同相 感应电流与旋转磁场相互作用产感应电流与旋转磁场相互作用产生生电磁力电磁力F2，用，用左手左手判断电磁力判断电磁力的方向。的方向。电磁力作用在转子上将产生电磁力作用在转子上将产生电磁电磁转矩转矩，方向与旋转磁场相同方向与旋转磁场相同,并驱并驱动转子旋转动转子旋转
7、,转速为转速为n。第15页，共62页。转差转差n与转差率与转差率s111nnnnns1.转子转速转子转速n与定子旋转磁场一定有转差与定子旋转磁场一定有转差 n=n1-n,才可能切割磁力线。才可能切割磁力线。2.转差率转差率 转差率一般很小，如转差率一般很小，如 s=0.03。3.n=0,s=1 电动机堵转电动机堵转 n=n1,s=0 理想空载理想空载4.转差率范围转差率范围:0s=1第16页，共62页。转差转差n与转差率与转差率s011nnns反向与nTem发电机运行状态发电机运行状态 当异步电机转轴受驱动转矩当异步电机转轴受驱动转矩1T作用加速作用加速,使转速使转速n高于同步速高于同步速 转
8、子绕组通过气隙和定子绕组向电网输出电功率转子绕组通过气隙和定子绕组向电网输出电功率 1,0111nnnsn反向与nTem制动状态制动状态 当异步电机正常运行时当异步电机正常运行时,突改变相序突改变相序,使定子磁使定子磁场转向变反场转向变反.第17页，共62页。主磁通主磁通基波旋转磁场产生的经过气隙，同时匝链定子和转子绕组基波旋转磁场产生的经过气隙，同时匝链定子和转子绕组的磁通叫的磁通叫主磁通主磁通 。转子绕组切割主磁通并在转子中产生感应电流；转子绕组切割主磁通并在转子中产生感应电流；感应的转子电流在磁场中受到电磁力的作用而形感应的转子电流在磁场中受到电磁力的作用而形成驱动转矩，使电机旋转。成驱
9、动转矩，使电机旋转。把定子从电网吸收的电功率把定子从电网吸收的电功率以旋转磁场的形式以旋转磁场的形式通过气隙通过气隙传入转子传入转子m第18页，共62页。l槽漏磁通：由槽的一壁横越至槽的另一壁的漏槽漏磁通：由槽的一壁横越至槽的另一壁的漏磁通。磁通。l端部漏磁通：匝联绕组端部的漏磁通。端部漏磁通：匝联绕组端部的漏磁通。l谐波漏磁通：谐波磁势会产生谐波磁通。谐波漏磁通：谐波磁势会产生谐波磁通。漏磁通漏磁通定转子绕组的定转子绕组的漏磁通漏磁通转子漏磁通转子漏磁通也包括槽漏磁、端部漏磁和谐波也包括槽漏磁、端部漏磁和谐波漏磁三种漏磁三种,还有还有 l转子斜槽归算漏磁通转子斜槽归算漏磁通221与定子绕组交
10、链而不与转子绕组交链与定子绕组交链而不与转子绕组交链的磁通，这部分磁通称定子漏磁通的磁通，这部分磁通称定子漏磁通 电机正常运转时，谐波磁通不会产生有电机正常运转时，谐波磁通不会产生有用的转矩。用的转矩。第19页，共62页。漏电抗：漏磁通在定子绕组中会感应漏磁电势，该电势用漏电抗：漏磁通在定子绕组中会感应漏磁电势，该电势用漏抗压降表示漏抗压降表示:(和变压器同理和变压器同理)111XI jE1X称为定子漏电抗。称为定子漏电抗。转子绕组通过电流时，也会有漏磁通。对应的漏抗电势转子绕组通过电流时，也会有漏磁通。对应的漏抗电势222XI jE漏电抗漏电抗漏磁通多经较大空气闭合漏磁通多经较大空气闭合,磁
11、阻较大磁阻较大,不饱和不饱和,所以漏电抗可作为所以漏电抗可作为常数常数处理处理.第20页，共62页。转子静止时异步电动机的运行转子静止时异步电动机的运行且转子绕组开路且转子绕组开路06001,02121111Ifnpfnnnnnnsn 1111111119.022IpkNmIpkNmFNN0222222IpkNmFN旋转磁场由定子电流单独建立旋转磁场由定子电流单独建立 第21页，共62页。转子静止时异步电动机的运行转子静止时异步电动机的运行且转子绕组开路且转子绕组开路相当于变压器空载运行相当于变压器空载运行 12211222222NNkNfjkNfjE111112NkNfjEeNNkkNkNE
12、E221121称为异步电机的电势变比。称为异步电机的电势变比。按变压器按变压器,定子绕组内电势平衡方程式定子绕组内电势平衡方程式 111111111ZIExIjrIEU第22页，共62页。转子静止时异步电动机的运行转子静止时异步电动机的运行且转子绕组短路且转子绕组短路060010,021211112IfnpfnnnnnnsPn1.磁势平衡方程式磁势平衡方程式转子磁势转子磁势222229.02IpkNmFN11119.023IpkNFN222229.02IpkNmFN旋转磁场由定转子电流共同建立旋转磁场由定转子电流共同建立 11226060npfpfn(转子磁势相对于转子绕组的旋转速度转子磁势相
13、对于转子绕组的旋转速度)定转子磁势相对静止定转子磁势相对静止,共同建立气隙旋转磁场共同建立气隙旋转磁场 21FFFm21FFFm转速转速方向一致方向一致:由定子磁势感应产生由定子磁势感应产生 第23页，共62页。转子静止时异步电动机的运行转子静止时异步电动机的运行且转子绕组短路且转子绕组短路21FFFm2222111122IpkNmIpkNmNLNiNNLkkNmkNmII22211112LmmFFFFF121)(定子磁势中用于平衡转子磁势的负载分量定子磁势中用于平衡转子磁势的负载分量定子磁势中的激磁分量定子磁势中的激磁分量LmIII11 三者在空间上的相位差与产生它们的电流三者在空间上的相位
14、差与产生它们的电流 LmF、F、F11LmI、I、I11在时间上的相位差一致。在时间上的相位差一致。21FFL在数值上在数值上 称为异步电机的电流变比。称为异步电机的电流变比。iiimNNNpkNmpkNmpkNm11121221111222iiimik21imkIII21第24页，共62页。mmmmmmiejxrZZEIIkIIkEEZIEUZIEU1212122221111/0理想变压器模型理想变压器模型转子静止时异步电动机的运行转子静止时异步电动机的运行且转子绕组短路且转子绕组短路111jxrZ222jxrZ222arctanrx励磁电抗励磁电抗:mx定子每相绕组中对应主磁通定子每相绕组
15、中对应主磁通m的电抗的电抗,与变压器相比与变压器相比,因为有气隙存在因为有气隙存在,所以磁阻较大所以磁阻较大,电抗较小电抗较小.2.电势平衡方程式电势平衡方程式第25页，共62页。转子静止时异步电动机的运行转子静止时异步电动机的运行且转子绕组短路且转子绕组短路22 FF折算的折算的方法方法是是用一个与定子侧绕组相同（包括匝数和用一个与定子侧绕组相同（包括匝数和绕组系数）的等效转子绕组来代替原来的转子绕组。绕组系数）的等效转子绕组来代替原来的转子绕组。参数折算的原则是参数折算的原则是等效等效。折算后的等效转子绕组的电磁作用折算后的等效转子绕组的电磁作用和传递能量（包括各种功率或损耗）应与折算前的
16、原来转子和传递能量（包括各种功率或损耗）应与折算前的原来转子绕组相等。因而电机中的电磁本质和能量转换关系保持不变绕组相等。因而电机中的电磁本质和能量转换关系保持不变.转子对定子的影响是通过转子磁势转子对定子的影响是通过转子磁势F2来实现来实现,折算后折算后转子磁势转子磁势的大小和空间相位都应的大小和空间相位都应保持不变保持不变，转子上的各种功率和损耗，转子上的各种功率和损耗也保持不变。也保持不变。212EkEEe2222211122IPkNmIPkNmNNLiNNIkIIkNmkNmI1221112222第26页，共62页。转子静止时异步电动机的运行转子静止时异步电动机的运行且转子绕组短路且转
17、子绕组短路根据折算前后转子上各种功率和损耗也保持不变的原则，根据折算前后转子上各种功率和损耗也保持不变的原则，由铜耗保持不变由铜耗保持不变:22222221rImrIm2222221111222122222rkkrkNmkNmmmImrImrieNN22xkkxie无功功率保持不变无功功率保持不变22222tanrxrx2F的相位应保持不变的相位应保持不变 1111ZIEU 1222EZIE 21IIIm mmmmmZIjxrIE)(1基本方程基本方程 转子堵转且转子绕组短路时的等值电路图转子堵转且转子绕组短路时的等值电路图 第27页，共62页。转子旋转时转子对各物理量的影响转子旋转时转子对各
18、物理量的影响 额定转速时额定转速时,一般一般s很小，转子感应电势频率很低很小，转子感应电势频率很低,一般一般0.5-3Hz 转子旋转时异步电动机的运行转子旋转时异步电动机的运行1111211121606000,0sfpnnnnnpfnnnnnnsPnn1.转子绕组中感应电势的频率：转子绕组中感应电势的频率：2.转子电势：转子电势：2122112222)(22sEkNsfkNfENNS下标带下标带s为转子旋转时的参数为转子旋转时的参数,不带不带s为转子静止时的参数为转子静止时的参数.第28页，共62页。转子旋转时转子对各物理量的影响转子旋转时转子对各物理量的影响 转子旋转时异步电动机的运行转子旋
19、转时异步电动机的运行3.转子绕组漏阻抗：转子绕组漏阻抗：4.转子电流：转子电流：大小大小22rrS22122222sxLfsLfxS2L转子每相绕组的漏电感。转子每相绕组的漏电感。SSSjxrEI2222222222)(sxrEISS222tanrsxS相位相位转子电流和磁势的频率与转子电势频率一致转子电流和磁势的频率与转子电势频率一致,均为均为2f第29页，共62页。定子磁势定子磁势(相对于相对于定子绕组定子绕组)的旋转速度的旋转速度:同步转速同步转速 n1转子旋转时异步电动机的运行转子旋转时异步电动机的运行二、磁势平衡关系二、磁势平衡关系1.转子旋转时转子磁势和定子磁势仍保持相对静止转子旋
20、转时转子磁势和定子磁势仍保持相对静止转子转子(包括包括转子绕组转子绕组),相对于相对于定子绕组定子绕组的旋转速度的旋转速度:n转子磁势转子磁势相对于相对于转子转子绕组的旋转速度绕组的旋转速度:11226060snpsfpfn转子磁势转子磁势相对于相对于定子定子绕组的旋转速度绕组的旋转速度:转子绕组转子绕组,相对于相对于定子磁势定子磁势的旋转速度的旋转速度:)(1nnn111112nnnnnnsnnnn转子磁势转子磁势相对于相对于定子磁势定子磁势的旋转速度的旋转速度:0)(1212nnnn转子旋转时转子磁势和定子磁势保持相对静止转子旋转时转子磁势和定子磁势保持相对静止第30页，共62页。转子旋转
21、时异步电动机的运行转子旋转时异步电动机的运行2.磁势平衡磁势平衡1F2FmFmFFF21sin21FkFTem三、电势平衡关系三、电势平衡关系111111111)(fjxrIEZIEU频率22222)(fjxrIEsss频率还有机械功率以还有机械功率以 的速度输出的速度输出n第31页，共62页。转子旋转时异步电动机的运行转子旋转时异步电动机的运行四、参数折算四、参数折算1.频率折算频率折算方法方法:用一个等效的静止转子来取代原来的旋转转子，使等效转子内电势用一个等效的静止转子来取代原来的旋转转子，使等效转子内电势和电流频率与定子的相同和电流频率与定子的相同.参数折算的原则是参数折算的原则是等效
22、等效。折算后的等效转子绕组的电磁作用和传递能量（包括各种功率或损耗）应折算后的等效转子绕组的电磁作用和传递能量（包括各种功率或损耗）应与折算前的原来转子绕组相等。因而电机中的电磁本质和能量转换关系保持不变与折算前的原来转子绕组相等。因而电机中的电磁本质和能量转换关系保持不变.转子对定子的影响是通过转子磁势转子对定子的影响是通过转子磁势F2来实现来实现,折算后折算后转子磁势转子磁势的大小和空间相位都应的大小和空间相位都应保持不变保持不变，转子上的各种功率和损耗也保持不变。转子上的各种功率和损耗也保持不变。设等效静止转子的漏阻抗为设等效静止转子的漏阻抗为jXR，则静止转子电流，则静止转子电流222
23、2XREIRXarctan2要保持转子磁势要保持转子磁势2F的大小不变，则的大小不变，则 SNNIPkNmIPkNm2222222222SII22第32页，共62页。转子旋转时异步电动机的运行转子旋转时异步电动机的运行1.频率折算频率折算2222222222222222)()()()(xsrEsxrExrEISssS静止转子静止转子2222XREI旋转转子旋转转子定义定义22,xXsrR就能满足就能满足SII22同时同时ssrxrsxsrxRX22222222arctanarctan/arctanarctan的相位不变的相位不变2I2F的大小和相位都不变的大小和相位都不变,定子侧所有参数不变定
24、子侧所有参数不变第33页，共62页。转子旋转时异步电动机的运行转子旋转时异步电动机的运行SII22转子旋转转子旋转,有机械能输出有机械能输出转子静止转子静止,无机械能输出无机械能输出第34页，共62页。转子旋转时异步电动机的运行转子旋转时异步电动机的运行频率折算结果频率折算结果:转子回路中多一个附转子回路中多一个附加纯电阻加纯电阻:srs2)1(称总机械功率的等效电阻称总机械功率的等效电阻.其消耗的电功率代表转子旋转时的总机械功率其消耗的电功率代表转子旋转时的总机械功率mecPsrsImPmec2222)1(电动机空载时电动机空载时,P2=00,)1(,0221Isrssnn相当于变压器二次侧
25、开路相当于变压器二次侧开路电动机堵转时电动机堵转时,n=0,P2=00,0)1(,1,02mecPsrssn相当于变压器二次侧短路相当于变压器二次侧短路第35页，共62页。转子旋转时异步电动机的运行转子旋转时异步电动机的运行电磁功率电磁功率:emP定子用磁场通过气隙传递到转子的电功率定子用磁场通过气隙传递到转子的电功率meccuemPpsrsImrImsrImP2222222222222)1(转子铜耗转子铜耗总机械功率总机械功率emcusPp21)mecemPs P（emmecTP电磁转矩，电磁转矩，mN 机械角速度，机械角速度，602,/nsradpfpfn1111260602602同步角速
26、度同步角速度1)1(s11)1()1(ememmecemPsPsPT第36页，共62页。异步电动机方程式异步电动机方程式22 FF绕组绕组折算折算-用一个与定子侧绕组相同（包括匝数和用一个与定子侧绕组相同（包括匝数和绕组系数）的等效转子绕组来代替原来的静止转子绕绕组系数）的等效转子绕组来代替原来的静止转子绕组。组。sEkEkEEsee/221222rkkrie22xkkxieiSikIkII222第37页，共62页。异步电动机方程式异步电动机方程式经过频率折算和绕组折算后异步电动机的方程式经过频率折算和绕组折算后异步电动机的方程式mmmmmmZIjxrIEIIIjxsrIEEjxrIEU)(;
27、);(1212221211111第38页，共62页。主磁通主磁通mmlmm表证传递力矩表证传递力矩TemTem的大小的大小想要增加想要增加m,可减少匝数可减少匝数N1同时增加同时增加S(用铁用铁),使使B不很大不很大.l向下变频调速时常要求向下变频调速时常要求U U1 1/f/f为常数为常数.l50Hz50Hz三相电机可用于同电压值的三相电机可用于同电压值的60Hz60Hz电网电网m 下降下降,同转差率时各种力矩会下降同转差率时各种力矩会下降.l60Hz三相电机用于同电压值三相电机用于同电压值50Hz电网时会磁电网时会磁场饱和场饱和,Im 大大,铁耗增大铁耗增大,温升会升高温升会升高l相同尺寸
28、电机相同尺寸电机60Hz60Hz时可设计较大输出功率时可设计较大输出功率(n(n大大)mNmmNIKNFHSBfKNEU11111144.4H,ImB,mm1T1.56T1.7T磁化曲线磁化曲线第39页，共62页。激磁电流激磁电流Im和和主电抗主电抗Xm mlImIm称激磁电流称激磁电流,大小与电动机的大小与电动机的 空载电流比较接近空载电流比较接近,通常为额定通常为额定 电流的电流的30%-50%.30%-50%.磁路饱和度越高磁路饱和度越高,Im越大越大.l气隙越大气隙越大,磁压隙越大磁压隙越大,Im越大越大,cos下降下降.lXmXm为非线性参数为非线性参数,大小还与磁路饱和度有关大小还
29、与磁路饱和度有关l交变的主磁通在定转子铁芯中会交变的主磁通在定转子铁芯中会 产生铁耗产生铁耗,用用P PFEFE=3=3*ImIm2 2*RmRm表示表示,磁路饱和度越磁路饱和度越高高,铁耗越大铁耗越大mmmNIXEfKNEU1111144.4H,ImB,mm1T1.56T1.7T第40页，共62页。等效电路形等效电路第41页，共62页。简化等效电路第42页，共62页。相量图相量图 异步电动机的相量图类似于变压器相量异步电动机的相量图类似于变压器相量图图,从转子电路方程出发可以一步一步作出异从转子电路方程出发可以一步一步作出异步电机相量图。步电机相量图。2E22IXj2I22IsR1mI2I1
30、I1E11IjX1U11IR从本质上看，它是时从本质上看，它是时-空矢量图。空矢量图。需要注明的是，在对称的多相系统中，需要注明的是，在对称的多相系统中，时时-空矢量图中的轴和相轴、时间矢量空矢量图中的轴和相轴、时间矢量和空间矢量之间存在的三重要关系，和空间矢量之间存在的三重要关系，归纳如下：归纳如下：1)每一相都取自己的相轴作为时轴：每一相都取自己的相轴作为时轴：2)2)任一相的电流相量任一相的电流相量I与该电流系统产生的合成磁势矢量与该电流系统产生的合成磁势矢量F（空间矢量）重合（空间矢量）重合；（时间相量）（时间相量）3)3)主磁通与任一相绕组交链的磁通相量主磁通与任一相绕组交链的磁通相
31、量m（时间相量）与主磁通的磁通密度波（时间相量）与主磁通的磁通密度波mB的矢量（空间矢量）重合。的矢量（空间矢量）重合。第43页，共62页。转子极数由定子感应而得，所以同定子同极数转子极数由定子感应而得，所以同定子同极数对笼形转子来说，由于每个导条中电流相位均不一样，对笼形转子来说，由于每个导条中电流相位均不一样，每个导条即为一相，可见相数等于导条数即转子槽数；每个导条即为一相，可见相数等于导条数即转子槽数；每相串联匝数为半匝即每相串联匝数为半匝即1/2。笼形转子笼形转子第44页，共62页。异步电动机的参数测定异步电动机的参数测定要计算工作特性，要计算工作特性，事先要知道电机参数。事先要知道电
32、机参数。和变压器一样，和变压器一样，通过做空载和短路试验，通过做空载和短路试验，求出求出 、。1r1x2r2xmrmx一、空载实验一、空载实验目的：测定目的：测定Zm（rm+jxm)、铁耗铁耗pFe和机械损耗；和机械损耗；方法：方法：在额定频率下，在额定频率下，转子轴端不带负载，转子轴端不带负载，nn1,s0,转子绕组接近开路转子绕组接近开路,阻抗很大阻抗很大.用调压器调节电源电压，用调压器调节电源电压，使定子端电压从使定子端电压从1.2UN开始降落，开始降落，直至速度降落，直至速度降落，电流回升。电流回升。第45页，共62页。测定：相电压测定：相电压U1、空载相电流、空载相电流I0、空载输入
33、总功率、空载输入总功率P0。计算：画出计算：画出 和和)(10UfI)(10UfP mecFemecFepprmIPPpprmIP120001200 pFe的大小近似地与外施电压的平方成正比，的大小近似地与外施电压的平方成正比，即即21UpFe pmec仅与转速有关，仅与转速有关，pmec近似为常值；近似为常值；关系曲线基波是一条直线；延长直线与纵轴相关系曲线基波是一条直线；延长直线与纵轴相交，交，交点以下部分，交点以下部分，即为即为机械损耗机械损耗pmec，额定电压时的铁额定电压时的铁耗耗即可从图中对应的即可从图中对应的 点求取。点求取。)(210UfP 21NU21U0Pmecp空载试验空
34、载试验pFeU21N第46页，共62页。又，又，空载运行时，空载运行时，02I ,2011010110 ImprxIUxIUxxxFem mm空载试验空载试验第47页，共62页。测定：测定：、和和 kUkIkp2221 ,kkkkkkkkkrZxImprIUZ简化计算：简化计算：2 ,2112kkxxxrrr为满足电动机不同的运行数据，为满足电动机不同的运行数据，应选取不同的短路电流，应选取不同的短路电流，进行短路试验，进行短路试验，求不同的短路参数。求不同的短路参数。短路试验短路试验方法：堵住转子（方法：堵住转子（S1），），调节定子外施电压，调节定子外施电压，使短路电使短路电流由流由1.2
35、IN逐渐减小到逐渐减小到0.3IN。目的：目的：测定短路阻抗测定短路阻抗 、转子电阻、转子电阻 、短路电抗、短路电抗kZ2rkx出厂试验：加出厂试验：加UN或加或加100V电压测试电压测试(IN,同时同时IM可忽略可忽略)第48页，共62页。功率平衡和转矩平衡关系功率平衡和转矩平衡关系功率变换和传递是电动功率变换和传递是电动机的主要功用机的主要功用,结合等效结合等效电路分析异步电动机功电路分析异步电动机功率流向。率流向。P1PemP2pcu_spFepcu_rp+pad P 第49页，共62页。铁耗铁耗：与铁芯材料：与铁芯材料 饱各度有关饱各度有关mmFerImp21电磁功率电磁功率-剩余功率
36、将通过气隙磁场感应到转子绕组剩余功率将通过气隙磁场感应到转子绕组222111cosIEmppPPFecuem功率传递（功率传递（1）异步电动机从电源获取电功率，即输入功率：异步电动机从电源获取电功率，即输入功率：11111cosIUmP 此一功率首先通过定子绕组，产生此一功率首先通过定子绕组，产生定子铜耗定子铜耗：12111rImpcu第50页，共62页。电磁功率首先提供电磁功率首先提供转子铜耗转子铜耗；emcusPIrmp22212 剩余的电磁功率全部转化为剩余的电磁功率全部转化为总机械功率总机械功率:222121)1(IrssmPsppPPemcuemmec 机械功率一部分克服机械功率一部
37、分克服机械损耗和附加损耗机械损耗和附加损耗)%35.0(NadmecPpp功率传递（功率传递（2）电磁功率电磁功率-通过气隙磁场感应到转子绕组通过气隙磁场感应到转子绕组srImIEmppPPFecuemcos2221222111第51页，共62页。功率传递（功率传递（3）几个重要的关系几个重要的关系ememmecemcuemPnnPs P;sPPIsrmP122221)1(;其余功率为输出的机械功率其余功率为输出的机械功率admecmecppPP2 异步电动机的功率平衡方程式：异步电动机的功率平衡方程式：admeccuFecuadmeccuempppppPpPpppPP211122第52页，共
38、62页。转矩平衡方程转矩平衡方程转矩由机械功率产生转矩由机械功率产生转矩平衡方程为转矩平衡方程为admecmecppPP22202()menademzppPPTTTTT时转矩平衡1111)1(602602snnPPTmecemem第53页，共62页。异步电动机工作特性分析异步电动机工作特性分析异步电动机的工作特性是指在额定电压及额定频率下，电动异步电动机的工作特性是指在额定电压及额定频率下，电动机的主要物理量（转速、定子电流、电磁转矩、功率因数及机的主要物理量（转速、定子电流、电磁转矩、功率因数及效率等）随输出功率变化的关系曲线。效率等）随输出功率变化的关系曲线。利用等值电路来计算工作特性。利
39、用等值电路来计算工作特性。1。转差率特性转差率特性随着负载功率的增加，电磁随着负载功率的增加，电磁功率增加，功率增加，转子电流需要增转子电流需要增大，故转差率随输出功率增大，故转差率随输出功率增大而增大。大而增大。转差率转差率sP2第54页，共62页。空载时电流很小，随着负载电流增大，电机的输入电流增大。空载时电流很小，随着负载电流增大，电机的输入电流增大。二、二、定子电流特性定子电流特性 I1f（P2）)(21IIIm三、电磁转矩特性三、电磁转矩特性 Tf（P2）转速的变换范围很小，从空转速的变换范围很小，从空载到满载，转速略有下降载到满载，转速略有下降 异步电动机的输出转矩异步电动机的输出
40、转矩22PT 转矩曲线为一个上翘的曲线。转矩曲线为一个上翘的曲线。电磁转矩电磁转矩T电流电流I1P2电流、电磁转矩特性电流、电磁转矩特性第55页，共62页。四、定子功率因数四、定子功率因数 空载时，定子电流基本上用来产生主磁通，有功功率很空载时，定子电流基本上用来产生主磁通，有功功率很小，功率因数也很低；小，功率因数也很低；随着负载电流增大，输入电流中的有功分量也增大，功随着负载电流增大，输入电流中的有功分量也增大，功率因数逐渐升高；率因数逐渐升高；在额定功率附近，功率因数在额定功率附近，功率因数达到最大值。达到最大值。如果负载继续增大，则导致如果负载继续增大，则导致转子漏电抗增大（漏电抗与转
41、子漏电抗增大（漏电抗与频率正比），从而引起功率频率正比），从而引起功率因数下降。因数下降。P2功率因数功率因数cos 1定子功率因数特性定子功率因数特性第56页，共62页。五、效率特性五、效率特性adFecucupppppPP2122其中铜耗随着负载的变化而变其中铜耗随着负载的变化而变化（与负载电流的平方正比）；化（与负载电流的平方正比）；铁耗和机械损耗近似不变；铁耗和机械损耗近似不变；可变损耗等于不变损耗时，电可变损耗等于不变损耗时，电机达到最大效率。机达到最大效率。异步电动机额定效率异步电动机额定效率40-94%之间；最大效率发生在之间；最大效率发生在(0.7-1.0)倍额定效率处倍额定效
42、率处效率效率 P2转差率转差率s功率因数功率因数cos 1电流电流I1电磁转矩电磁转矩T效率特性效率特性第57页，共62页。负载性能负载性能效率特性效率特性)()(22sfPPfn)()(2sfPf转速特性转速特性输入功率特性输入功率特性)()(121sfPPfP电流特性电流特性)()(121sfIPfI(Im,Ia,If,Ib)功率因数特性功率因数特性)(cos)(cos2sfPf转矩转矩特性特性)()(222sfTPfT第58页，共62页。负载性能-转速输入功率特性第59页，共62页。负载性能-效率功率因数特性第60页，共62页。负载性能-电流特性第61页，共62页。负载性能-转矩特性第62页，共62页。
