异步电机基础知识

一、磁路基础1、电场基础库仑定理-电场强度（E）-电场强度通量（E）（高斯定理）静电场环路定理：试探电荷在任何静电场中移动时，电场力所做的功只与这试探电荷的大小以及路径的起点和终点的位置有关，而与路径无关。电势差-电压2、磁场基础磁感应强度（B）-磁通（）、安培环路定理00BBdlNIdlNIHdlNI（磁场强度（H））3、磁路欧姆定理/BAlFNIHlllRA其中F为磁动势，R为磁阻，为磁通量电路欧姆定律：UIR6、铁心损耗=磁滞损耗+涡流损耗磁滞损耗：反复磁化中所产生的能量损失称为磁滞损耗.（理论和实践证明,磁滞回线所围面积越大,磁滞损耗也越大）涡流损耗：感应电流在铁心内流动产生的损耗。二、感应电机基础2．1三相异步电机的工作原理配图（P94）同步转速：60(/)sffnrspp（说明：f为电流频率，p为极对数）2．2三相异步电机的工作状态配图（P97）转差率：100%ssnnsn三、三相异步电机的结构3．1定子定子铁芯：定子绕组：3．2转子绕组转子铁芯：转子绕组：3．3气隙气隙越大，磁阻也越大，产生同样大小的旋转磁场就需要较大的励磁电流，励磁电流是无功电流，该电流增大会使电机的功率因数变坏。四、三相电机绕组基础4．1基本知识1、电角度：p电角度=机械角度（电流变化一周，走一对极）2、节距（）：一个线圈的两个边所跨定子圆周上的距离称为节距3、槽距角（）：360()pQ槽数4、每极每相槽数（q）：每一个极下每相绕组所点的槽数。4.2交流绕线的排列和连接单个线圈磁动势分析1、磁力线穿过转子铁心、定子铁心和两个气隙。2、相对于气隙而言，由于铁心磁导率极大，则铁心消耗的磁压降可以忽略不计。（磁路欧姆定理/BAlFNIHlllRA）。3、一组线圈的磁动势2(,)cos2yyfxtNIt。整距集中绕组产生的磁势是一个位置固定，幅值随时间按正弦变化的矩形波脉振磁势。4、在0t的时刻。2()2ymyFxNI，22x2()2ymyFxNI，322x应用傅里叶级数，得135()coscos3cos5.......ymyyyFxFxFxF其中，142sin22ynyFNInn所以：4211(,)coscoscos3cos5......cos235yymyfxtFtNIxxt线圈组磁动势分析（基波）整距线圈的线圈组磁动势打折扣1sin2sin2qqkq；（参图下图）（谐波）整距线圈的线圈组磁动势打折扣sin2sin2qvqvkvq（基波）短距线圈的线圈组磁动势打折扣1cos2yk；（谐波）短距线圈的线圈组磁动势打折扣cos2yvkv；所以，总的折扣为111wqykkk5、单相基波合成磁动势幅值1142(2)0.92wvywNkFqNIkIP单相谐波合成磁动势幅值1421(2)0.92wvvywvNkFqNIkIvvP三相绕组的合成磁动势分析1、基波磁动势分析11coscosAfFxt11cos(120)cos(120)ooBfFxt11cos(240)cos(240)oocfFxt利用三角函数积化和差公式，得基波合成磁动势：1111133cos0.9cos22wABCNkfffFtxItxq结论：A.三相基波合成磁动势是一个旋转磁动势，转速为同步转速，旋转方向决定于电流的相序，即超前电流相转到滞后电流相。B.基波合成磁动势F1不变，为各相脉振磁动势幅值的3/2倍。C.三相电流中的任一相电流的瞬时值达到最大值时，三相基波合成磁动势的幅值恰好在这一组绕组的绕线上。2、谐波磁动势分析结论：61(1,2,3,......)kk，谐波合成磁动势均为一种旋转磁动势。转速为/svsnnv61(1,2......)vkk次的旋转方向与基波合成磁动势相反。61(1,2......)vkk次的旋转方向与基波合成磁动势相同。63(1,2......)vkk次的旋转方向与基波合成磁动势等于0。．线圈的感应电动势1、气隙磁密分布11sinsinxmmBBxBt2、整距线圈电角度()dt内，通过的磁通11()sin()xmdBLrdtLrBtdt通过的磁链11()sin()yxymdNBLrdtNLrBtdt故：1112coscostymytddtNBLrtNt线圈电动势瞬时值1sinydeNtdt线圈电动势有效值11114.442yyENfN3、短距线圈111114.442yyyENfNk其中1cos2yk绕圈组感应电动势1、1111111114.444.44qyyqywEqEkfNkkfqNk相绕组感应电动势设：每个相绕组有p个线圈组，并联支路数为a,每个线圈的匝数为yN,对于单层绕组来说，则每个相绕组串联匝数为ypNqNa。11114.44wpEEfNka。对于双层绕组来说，则每个相绕组串联匝数为2ypNqNa111124.44wpEEfNka基波电动势有效值为：11114.44wEfNk谐波电动势有效值为：14.44vvwvEfNk三相异步电动机运行原理（参看图5-8）1、电磁关系11114.44wmEfNk22221224.444.44swmwmEfNkfNks111114.44wEfNk222212224.444.44swmwsEfNkfNks2、基本方程式磁动势平衡方程1212()mmFFFFFF定子磁势：111110.92wNkmFIP转子磁势：222220.92wNkmFIP合成磁势：1110.92wmmNkmFIP故：112211121120.90.90.9222令22222111`wwmNkIImNk111111111120.90.9`0.922212`mIII电动势平衡方程（参图5-9）11111()()UEEIR2222()()ssEEIRR定子电动势：11114.44wmEjfNK转子电动势：22221224.444.44swmwmEjfNKjfNKs定子漏电动势：111114.44wEjfNK转子漏电动势：2222212224.444.44swswsEjfNKjsfNK电动势平衡方程：1111111111()()()mmmmmUEEIRIRjXjIXIRIZIZ222222222221222222()()2()2()()sssEEIRRjIfLIRRjIsfLIRRjIXsIRRmZ表示铁心磁化特性和铁耗的一个综合参数，称为励磁阻抗。定子绕组漏磁通磁路特性的一个参数，称为定子漏电抗mX对应于气隙主磁通的电抗，称为励磁电抗。mR反应铁耗的励磁电阻1X表示定子绕组漏磁通磁路特性的一个参数，称为定子漏电抗2sX表示转子绕组漏磁通磁路特性的一个参数，称为定子转电抗三相异步电动机等效电路电磁效应不变，因为转子对定子电路的电磁效应集中表现于转子磁动势2F，所以必须保持2F不变。等效的转子电路的电磁性能（有功功率、无功功率、铜耗等）必须和实际转子相同。电动势方程。111mmUIZIZ22222()ssEjIXsIRR1、频率归算，参图5-9，222222()ssEjIXsIRREs`2222222222222`(1)EsEEIIIRsRRjXsjXRjXss2、绕组归算，参图5-10保持磁动势不变221121220.90.9`22wwNkNkmmIIPP2222221111`wwimNkIIImNkk保持转子总的视在功率不变122222``mEImEI1122211221`weeweNkEEkEkEENkk转子铜耗和漏磁场储能不变，22122122``mIRmIR22`eiRkkR2212212211``22mILmIL2222``eieiLkkLXkkX得图5-11等效电路！