异步电动机稳态等效电路
异步电动机稳态等效电路
异步电动机是一种常见的电动机类型，它以其结构简单、使用方便和运行稳定等优点被广泛应用于工业生产中。为了更好地理解和分析异步电动机的工作原理和性能特点，人们常常使用稳态等效电路进行建模分析。本文将围绕异步电动机稳态等效电路展开阐述，以帮助读者更好地理解和应用这一概念。
我们来了解一下什么是稳态等效电路。稳态等效电路是一种电路模型，它通过将异步电动机的电气特性转化为等效电路的形式，简化了对异步电动机的分析和设计。稳态等效电路能够准确描述异步电动机在稳态运行时的电气特性，包括电压、电流、功率和转速等参数。
在稳态等效电路中，异步电动机的定子和转子分别用等效电路元件代替。定子部分一般使用电阻、电抗和电动势等元件表示，转子部分则用电阻和电抗表示。此外，稳态等效电路还包括了电源和负载等元件，以完整地描述整个电动机系统。
在稳态等效电路中，电源为电动机提供电能，负载则是电动机输出功率的载体。电源和负载之间通过等效电路元件连接，形成了闭合的电路。当电源加上负载时，电动机开始工作，电能转化为机械能，驱动负载进行工作。
稳态等效电路的分析可以帮助我们了解异步电动机的工作状态和性
能指标。通过分析等效电路中的电流和电压等参数，我们可以计算出电动机的功率、效率和转速等重要指标。这些指标可以帮助我们评估异步电动机的工作效果，指导电动机的设计和选型。
除了分析和计算，稳态等效电路还可以用于电动机的仿真和优化。通过在等效电路中改变电源和负载等参数，我们可以模拟出不同工况下电动机的工作状态，进一步优化电动机的性能和效率。这对于电动机的设计和调试非常有帮助。
需要注意的是，稳态等效电路是在稳态运行条件下建立的，不考虑电动机的启动和停止过程。在实际应用中，由于电动机启动时的电流冲击和停止时的反电动势等因素，稳态等效电路的模型可能会有一定的误差。因此，在实际应用中还需要考虑这些因素，并进行相应的修正和调整。
异步电动机稳态等效电路是一种重要的电动机分析工具，它能够帮助我们更好地理解和分析电动机的工作原理和性能特点。通过建立稳态等效电路模型，我们可以计算和优化电动机的工作参数，指导电动机的设计和应用。在实际应用中，我们需要综合考虑电动机的各种因素，并进行相应的修正和调整，以获得更精确和可靠的分析结果。希望本文能够对读者理解和应用异步电动机稳态等效电路提供一定的帮助。
异步电动机稳态等效电路
异步电动机稳态等效电路 异步电动机是一种常见的电动机类型，它以其结构简单、使用方便和运行稳定等优点被广泛应用于工业生产中。为了更好地理解和分析异步电动机的工作原理和性能特点，人们常常使用稳态等效电路进行建模分析。本文将围绕异步电动机稳态等效电路展开阐述，以帮助读者更好地理解和应用这一概念。 我们来了解一下什么是稳态等效电路。稳态等效电路是一种电路模型，它通过将异步电动机的电气特性转化为等效电路的形式，简化了对异步电动机的分析和设计。稳态等效电路能够准确描述异步电动机在稳态运行时的电气特性，包括电压、电流、功率和转速等参数。 在稳态等效电路中，异步电动机的定子和转子分别用等效电路元件代替。定子部分一般使用电阻、电抗和电动势等元件表示，转子部分则用电阻和电抗表示。此外，稳态等效电路还包括了电源和负载等元件，以完整地描述整个电动机系统。 在稳态等效电路中，电源为电动机提供电能，负载则是电动机输出功率的载体。电源和负载之间通过等效电路元件连接，形成了闭合的电路。当电源加上负载时，电动机开始工作，电能转化为机械能，驱动负载进行工作。 稳态等效电路的分析可以帮助我们了解异步电动机的工作状态和性
能指标。通过分析等效电路中的电流和电压等参数，我们可以计算出电动机的功率、效率和转速等重要指标。这些指标可以帮助我们评估异步电动机的工作效果，指导电动机的设计和选型。 除了分析和计算，稳态等效电路还可以用于电动机的仿真和优化。通过在等效电路中改变电源和负载等参数，我们可以模拟出不同工况下电动机的工作状态，进一步优化电动机的性能和效率。这对于电动机的设计和调试非常有帮助。 需要注意的是，稳态等效电路是在稳态运行条件下建立的，不考虑电动机的启动和停止过程。在实际应用中，由于电动机启动时的电流冲击和停止时的反电动势等因素，稳态等效电路的模型可能会有一定的误差。因此，在实际应用中还需要考虑这些因素，并进行相应的修正和调整。 异步电动机稳态等效电路是一种重要的电动机分析工具，它能够帮助我们更好地理解和分析电动机的工作原理和性能特点。通过建立稳态等效电路模型，我们可以计算和优化电动机的工作参数，指导电动机的设计和应用。在实际应用中，我们需要综合考虑电动机的各种因素，并进行相应的修正和调整，以获得更精确和可靠的分析结果。希望本文能够对读者理解和应用异步电动机稳态等效电路提供一定的帮助。
第4章 习题解答
第4章习题解答 4-1 答：由E g=4.44f1N s kNΦm可知，要保持Φm不变，当频率f1从额定值f1N向下调节时，必须同事降低Eg，使Eg/f1=常值，然而绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压Us≈Eg，则得Us/f1=常值，这就是恒压频比控制方式。 4-2 答：恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性：当s很小时， Te≈3n p ? ? ? ? ? 1 ω Us 2 s Rr s ∞ 1 ω , 转据近似与s成正比，机械特性Te≈f（s）是一段直线，当 s接近1时，则Te≈3n p ? ? ? ? ? 1 ω Us 2 []s L L R s R lr ls r r1 2 2 1 2 1∞ + +） （ ω ω ，, 转矩近似与s成反比，这时机械特性Te≈f（s）是对称与原点的一段双曲线。 基频以下电压—频率协调控制时异步电动机的机械特性：恒压频比的变频机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，当转矩增大到最大值以后，转速再降低，特性就折回来了，而且频率越低时最大转矩值越小，但低速带负载能力不怎么好，须对定子压降实行补偿。恒Eg /ω1 控制是通常对恒压频比控制实行电压补偿的标准，可以在稳态时达到Φm 为恒定值，从而改善了低速性能，但机械特性还是非线性的，产生转矩的能力仍受到限制。恒Er /ω1 控制可以得到和直流他励电机一样的线性机械特性，按照转子全磁通Φrm 恒定进行控制，而且，在动态中也尽可能保持Φrm 恒定是矢量控制系统的目标。 基频以上恒压变频控制时异步电动机的机械特性：当角频率ω1提高时，同步转速随之提高，最大转矩减小，机械特性上移，而形状基本不变，可以认为输出功率基本不变，所以基频以上调速属于弱磁恒功率调速。 4-3 答：在交-直-交变压变频器中，按照中间直流环节电源性质的不同，逆变器可分成电压源型和电流源型两类。直流环节采用大电容滤波，相当于一个恒压源，因而输出交流电压是矩形波或阶梯波，称为电压源型逆变器。直流环节采用大电
异步电动机参数自动调谐
异步电动机参数自动调谐 由于电动机磁通模型的建立必须依赖于电动机参数，因此选择无速度传感器矢量控制时，第一次运行前必须首先对电动机进行参数的调谐整定。目前，新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动调谐、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行调谐后存储在相应的参数组中，并根据调谐结果调整控制算法中的有关数值。自动调谐（因在电动机旋转情况下进行，又称旋转式调谐）的步骤一般是这样的：首先在变频器参数中输入需要调谐的电动机的基本参数，包括电动机的类型（异步电动机或同步电动机）、电动机的额定功率(单位：kW)、电动机的额定电流(单位：A)、电动机的额定频率(单位：Hz)、电动机的额定转速(单位：r/min)；然后将电动机与机械设备分开，电动机作为单体；接着用变频器的操作面板指令操作，变频器的控制程序就会一边根据内部预先设定的运行程序自动运转，一边测定一次电压和一次电流，然后计算出电动机的各项参数。但在电动机与机械设备难以分开的场合却很不方便，此时可采用静止式调谐整定的方法，即将固定在任一相位、仅改变振幅而不产生旋转的三相交流电压施加于电动机上，电动机不旋转，由此时的电压、电流波形按电动机等值回路对各项参数进行运算，便能高精度测定控制上必需的
电动机参数。在静止式调谐中，用原来方法无法测定的漏电流也能测定，控制性能进一步提高。利用静止式调谐技术，可对于机械设备组合一起的电动机自动调谐、自动测定控制上所需的各项常数，因而显著提高了通用变频器使用的方便性。 从图所示的异步电动机的T型等效电路表示中可以看出，电动机除了常规的参数，如电动机极数、额定功率、额定电流外，还有R1（定子电阻）、X11（定子漏感抗）、R2（转子电阻）、X21（转子漏感抗）、Xm（互感抗）和I0（空载电流）。 图异步电动机稳态等效电路
异步电机控制文献综述
文献综述 毕业设计题目：基于freescaleDSC 的电机控制设计
基于freescaleDSC的电机控制设计 滕昭跃 (08电子信息科学与技术(1)班E08640119) 一、前言 电机行业是一个传统的行业。经过多年的发展，它已经成为现代生产、生活中不可或缺的核心、基础，是国民经济中重要的一环。电动机主要分同步电动机、异步电动机与直流电动机三种，分别应用于不同的场合，而其中又以三相异步电动机的使用最为广泛。到目前为止，我国的电机制造业已经具有一定规模。在现代电动机控制中，长期以来存在着交流调速和直流调速方案之争，早在19世纪末，电力系统中就有过交流供电和直流供电之争，结果经过半个世纪的争论，由于三相交流电的发明，使电力系统的交流化取得了胜利[1]。由于电力电子器件的不断发展，这对交流电机的控制和调速奠定了物质基础。电力电子器件是实现弱电控制强电的关键所在。以普通晶闸管构成的方波形逆变器被全控型高频率开关器件组成的脉宽调制(PWM)逆变器取代，正弦波脉宽调制（SPWM）逆变器及其专用芯片得到了普遍应用。在现代电机控制理论中，交流变压变频技术是一种转差功率不变高效型调速技术，它是现代交流调速的主要控制方法，自20世纪60年代获得突破性进展以来，一直受到人们的高度重视。交流变压变频技术按其控制方式可简单分为：V/F恒定正弦脉宽调制(SPWM)、电压空间矢量(SVPWM)、矢量控制和直接转矩控制三代控制方式[2]。在20世纪80年代初期出现了数字信号处理器，DSP(Digital Signal Processors)以运算速度快为显著特征而单片机则以数字控制功能强为特点。电动机的数字控制既要求控制器有强大的 I/O 控制功能，又要求控制器有高速的信号处理能力以实现实时控制。因此世界上各大DSP生产商将DSP的高速运算速度与单片机的高控制能力相结合，开发出电机控制的专用DSC。其中由飞思卡尔公司生产的56f8300系列DSC就是为电机控制所研发。这种 DSC是目前用于电机控制中功能最强大的控制器。它足以满足以上几种控制方式的需求[3] [4]。 二、电机的交流调速 从世界上第一台电动机诞生以来，交流电机变频调速技术的发展一直没有得到大
电气自动化技术《任务3.2三相交流异步电动机的等效电路 》
?电机设备运行与控制?课程教案 NO. 3-02授课班级周次日期任课教师 复习提问三相异步电动机的种类有哪些？铭牌参数的种类及意义是什么？ 学习模块模块三三相异步电动机的 检修 学习任务 任务3.2 三相异步电动机的等效电 路 授课内容三相异步电动机的工作原理 及参数分析 课时 4 教学载体 教学目标知识目标：1.了解旋转磁场的特点； 2.掌握三相异步电动机的运转原理； 3.掌握三相异步电动机的等效电路组成。 能力目标：1.通过观看教学使学生掌握三相异步电动机的运转原理掌握； 2.增强学生对理论知识的掌握能力 3.培养学生自主学习能力。 素质目标：1.培养学生实事求是的科学态度、严谨的工作作风和勇于进取的精神。 重点难点 本课题重点是三相异步电动机的运转原理；通过课程动画及多媒体课件进行讲解； 本课题的难点是三相异步电动机的等效电路分析；利用电路根本知识尽量让学生掌握其电路结构。 授课过程步骤内容方法、资源运用 1 旋转磁场产生及特点启发式、多媒体课件 2 异步电动机的运转原理启发式、多媒体课件 3 异步电动机的等效电路启发式、多媒体课件 授课方式学做一体的教学方式教学地点电工技能实训室 教学资源投影系统，课程动画资源 资料：?电机设备运行与控制?教材、PPT电子课件
教学 时间 教学内容注释5分钟回忆上节课内容，进行复习提问。 5分钟一、任务描述 掌握三相异步电动机的运转条件及等效电路，了解生产设备中三相 电机的运转情况及原理。 明确学习任 务，结合分析 说明，让学生 明确学习的 主要内容。 10 分钟二、任务分析 假设要顺利完本钱次课的教学内容，首先应准备甚础知识：电路根 本知识，电磁场的根底知识；其次结合电机结构分析出磁场产生的条件 及特点，进而分析其工作原理。 教具数量由 任课教师根 据学生数量 和分组情况 自行确定 100 分钟三、相关知识 1、磁场的产生 〔1〕2极旋转磁场 如图3-1-2-1〔a〕所示为最简单的三相异步电动机的定子绕组， 每相绕组只有一个线圈，三个相同的绕组U1-U2、V1-V2、W1-W2在空间 的位置彼此互差120°，分别放在定子铁心槽中。 如图3-1-2-1〔b〕所示，当把三相绕组联结成星形，并接通三相 对称电源后，那么在定子绕组中便产生三个对称电流，即 i U＝I m sinωt i V＝I m sin〔ωt—120︒〕 i W＝I m sin〔ωt+120︒〕 其波形如图3-1-2-1〔c〕所示。 〔a〕(b) 〔大屏幕投 影〕 讲解机床电 气控制的特 点，必要时可 可用图片或 实物展示，让 学生加深印 象
异步电动机的等效电路
异步电动机的等效电路 等效电路(Equivalent circuit)法是分析异步电动机的重要手段。在异步电动机中，作出等效电路需要进行两个折算：(1)转子电路的频率折算； (2)与定子方面具有同样相数、匝数、绕组系数的转子绕组折算。一.频率折算 1.在什么状况下转子电路频率等于定子电路频率? 转子旋转时, 转差率为s，转子电路频率：f2=sf1 转子堵转时s=1，f2=sf1=f1, E2s=E2 ,X2σs=X2σ故：转子堵转时f2=f1 2.如何使转子电路的频率等于定子电路的频率? 频率折算后，盼望磁势平衡不变，即转子电流不变: I2=sE2/(R2+jsX2σ)不变。将上式略作变化：I2=E2/(R2/s +jX2σ),此式就相当于转子堵转时的状况，而转子电阻为 R2/s=（1-s)R2/s+R2 结论：用一个堵转着的等效转子来代替一个以s为转差率实际旋转着的转子，这时只需要将异步电动机的转子电阻增加到R2/s即可，这就是频率折算的过程。堵转的转子中多了一个附加电阻，而电流确没有变化，相当于多了一个电阻功率。分析证明：附加电阻上消耗的电功率等于电机的总机械功率PΩ。二.绕组折算1.定义:用一个与定子方面具有同样相数m1、匝数N1和绕组系数kw1的等效转子绕组来替代实际的转子绕组(m2、N2、kw2)。 折算条件是：磁势幅值不变；功率大小不变。电流折算：依据磁势不变:
(m1/2)(0.9*I'2N1/p)kw1= (m2/2)(0.9*I2N2/p)kw2 I'2=I2.(m2N2kw2)/(m1N1kw1)=I2/ki 电势折算：磁通应不变: E'2=4.44f1N1Φ1kw1 E2=4.44f1N2Φ1kw2 E'2=E2 ( N1kw1)/( N2kw2) = E2 ke 阻抗折算：功率不变: m1I'22R'2=m2I22R2 R'2=R2 m2/m1(I2/I'2)2=R2 m2/m1(m2N2kw2/m1N1kw1)2=R2 keki=R2kz 漏电抗折算: X'2σ= X2σ kz 折算后转子电路方程式： E'2/ke= kiI'2 [R'2 / (s keki)+j X'2σ / (keki)]→ E'2=I'2[ R'2/s + jX'2σ ] 三.等效电路(Equivalent circuit)激磁回路: Zm=Rm+jXm 折算后的磁势方程式: I1+(m2N2kw2/m1N1kw1)I2=I1+I2/ki=Im→ I1+I'2=Im 经过频率折算和绕组折算后异步电动机的方程式: U1= -E1+I1(R1+jX1σ) E'2= E1=I'2(R'2/s+jX'2σ) Im = I1+I'2 -E1=Im(Rm+jXm) 对应的等效电路：简化等效电路：四.相量图(Phasor diagram)类似于绘制变压器相量图的方法假设电动机的参数（1200-4）和感应电势E'2= E1为已知，从转子电路方程动身可以一步一步作出异步电动机相量图。（看动画）参考相量：水平方向为Φ1，垂直方向为E'（=E1）。步骤：在垂直方向做出E'2相量滞后arctan(s X'2σ/R'2)角度做出I'2相量依据E'2=I'2R'2/s+jX'2σI'2做出电阻压降和
异步电动机的等效电路参数及物理意义
异步电动机的等效电路参数及物理意义 一、异步电动机的基本结构 异步电动机主要由定子和转子两部分构成。其中定子上有三根相位绕组，通电后在旋转磁场的作用下产生旋转磁通，进而感应转子中的感应电动势。由于转子所在的电路闭合，产生的电流会在磁场的作用下形成转子磁通，并在磁力作用下与旋转磁场相互作用产生转矩，驱动转子旋转。 二、异步电动机的等效电路 异步电动机通常用等效电路来描述其特性，其等效电路包括定子端口等效电路和转子端口等效电路。常见的定子端口等效电路包括电阻、电抗、电动势等三个参数。而转子端口等效电路则包括嵌入电动势和电阻两个参数。 1. 定子端口等效电路 （1）电阻：反映了定子绕组的电阻性质，一般用R1表示，该电阻的值取决于绕组导体的材料、长度、截面积等因素。其作用是消耗电功率，将电能转化为热能。 （2）电抗：反映了定子绕组的感性性质，一般用X1表示。电抗也可以分为漏抗和主抗两部分，漏抗表示因线匝绕组空隙、齿槽、端部等
位置产生的磁链泄漏而形成的电抗，主抗表示线圈真正的感抗。在额 定电压下，定子电抗值越大，异步电动机的起动电流越小。 （3）电动势：反映了定子中感应电动势的大小和相位特性，一般用 E1表示。由于在正常工作状态下，定子感应电动势等于生效磁通的变 化率和定子电测的相对运动。在相对静止的状态下，定子感应电动势 为零。 2. 转子端口等效电路 （1）嵌入电动势：嵌入电动势值表示了磁场拖动转子而在转子中感应 出的电动势大小和相位，一般用E2'表示。嵌入电动势可以分为漏电势 和主磁通电势，漏电势表示因空隙、齿槽等因素产生的磁链泄漏而形 成的电势，主磁通电势则表示磁导率最高的磁场中感应出的电势。在 电机正常运行状态下，转子电阻很小，所以可以把转子电阻忽略不计。 （2）电阻：该参数表示转子内部电路的电阻性质，由转子的金属导体 组成，一般用R2'表示。在异步电动机中，转子电阻的大小影响着电机 的转速和启动时间，大电阻会导致转子堵转，小电阻会导致电机启动 时间加长。 三、异步电动机等效电路参数的物理意义 异步电动机等效电路参数的物理意义很明显，其中每一个参数都反映
异步电动机t型等效电路
异步电动机T型等效电路 引言 什么是异步电动机？ 异步电动机是一种常见的交流电动机，使用广泛。它的构造简单，可靠性高，功率大，效率高。异步电动机广泛应用于工业生产中的各个领域，如水泵、风机、压缩机等。 T型等效电路的作用 T型等效电路是用来模拟异步电动机的等效电路，以便更好地分析和理解电动机的工作原理。T型等效电路由电感、电阻和电容构成，通过调整这些元件的数值，可以模拟出异步电动机的真实工作特性。 T型等效电路的构成 T型等效电路是通过将异步电动机的主要元件抽象为电阻、电感和电容来模拟的。下面将分别介绍这些元件。 电阻 电阻是指电流通过时的阻碍力，通常用欧姆表示。在T型等效电路中，电阻代表电动机的电阻损耗，即电流通过电动机时产生的热能损耗。 电感 电感是指线圈中产生的感应电动势与电流的比值，通常用亨利表示。在T型等效电路中，电感代表电动机的励磁电感，即通过电动机产生的旋转磁场。 电容 电容是指两个带电体之间存储电荷的能力，通常用法拉表示。在T型等效电路中，电容代表电动机的转子电容，即电动机转子上存储的电荷。
T型等效电路的工作原理 T型等效电路是通过调整电阻、电感和电容的数值来模拟异步电动机的工作特性的。下面将详细介绍T型等效电路的工作原理。 转子电容的作用 转子电容通过存储电荷，帮助形成异步电动机的旋转磁场。当电动机启动时，转子电容会吸纳一部分电流，产生额外的磁场，从而使电动机转子开始旋转。 励磁电感的作用 励磁电感通过产生磁场，帮助推动电动机转子旋转。励磁电流通过电感产生的磁场与转子磁场相互作用，形成旋转磁场，从而实现电动机的正常运转。 电阻的作用 电阻主要用于限制电流的流动，控制电动机的功率输出。通过调整电阻的数值，可以控制电动机的负载能力和效果。 T型等效电路的应用 T型等效电路广泛应用于电动机领域，便于分析和理解电动机的工作原理。下面将 介绍T型等效电路的一些应用。 电机参数估计 通过测量T型等效电路中的电流、电压和功率等参数，可以推算出电动机的一些重要参数，如电阻、电感和电容的数值，从而更好地了解电动机的性能和品质。 故障诊断 通过分析T型等效电路中的电流和电压波形，可以判断电动机是否存在故障，如电容损坏、电阻增大等。通过故障诊断，可以及时修复电动机，提高生产效率。
异步电机的-T-形等效电路
异步电机的"T"形等效电路 为使电动机能够转动起来，并很快地到达额定转速而正常工作，要求电动机具有足够大的起动转矩；但又希望起动电流不要太大，以免电网产生过大的电压降落而影响接在电网上的其他电机和电气设备的正常运行。此外，起动电流过大时，将使电动机本身受到过大电磁力的冲击，如果经常起动，还有使绕组过热的危险。因此，我们总是希望在起动电流比较小的情况下，能获得较大的起动转矩。 普通构造的鼠笼式异步电动机不采取任何措施而直接投入电网起动时，往往不能满足上述要求，因为它的起动电流很大，而起动转矩并不大。起动电流很大的原因，从物理现象看，起动时n=0，s=1,旋转磁场以同步转速割切转子，在短路的转子绕组中感应很大的电势和电流，引起与它平衡的定子电流的负载分量也跟着急剧增加，以致定子电流很大；从等效电路(见图)来看，正常运行时，转差率s很小（0.01-0.05），所以r sˊ/s很大，，从而限制了定、转子电流。但起动时s=1,所以r sˊ/s很小，随之整个电动机的等效电阻很小，所以起动电流很大。至于起动电流很大，但起动转矩却不大，则可以从异步电机的电磁转矩与磁通和转子电流的关系式：Mem=CMФmI2COSΨ2=CMФmI2a(式中I2a是转子每相电流的有功分量，I2a=I2COSΨ2；对已制成的电机来说，CM是一常数，对鼠笼式转子CM=Z2p/2√2, Z2为转子槽数，p为气隙旋转磁场的极对数；对绕线式转子CM=m2ω2kω2p/√2，其中m2是转子相数，ω2kω2是
转子每相串联的有效匝数)来说明：起动时s=1，f2=f1 ，转子漏抗X2б远大于转子电阻r2，使转子功率因数角Ψ2=tg-1X2б/r2接近90 º，COSΨ2很小，所以尽管I2很大，但其有功分量I2COSΨ2却不大；其次，由于起动电流很大，定子绕组的漏阻抗压降增大，使感应电势E1减小，从定、转子电势的有效值E1和E2公式：E1=√2πf1ω1kω1Фm；E2=√2πf1ω2kω2Фm可知主磁通Фm将与E1成正比例减小。于是Фm变小，I2COSΨ2不大，说明起动电流虽然很大，但起动转矩并不大。异步电机的"T"形等效电路
自动控制系统第六章 习题解答
第六、七、八章 习题解答(参考) 6-1 简述恒压频比控制方式. 解答:根据变压器公式S g 1s N m 444==s V E .f N k Φ,在忽略定子阻抗压降的前提下,电机的相电压 与定子频率和磁通的乘积成正比.控制电压与定子频率之比例恒定不变,就可保证磁通不变.基速以下,保持磁通为额定值不变,可以充分地利用电机的最大转矩.而磁通过大,会使电机磁路饱和,励磁电流过大,铁损增大,铁心过热甚至烧毁电机. 恒压频比控制包括三段:低频段:(0-5Hz)电压补偿.中频段(5-50Hz)恒压频比;基频以上(50-75)恒定电压控制. 由于恒压频比控制方式依据的是电路的稳态方程,所以动态性能不理想.即给定信号如转速即定子频率必须由给定积分器施加.也就是转差频率不能太大,否则,电机会出现停转的现象.由于系统本身没有自动限制起制动电流的作用，因此，频定设定信号必须通过给定积分算法产生平缓升速或降速信号，升速和降速的积分时间可以根据负载需要由操作人员分别选择。 6-2 简述异步电动机下面四种不同的电压-频率协调控制时的机械特性并进行比较: 1 恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性; 2 基频以下电压-频率协调控制时异步电动机的机械特性 3 基频以上恒压变频时异步电动机的机械特性 解 实际应用中,不仅要求调节转速,还要求调速系统具有优良的机械特性. 1 正弦波供电恒压恒频 2'lr ls 2122'r s ' r 12 1s p e )()(3L L s R sR R s U n T +++⎪⎪⎭ ⎫ ⎝⎛=ωωω 异步电动机的机械特性分为两段, 即在最大转差率时对应最大的转矩. S 很小时, s R s U n T ∝⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≈'r 1 2 1s p e 3ωω.大于最大转差率时,电机存在负阻性,易于产生不稳定. S 接近1时, s L L R s R U n T 1])([32'lr ls 212s 'r 12 1s p e ∝++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≈ωωω e T emax n n n n 0n 0n 0n
6.2-异步电动机电压-频率协调控制时的机械特性
异步电动机电压－频率协调控制时的机械特性 本节提要 恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性 基频以下电压-频率协调控制时的机械特性 基频以上恒压变频时的机械特性 一、恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性 第5章式（5-3）已给出异步电机在恒压恒频正弦波供电时的机械特性方程式 Te= f (s)。当定子电压 Us 和电源角频率 w1 恒定时，可以改写成如下形式： （6-4）机械特性 当 s 为以上两段的中间数值时，机械特性从直线段逐渐过渡到双曲线段，如图所示。 二、基频以下电压-频率协调控制时的机械特性 由式（6-4）机械特性方程式可以看出，对于同一组转矩 Te 和转速 n（或转差率s）的要求，电压 Us 和频率 w1 可以有多种配合。 在 Us 和 w1 的不同配合下机械特性也是不一样的，因此可以有不同方式的电压－频率协调控制。 1. 恒压频比控制（ Us /w1 ） 在第6-1节中已经指出，为了近似地保持气隙磁通不变，以便充分利用电机铁心，发挥电机产生转矩的能力，在基频以下须采用恒压频比控制。这时，同步转速自然要随频率变化。 （6-7） 机械特性曲线
2. 恒 Eg /w1 控制 下图再次绘出异步电机的稳态等效电路，图中几处感应电动势的意义如下： Eg —气隙（或互感）磁通在定子每相绕组中的感应电动势； Es —定子全磁通在定子每相绕组中的感应电动势； Er —转子全磁通在转子绕组中的感应电动势（折合到定子边）。 特性分析如果在电压－频率协调控制中，恰当地提高电压 Us 的数值，使它在克服定子阻抗压降以后，能维持 Eg /w1 为恒值（基频以下），则由式（6-1）可知，无论频率高低，每极磁通 m 均为常值。 性能比较（续）
异步电机等效电路的简明推导及分析
异步电机等效电路的简明推导及分析 异步电机是一种常见的电机类型，广泛应用于工业和日常生活中。为了更好地理解和优化异步电机的性能，我们需要对其等效电路进行分析。等效电路可以直观地表示出异步电机的各个组成部分，有助于我们深入理解电机的运行机制。本文将分为以下几个部分，逐步介绍异步电机等效电路的简明推导及分析。 异步电机等效电路的推导可以从其数学模型开始。异步电机的数学模型涉及到电机的电磁转矩、磁通量、电流、电压等多个物理量。通过一定的数学运算和简化，我们可以将这些物理量之间的关系用等效电路来表示。 等效电路主要由电阻、电感等效电容和变压器等元件组成。其中，电阻代表了电机内部的欧姆电阻；电感代表了电机内部的电磁感应；等效电容则是用来表示电机内部的静电效应；变压器则用来表示电机内部的主磁通量和漏磁通量之间的关系。 假设有一台额定功率为10kW的异步电机，其额定转速为1500转/分钟。已知电机的额定电压为220V，额定电流为10A，额定效率为85，求其等效电路的参数。
解：根据异步电机的数学模型，我们可以列出以下方程 电磁转矩（N·m）= K ×电流（A）×磁通量（Wb）×效率（%） 其中，K为常数，代表电机内部的电磁转换效率。 又因为磁通量（Wb）=电压（V）/电动势（V）， 所以电磁转矩（N·m）= K ×电流（A）× (电压（V）/电动势（V）) ×效率（%） 进一步简化得到电磁转矩（N·m）= K ×电压（V）×电流（A）/电动势（V）×效率（%） 电阻（Ω）=电压（V）/电流（A）={220/10}Ω=22Ω电感（H）= X/I={K ×1500/π}/10A=7H等效电容（F）=ΔQ/ΔV={ΔI×X}/ΔU={ΔI×K ×1500}/ΔU={ΔI×K×1500}F未知变压器比=U1/U2={额定电压/电动势}={220/电动势} 根据以上参数，我们可以得到异步电机的等效电路。 异步电机等效电路中的电阻代表了电机内部的欧姆电阻，其值越大，电机的发热越严重，效率越低；电感代表了电机内部的电磁感应性能，其值越大，电机的转动惯量越大，加速能力越差；等效电容表示电机
电气自动化技术《任务3.2三相异步电动机的等效电路7》
任务3.2三相异步电动机的等效电路 一、学习目的与要求 1．分析三相异步电动机空载运行特征、空载运行参数和空载等效电路。 2.三相异步电动机负载运行参数、负载运行T型等效电路和平衡方程式。 二、学习方法 1．学习本课程，首先要精读教材和讲义，了解三相异步电动机空载和负载运行的特征。 2. 充分利用学习资源，对三相异步电动机空载和负载的电路进行分析，进而掌握两个运行方式的特征。 三、授课内容 1、三相异步电动机空载运行 三相异步电动机的定子和转子之间只有磁的耦合，没有电的直接联系，它是靠电磁感应作用，将能量从定子传递到转子。这一点和变压器完全相似。三相异步电动机的定子绕组相当于变压器的一次绕组，转子绕组那么相当于变压器的二次绕组。因此，分析变压器内部电磁关系的根本方法也同样适用于异步电动机。 三相异步电动机定子绕组接在对称的三相电源上，转子轴上不带机械负载的运行称空载运行。 空载运行的特点：异步电动机空载运行时，由于轴上不带机械负载，其转速很高，接近同步转速，即n≈n1，s很小。此时定子旋转磁场与转子之间的相对切割速度几乎为0，于是转子的感应电动势E2≈0，转子的电流I2≈0，转子磁动势F2≈0。 〔1〕主漏磁通的分布 当三相异步电动机定子绕组通入三相对称交流电时，将产生旋转磁动势，该磁动势产生的磁通绝大局部穿过气隙，并同时交链于定转子绕组，这局部磁通称为主磁通。
主磁通的路径为：定子铁心→气隙→转子铁心→气隙→定子铁心，构成闭合回路。 主磁通同时交链定转子绕组并在其中分别产生感应电动势。 由于异步电动机的转子绕组为三相或多相短路绕组，在转子的感应电动势的作用下，转子绕组中有电流产生，转子电流与定子磁场相互作用产生电磁转矩，实现异步电动机的机电能量转换。 除主磁通外的磁通称为漏磁通，包括定子绕组的槽部漏磁通和端部漏磁通等，漏磁通沿磁阻很大的空气隙形成闭合回路，因此它比主磁通小很多。漏磁通仅在定子绕组中产生漏磁感应电动势，不起能量转换的媒介作用，只起电抗压降的作用。 〔2〕空载电流和空载磁动势 异步电动机空载运行时的定子电流称为空载电流，用0I •表示。 与变压器一样，空载电流0I •由两局部组成：一是专门产生主磁通 0φ•的无功分量r I 0•，另一个是专门用来供应铁心损耗的有功分量电流a I 0•。 由于r 0I •＞＞ a I 0•，故可以认为0I •≈r I 0•，即空载电流为无功性质的电流。 〔3〕空载运行时的感应电动势 主磁通在定子绕组中感应的电动势为： 漏磁通在定子绕组感应的电动势可用漏抗压降的形式表示为： 〔4〕空载时的等效电路 异步电动机空载时的等效电路和变压器相同，如图3-2-1-1所示。
异步电机VF调速轻载不稳定解决方法
异步电机使用V/F调速轻载不稳定解决方法 摘要：针对异步电机V/F控制在空载及轻载状态出现的电流振荡现象，分析得出振荡原因在于定子无功电流分量振荡造成的电机定子磁链及电磁转矩振荡。对定子无功电流分量进行振荡抑制，电流和转速得以稳定。该方法在通用变频调速装置上仅由软件实现，不需要额外的硬件成本。实验结果验证所述方法的有效性。 关键词：异步电机；V/F控制；振荡抑制 0 引言 随着电力电子技术的不断发展，交流调速技术的应用越来越广泛。异步电机变频调速控制方法可分为：电压频比(V/F)控制方式、转差频率控制方式、矢量控制方式和直接转矩控制方式。矢量控制的控制精度较高，能够与直流调速系统性能相媲美，因此，一直受到广泛的关注，也是异步电机控制技术研究的主要方向。但是，矢量控制技术实现比较复杂，严重依赖电机参数，且通常需要速度传感器。与矢量控制变频调速控制技术相比，通用变频调速技术精度相对较差，但具有不依赖电机参数，不需要速度传感器，控制方法简单、容易实现等优点。因此，在工程实际中，通用变频调速系统得到了广泛应用，目前大部分的变频调速系统都采用这样一种模式，尤其在风机、水泵等调速性能要求不高的应用场合。如果能对其部分性能进行改善，将使其得到更广泛的应用。 本文对异步电机V/F控制空载或轻载振荡现象进行研究，对定子无功电流分量进行振荡抑制，提高了V/F调速系统的稳定性，实验结果验证所述方法的有效性。 1 V/F调速轻载振荡分析 交流电机在PWM方式供电的条件下，电机轻载或者空载的时候电机存在一个比较宽的频率段，系统会出现局部不稳定现象，这时电流幅值波动很大，输出频率也会有一定改变，电流的振荡有可能会导致系统因为过电流而误触发报警，使系统不能稳定可靠的工作。引起振荡的原因很多，如定子电阻、转子惯量、死区时间、系统共振频率等，比较普遍的观点是电机和变频器在能量交换过程中引起的。 对死区效应进行补偿后可以有效的减少振荡的幅度，但不能从根本上抑制振荡。一种有效的方法是当振荡发生时，相应改变实际输出的频率或者电压，通过电流形成一个简单的负反馈系统，达到抑制振荡的目的。但是这种方法也有一定的局限性。由于不同电机的振荡频率范围是不一样的，而采用电流的幅值控制，只是一个标量，这就使得控制的效果不佳。 如果将定子电流进行分解，直接控制影响能量交换的磁通励磁电流分量，抑制效果就会有较大的提高。 更为精确有效的方法是采用智能控制的方法，但是算法复杂，在通用的V/f控制平台上实现比较困难。 空载情况下，通过定子电压定向，分解出电机的有功电流和无功电流分量，在系统稳定时，电机的无功和有功电流分量都很稳定。而当系统不稳定时，电机的无功电流出现明显的振荡成份。 2 V/F调速轻载振荡的抑制 2.1系统稳定性方法 空载、轻载振荡主要与无功电流振荡造成的电机定子磁链及电磁转矩振荡有关，通过抑制无功电流振荡，可以避免电机振荡。无功电流振荡抑制是采用对无功电流进行闭环调节以使无功电流稳定的方法。采用电压补偿控制方法抑制异步电机V/F调速轻载振荡，使无功电流稳定，即使电机定
(完整版)异步电动机变频调速系统..
《自动控制元件及线路》 课程实习报告 异步电动机变频调速系统 1.4.1 系统原理框图及各部分简介 本文设计的交直交变频器由以下几部分组成，如图1.1所示。
图1.1 系统原理框图 系统各组成部分简介： 供电电源：电源部分因变频器输出功率的大小不同而异，小功率的多用单相220V，中大功率的采用三相380V电源。因为本设计中采用中等容量的电动机，所以采用三相380V电源。 整流电路：整流部分将交流电变为脉动的直流电，必须加以滤波。在本设计中采用三相不可控整流。它可以使电网的功率因数接近1。 滤波电路：因在本设计中采用电压型变频器，所以采用电容滤波，中间的电容除了起滤波作用外，还在整流电路与逆变电路间起到去耦作用，消除干扰。 逆变电路：逆变部分将直流电逆变成我们需要的交流电。在设计中采用三相桥逆变，开关器件选用全控型开关管IGBT。 电流电压检测：一般在中间直流端采集信号，作为过压，欠压，过流保护信号。控制电路：采用8051单片机和SPWM波生成芯片SA4828，控制电路的主要功能是接受各种设定信息和指令，根据这些指令和设定信息形成驱动逆变器工作的信号。这些信号经过光电隔离后去驱动开关管的关断。 1.4.2 变频器主电路方案的选定 变频器最早的形式是用旋转发电机组作为可变频率电源，供给交流电动机。随着电力半导体器件的发展，静止式的变频电源成为了变频器的主要形式。静止式变频器从变换环节分为两大类：交-直-交变频器和交-交变频器。 1.交-交型变频器：它的功能是把一种频率的交流电直接变换成另一种频率可调电压的交流电（转换前后的相数相同），又称直接式变频器。由于中间不经过直流环节，不需换流，故效率很高。因而多用于低速大功率系统中，如回转窑、轧钢机等。但这种控制方式决定了最高输出频率只能达到电源频率的1/3～1/2,所以不能高速运行。 2.交-直-交型变频器：交-直-交变频器是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再直流变换成频率电压可调的交流，又称间接变频器，交-直-交变频器是目前广泛应用的通用变频器。它根据直流部分电流、电压的不同形式，又可分为电压型和电流型两种：（1）电流型变频器 电流型变频器的特点是中间直流环节采用大电感器作为储能环节来缓冲无功功率，即扼制电流的变化，使电压波形接近正弦波，由于该直流环节内阻较大，故称电流源型变频器。 （2）电压型变频器 电压型变频器的特点是中间直流环节的储能元件采用大电容器作为储能环节来缓冲无功功率，直流环节电压比较平稳，直流环节内阻较小，相当于电压源，故称电压型变频器。 由于电压型变频器是作为电压源向交流电动机提供交流电功率，所以其主要优点是
三相异步电动机等效电路及解析
7.2 三相异步电动机的空载运行 三相异步电动机的定子与转子之间是通过电磁感应联系的。定子相当于变压器的一次绕组,转子相当于二次绕组，可仿照分析变压器的方式进行分析。 7.2.1 空载运行的电磁关系 当三相异步电动机的定子绕组接到对称三相电源时，定子绕组中就通过对称三相交流电流，三相交流电流将在气隙内形成按正弦规律分布，并以同步转速n 1弦转的磁动势F 1。由旋转磁动势建立气隙主磁场。这个旋转磁场切割定、转子绕组，分别在定、转子绕组内感应出对称定子电动势，转子绕组电动势和转子绕组电流。空载时，轴上没有任何机械负载，异步电动机所产生的电磁转矩仅克服了摩擦、风阻的阻转矩，所以是很小的.电机所受阻转矩很小，则其转速接近同步转速，n ≈n 1，转子与旋转磁场的相对转速就接近零，即n 1—n ≈0。在这样的情况下可以认为旋转磁场不切割转子绕组，则E 2s ≈0（“s"下标表示转子电动势的频率与定子电动势的频率不同），I 2s ≈0.由此可见，异步电动机空载运行时定子上的合成磁动势F 1即是空载磁动势F 10，则建立气隙磁场B m 的励磁磁动势F m 0就是F 10，即F m 0=F 10，产生的磁通为Φm 0. 励磁磁动势产生的磁通绝大部分同时与定转子绕组交链，这部分称为主磁通，用φm 表示,主磁通参与能量转换，在电动机中产生有用的电磁转矩。主磁通的磁路由定转子铁心和气隙组成，它受饱和的影响，为非线性磁路.此外有一小部分磁通仅与定子绕组相交链，称为定子漏磁通φ1σ.漏磁通不参与能量转换并且主要通过空气闭合，受磁路饱和的影响较小，在一定条件下漏磁通的磁路可以看做是线性磁路。 为了方便分析定子、转子的各个物理量,其下标为“1”者是定子方，“2”者为转子方。 异步电动机在正常工作时的一些电磁关系在转子不转时就存在，利用转子不动时分析有助于理解其电磁过程。 一、转子不转时(转子绕组开路）异步电动机内的电磁过程 转子绕组开路时,转子电流为零，定子电势和转子电势的大小、频率1E •、2E • 和1f ; 1）转子绕组开路，定子绕组接三相交流电源， 定子绕组中产生三相对称正 弦电流（空载电流），形成幅值固定的气隙旋转磁场，旋转速度为 1160f n p =; 2）由于转子不动,旋转磁场在定子绕组、转子绕组中感生频率均为1f 的正弦电动势； 11111222224.444.44{ N N E j f k N E j f k N =-Φ=-Φ （7.2) 式中k N1、 N 1 ——定子 每相有效串联匝数。
异步电机基础小结
1.1 异步电机动运行在发电机状态时，即转子转速大于同步转速时，此时的转差slip=(n1-n)/n1<0,之前我还一直以为slip>1呢。 1.2 看书前一定要注意看前面对符号的介绍，比如我看那个 1.3 谢佛菩萨，天地神明启发，我明白了我犯的一个错误，我明白了这个问题，就是“如果异步电机处于发电状态，输入机械功率P2突然增大，并保持不变，请分析异步发电机运行状态” 我自己是这么分析的， 222 222111mec s P I R I R s s -⎛⎫ ''''==- ⎪⎝⎭ ，异步发电机转子输出功率2P 阶跃减小（绝对值阶跃增大），那么由于电流不能突变，所以产生了不平衡功率，根据转子运动方程 ()() ()()()2mec d t t J P t P t dt ΩΩ=-，必然使转子转子转速增加，从而使转差s 进一步进一 步减小（绝对值增大），从而使11s ⎛⎫ - ⎪⎝⎭ 绝对值减小（我认为这个过程中2 I '一直保持不变）所以2 22 222111mec s P I R I R s s -⎛⎫ ''''==- ⎪⎝⎭ 绝对值减小，所以2P 与mec P 差距越来越大，所以转差越来越大，最终就跑飞了。我自己也觉着这个分析结果有问题，但就是找不到这个逻辑到底哪里有漏洞。 后来我放弃寻找这个逻辑上的漏洞，我换了个角度分析，就是用() ()()2em d t J T t T t dt Ω=-分析，随着转速增大，()22 21 1P P T s = =Ω-Ω绝对值必然减小，
()()222 222 11111mec em s I R P I R s T t s s -''''===Ω-ΩΩ，（我认为这个过程中2I '一直保持不变），所以s 绝对 值增大，所以()em T t 也减小，到底那个减小得大呢，或者说 ()() 2222212 11111 11em I R P T T K K s s s s ''-=-=-Ω-Ω-绝对值是增大还是减小呢？这个不能一眼看出来，这个结果至少不像上一个思路那样一项P2不变，另一项Pmec 绝对值减小，直接得出一个自己都不相信的结果——转速越来越大，最终跑飞。 现在看看，知道了自己分析过程或者逻辑上的问题，就是“认为这个过程中2I '一直保持不变”， 这两种分析角度都对，正确分析方法如下，首先用() ()()2em d t J T t T t dt Ω=-这个角度， 输出功率P2阶跃减小（绝对值阶跃增大），由于转速不能突变，所以T2=P2/Ω阶跃减小（绝 对值阶跃增大），2222 22 2221 1111 mec em em mI R P P mI R mI R s T s ''''''= ====ΩΩΩΩΩ-Ω ,由于电流2 I '不能突变，所以这一瞬间em T 保持不变，所以这一瞬间T2绝对值比Tem 大了。根据 () ()()2em d t J T t T t dt Ω=-知，转速增大。 随着转速增大，转差s 绝对值也增大，根据如下推导（来自华科《电机学》）中的图5.26，由于s 小于0，所以看右半轴（注意这个图也比较奇怪，右半轴是负），一般来说，s 位于0到Tmax 对应的转差值之间，所以可知随着转差s 绝对值增大，Tem 绝对值逐渐减小，而T2=P2/Ω，绝对值逐渐减小，所以Tem 绝对值与T2绝对值差距越来越小。从而最终趋于稳定平衡。