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2005-5 第5章 异步电机 5.2? 转子静止时异步电动机的运行 5.2.1? 电磁过程 将异步电动机转轴卡住，转子绕组短路，在定子方施加一三相对称的低电压，此时异步电动机的运行称为转子静止时的运行，也称为堵转试验或短路试验（相当于变压器做短路实验）。 定子对称三相绕组流过对称的三相电流产生圆形旋转磁动F1→产生旋转磁场→同时切割定子、转子绕组产生三相对称的感应电动势→转子绕组中出现三相对称的电流→转子绕组产生圆形旋转磁动势→F2与F1同转速、同转向，保持相对静止。→实际电机旋转磁场是F2与F1共同作用的结果。 5.2.2 ?电压平衡方程与电压变比 5.2.2? 电压平衡方程与电压变比 R1、R2和X1σ、X2σ分别为定、转子绕组的电阻和漏电抗。 Zm=Rm+jXm为励磁阻抗，Rm为励磁电阻，它是一个代表铁耗的等效电阻；Xm为励磁电抗，它反映了主磁通在电路中的作用。 主磁通在定、转子绕组的感应电动势 定、转子绕组电动势之比称为电压变比ke 5.2.3? 磁动势平衡方程与电流变比 由于定、转子磁动势F1与F2保持相对静止，同变压器类似 5.2.4? 绕组折算和等效电路 绕组折算 与变压器电路相似，因此也可以通过绕组折算得到转子不转时异步电机的等效电路。 折算的目的、方法和条件 目的：为了简化计算，便于导出统一的等效电路。 方法：把转子绕组折算到定子侧。用一个相数为m1、匝数为N1、绕组系数为kN1(与定子相同的)的等效转子绕组来替代原来的转子绕组。 条件：①折算前后磁动势F2不变；②折算前后转子的各种功率不变。 5.2.4? 绕组折算和等效电路 2.? 各物理量的折算值 根据上述折算的条件，按以下方法将转子方的物理 量和参数到定子方，折算后的物理量加号标记。 转子绕组的电压、感应电动势乘以电动势变比ke。 转子绕组电流除以电流变比ki。转子绕组阻抗乘以电动势变比ke和电流变比ki。 5.2.4? 绕组折算和等效电路 折算到定子方的方程式组为 5.2.4? 绕组折算和等效电路 等效电路 经折算后，同变压器类似，可得异步电动机在转 子 静止时的T型等效电路。 5.3? 转子旋转时异步电动机的运行 5.3.1? 转子绕组电路和磁动势 一、转子绕组电路 1、转子电路的频率 当转子旋转时，转子绕组的电动势、电流的频率决定于气隙中的旋转磁场和转子的相对转速。气隙中旋转磁场以(n1-n)的转速切割转子，故转子绕组中电动势和电流的频率f2为 f2亦称为转差频率。当转子不转时，n=0，s=1，f2=f1。异步 电机在作电动机额定运行时，s值很小，一般在0.01～0.04 范围内变化。当f1=50Hz时，f2=0.5Hz～2Hz，可见此时转子 铁心中主磁通交变的频率很低，转子铁耗很小，可以忽略不 计。 5.3.1? 转子绕组电路和磁动势 5.3.1? 转子绕组电路和磁动势 转子电流为 转子旋转时，定、转子绕组中电流频率不同，故不能 将定、转子平衡方程式联立求解。 5.3.1? 转子绕组电路和磁动势 二、转子磁动势 转子旋转时转子电流的频率为转差频率f2，转子磁动势F2相对于转子的转速为n2为 由于F2与转子在转向相同，故其相对于定子的转速为 n2+n=sn1+n=n1 即转子旋转时定、转子磁动势仍保持相对静止。 5.3.2? 频率折算 转子旋转时，定、转子绕组中电流频率不同，故不能将定、转子平衡方程式联立求解。由于异步电机定、转子无电的直接联系，转子只是通过其磁动势F2对定子作用，因此只要保证F2不变，可以用一个静止的转子来代替旋转的转子，而定子方各物理量不发生任何变化，即对电网等效。 上式告诉我们，不能简单地将旋转的转子堵住，而应在转子回路中串入一个(1-s)R2/s的电阻，使得回路电阻变为R2/s，再将其堵转，这样才能保证I2=I2s。 5.3.2? 频率折算 上述分析说明，在转子回路中串入一个(1-s)R2/s的模拟电阻并堵转起来，与原旋转的转子相比，F2不变，这种变换称为频率折算。经过频率折算，可以用一个等效的静止的转子来代替原来旋转的转子，定子方各物理量不变，但旋转的转子产生的总机械功率在静止的转子中如何体现呢? 5.3.2? 频率折算 在图a中，旋转的转子从定子方吸收的总有功功率=转子电阻铜耗m2I2s2R2+转轴上产生的总机械功率Pmec。在图b中，等效静止的转子从定子方吸收的有功功率=转子电阻铜耗m2I22R2+模拟电阻所耗功率m2I22R2(1-s)/s。