异步电机总结

异步电机总结胡涛5090309282概述：通过上一章内容的学习，我了解到同步电机大多数是发电机，转子通入的是直流励磁电流，通过转子旋转，定子线圈切割磁感线，在定子线圈上形成感应电动势，若定子线圈开路，则无电枢反应，在短路和负载的情况下均存在电枢反应，做发电机时能量均是从转子侧流向定子侧。而对于异步电机，大多数为电动机，我们更为一般地讨论定子侧三相交流电源的输入，旋转磁场切割转子三相绕组，产生感应电流，形成电磁转矩和机械转矩的相互平衡，从而把能量由定子侧输送到转子侧。此次总结将从异步电机的基本结构和工作原理、异步电机的基本电磁关系、异步电机的功率和转矩三个方面来进行。一、异步电机的基本结构和工作原理1，基本结构：定子、转子、气隙。绕线式转子结构：极对数与定子相同的电枢，通过电刷短路鼠笼式转子结构：极对数与定子自动匹配，转子本身短路2，基本定义：转差率：为了描述转速，引入转差率，准差率为转子转速n与同步转速n1之差（n-n1）对同步转速n1的比值，以s表示3，工作原理：三相电源加于异步电机定子——定子产生三相对称电流——气隙产生基波旋转磁动势（三相脉动磁势叠加形成旋转磁场）——产生基波旋转磁场（1160fnp）转子转速𝑛2，转差率s，切割磁感线10nn,01s电动机状态1nn,0s发电机状态0n，1s电磁制动状态二、异步电机的基本电磁关系1，转子绕组开路，转子静止：定子相电流0I,转速为同步转速1n，基波磁势幅值：110032NNkFIp主磁通m，而m在定子一相绕组中的感应电动势为1112mNEjfNk定子电压平衡方程式00011111UEIRIjXEIZ引入非线性励磁电阻mR，励磁电抗mX来等效代替1E得到公式100()mmmEIRjXIZ故101()mUIZZ同理转子相电动势可表示为：21222NmEfNk异步电动机电动势变比为：111222NeNNkEkENk2，转子绕组短路，转子静止（1）定子磁动势与转子磁动势相对静止：由于转子静止，转子绕组切割磁场产生的感应电动势与定子基波磁势的频率相同，均为1f。（2）电动势平衡方程式：定子侧和转子侧定子侧：1111UEIZ转子侧：2222()EIRjX（与定子侧同理）电压变比：12eEkE示意图如下：（3）相电流平衡：由32NkFIp关系式，要分析异步电动机定子侧和转子侧两边电流关系，应该是磁势的相互关系入手。励磁磁动势：012FFF将定子磁势分为两部分：10201()LFFFFF一部分维持气隙磁动势，一部分与转子磁动势相平衡12LFF1122122122NNLNkNkmmIIpp得到：21LiIIk21112221NiNLmNkIkmNkI3，转子绕组闭合，异步电动机旋转这种情况是一般异步电动机正常工作时的情况，此时与前面两种情况的的区别是，转子的电压和电流的频率随转速的变化变化，即均与转差率S有关。但是不论转速如何，定转子磁动势依然相对静止！而且特别指出，不管s为何值，即异步电动机处于何种状态，这个结论都是成立的！现给出简单的解释：转子磁势相对转子转速为：212116060ffnssnnnpp转子磁势2F相对定子的转速：21nnn转子磁势2F与定子磁势1F仍然同速同向旋转，故相对静止。转子侧电动势平衡：222222sNmEfNksE，式中2E对应于定子频率的转子相绕组电动势，即转子不转时，主磁通仍为m时转子相动势。22SXsX,2X对应为定子频率f1转子漏电抗。4，转子侧的绕组折算和频率折算折算必须满足的条件：主磁通m不变。由于转子是通过转子磁动势F2对定子起作用的，故必须满足转子磁动势F2不变、转子上各种有功功率和无功功率保持不变。（1），绕组折算：'1122122222NNNkNkmmIIpp2'11122222NNimNkIIImNkk'112222NeNNkEkNkE根据有功功率和无功功率折算前后相等，易知：22'eiRkkR22'eiXkkX（2），频率折算：用一个静止的转子来代替旋转的转子，保证F2不变，定子各物理量不发生任何变化，对电网等效。采取的方法：在将旋转的转子堵住的同时，在转子回路中串入一个21sRs的模拟电阻，这样可以控制电流I2折算前后不变，继而转子磁动势F2没有变化，于是折算成功。2222222ssEsEIRjsXRjsX加入模拟电阻之后，再堵转之后，与2222EIRjXS示意图如下：（4）等效电路图，采用T型等效，方便计算中间之路实际结构式并联形式，在这里等效成上图。有如下关系:三、异步电动机功率平衡1，从定子侧输入电功率到转子侧输出机械功率的全过程等效电路图中，2'R和21'sRs分别代表的转子铜损耗和转子机械损耗。这刚好与频率折算过程中一方面堵转，另一方面加入模拟电阻相互对应，实际上就是把机械损耗全部等效为模拟电阻上消耗的功率，它与s有关。2，异步电机的转矩与转差率的关系图示：相关结论：222212112221111''''2()ememkRRmIPmpUssTRfRxs12'kxxx当2221'mkRSRx时，211max22111122[]emkmpUTfRRx221122211''2()NemNkNRsmpUTRfRxs过载能力:maxemtemNTKT学习体会：通过对异步电机的学习，大致了解了生产运行中的异步电动机的工作原理，在学习过程中要学会等效模型的思想，考虑比如折算等过程前后表达式代表的含义，这样才能比较好的理解整个过程。在学习过程中我认为应该学会抓住线索，比如以能量的传递为线索，又或者以气隙磁场的平衡为线索等。但是对于异步电机的启动与制动等问题，将在课外时间多加以了解。