电机学上复习资料2、三相异步电机在额定电压下堵转和空载运行时
三相异步电动机的空载运行
端部漏磁通
谐波漏磁通
漏磁通仅在绕组上产生漏电动势，起电抗压降作用，不起能量传递与转换作用。
槽漏磁通
端部漏磁通
第4章 三相异步电动机
二、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。 由两部分组成 与变压器一样 , 异步电动机空载电流 I : 一是用来 0 ,另一个是用来供给铁心 的无功分量 产生主磁通 I 损耗的有 0 0r . 功分量 I 0a
路径：定子铁心－气隙－转子铁心－气隙－定子铁心
第4章 三相异步电动机
作用：同时交链定、转子绕组，在定、转子绕组中感应电动势。转子电 动势产生转子电流，与定子磁场作用产生电磁转矩，驱动转子旋转，将 电能转换成机械能输出。主磁通起能量传递与转换的媒介作用。
（2）漏磁通
槽部漏磁通
绕组电流还产生一部分漏磁通:
jI X E 1σ 0 1
第4章 三相异步电动机
二、电压平衡方程与等效电路 与变压器一样，根据基尔霍夫电压定律，可列出空载时 定子每相电压方程式：
E E I R E I R jI X E Z I U 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0
第4章 三相异步电动机
4.5三相异步电动机的空载运行
空载运行：定子接三相电源，转轴不带机械负载。此时转子电 流约为零。
4.5.1
空载运行时的电磁关系
一、主、漏磁通的分布 为了便于分析，根据磁通路径和性质不同，异步电动机的 磁通分为主磁通和漏磁通。
(1)主磁通 0
来源：定子
i u （旋转） iv F1 (旋转） 0 i w
同样也有：
E1 = - I0 (Rm + jX m ) = - I0 Zm
电机及电力拖动-三相异步电动机的空载运行;负载运行
n1 - n n1
pn1 60
= sf1
转子不转时,n 0, s 1, f2 f1 . 理想空载时, n n1 , s 0, f2 0.
2. 转子绕组的感应电势 转子旋转时的感应电动势: 转子不转时的感应电动势:
E2s 4.44 f2 N2kw2 E2 4.44 f1N2kw2
二者关系为:
二是转子回路的功率不变。
I2
=
E2 s Z2s
=
E2 s R2 + jX 2s
=
sE2 R2 + jsX 2
=
R2 +
E2
jX
2
+
1
s
s
R2
结论：用一个不转的转子并且在转子绕组中串联一个电阻1
s
s
r2
,
就可以将转子频率折算为定子频率
4.6三相异步电动机的负载运行
2. 绕组折算
绕组折算就是用一个和定子
功分量I0 p.
I0 Iop Ioq.
由于 I 0 q
I
0
p
,
所以I
基本为一无功性质电流
0
, 即I 0
I0q.
2.空载电流的大小--------约为额定电流的20%~50%
与变压器相比较, 异步电动机的主磁路中有气隙存在
3.空载磁势----励磁磁势 空载运行时,转子转速很高,接近同步转速,定、 转子之间相对速度几 乎为零， 于是E2 0， I2 0， F2 0.磁场完全由空载磁势产生，空
E2s = sE2
4.6三相异步电动机的负载运行
3. 转子绕组的漏抗
转子旋时转子漏电抗:
X 2s 2 πf 2 L2
电动机空载堵转
第8章三相异步电动机的工作特性和参数测定原理简述一、基本方程式和等效电路异步电机定子绕组所产生的旋转磁场，以转差速度切割转子导体，在转子导体中感应电势，产生电流，转子导体中的电流与定子旋转磁场相互作用而产生电磁转矩，使转子旋转。
当转子的转速与定子旋转磁场的转速相等时，定、转子之间没有相对切割，转子中就没有电流，也就不能产生转矩。
因此转子的转速一定要异于磁场的转速，故称异步电机。
由于异步而产生的转矩称为异步转矩。
当时，为电动机运行；时为发电机运行；当即转子逆着磁场方向旋转时，它是制动运行。
异步电机绝大多数都是作为电动机运行。
其转矩和转速（转差率）曲线，如图8-1所示。
由《电机学》中可知，将转子边的量经过频率折算和绕组折算，可得到异步电机的基本方程式为：式中转差率是异步电机的重要运行参数，为折算到定子一边的转子参数，也就是从定子上测得转子方面的数值。
由方程式可以画出相应的等效电路，如图8-2所示。
当异步电动机空载时，，。
附加电阻。
图8-2中转子回路相当开路；当异步电动机堵转时，，，附加电阻，图8-2转子回路相当短路，这就和变压器完全相同。
因此异步电机也可以通过空载实验和堵转（短路）实验来求出异步电机的等效电路中的各参数。
二、空载实验由空载实验可以求得励磁参数，以及铁耗和机械损耗。
实验是在转子轴上不带任何机械负载，转速，电源频率的情况下进行的。
用调压器改变试验电压大小，使定子端电压从逐步下降到左右，每次记录电动机的端电压、空载电流和空载功率，即可得到异步电动机的空载特性，如图8-3所示。
图 8-3 空载特性图 8-4 铁耗和机械耗分离空载时，电动机的输入功率全部消耗在定子铜耗、铁耗和转子的机械损耗上。
所以从空载功率中减去定子铜耗，即得铁耗和机械耗之和，即式中为定子绕组每相电阻值，可直接用双臂电桥测得。
机械损耗仅与转速有关而与端电压无关，因此在转速变化不大时，可以认为是常数。
铁耗在低电压时可近似认为与磁通密度的平方成正比。
天津大学22春“电气工程及其自动化”《电机学》作业考核题库高频考点版(参考答案)试题号4
天津大学22春“电气工程及其自动化”《电机学》作业考核题库高频考点版（参考答案）一.综合考核(共50题)1.并励直流发电机转速上升0.2倍，则空载时发电机端电压上升0.2倍。
()A.是B.否参考答案：B2.凸极同步电机转子励磁匝数增加使Xq和Xd将减小。
()A.正确B.错误参考答案：B3.一直流电动机拖动一台他励直流发电机，当电动机的外电压，励磁电流不变时，增加发电机的负载，则电动机的电枢电流Ia和转速n将()。
A.Ia减少，n降低B.Ia减少，n升高C.Ia增大，n降低D.Ia增大，n身高参考答案：C4.并励直流发电机稳态运行时短路电流很大。
()A.正确B.错误参考答案：BA.大于B.小于C.等于参考答案：A6.三相电力变压器磁势平衡方程为()。
A.原，副边磁势的代数和等于合成磁势B.原，副边磁势的时间向量和等于合成磁势C.原，副边磁势算术差等于合成磁势参考答案：B7.变压器空载和负载时的损耗是一样的。
()A.是B.否参考答案：B8.交流绕组构成的主要原则是使合成电动势的波形要接近于正弦波。
()A.正确B.错误参考答案：A9.他励直流电动机在电枢回路中串电阻调速属于有级调速。
()A.正确B.错误参考答案：AA.原，副边磁势的代数和等于合成磁势B.原，副边磁势的时间向量和等于合成磁势C.原，副边磁势算术差等于合成磁势参考答案：B11.三相异步电动机的转速越高，则其转差率绝对值越()。
A.小B.大C.不变D.不一定参考答案：D12.变压器负载运行时，原边和副边电流标幺值相等。
()A.正确B.错误参考答案：B13.一台同步发电机单独供给一电阻性负载，如保持转速不变，增加发电机的励磁电流，那么它将()。
A.多输出感性电流B.多输出容性电流C.多输出有功电流D.少输出有功电流参考答案：C14.用转差试验法求凸极同步电机的同步电抗时，转差率必须要小，如果使S=0.5，那么求得的同步电抗值：()A.偏大B.偏小C.不变参考答案：D15.直流电机的电枢绕组至少有两条并联支路。
三相异步电动机堵转实验介绍
三相异步电动机堵转实验介绍异步电动机堵转试验是型式试验中首要的一个试验，堵转试验有必要在电机挨近实习冷状况下进行。
试验时，应将转子堵住不翻滚。
一三相异步电动机堵转试验意图堵转试验是为了测取额外电压时的堵转电流IK和堵转转矩值TK以及堵转损耗PK，一同测取堵转电流，堵转转矩，堵转输入功率与输入电压的联络曲线，即为堵转特性曲线，经过对堵转电流巨细和三相平衡状况的剖析，能反响出电机定，转子绕组及定，转子所构成磁路的合理性和一些质量疑问。
能为改进方案和技能供应有关实测数据，为缺点电机查找要素和断定修补内容供应帮忙。
二与堵转试验有关的界说1、最大转矩倍数（Tm):最大转矩Tmax与额外转矩Tn值之比。
2、堵转转矩和堵转电流：用外力将电机转子轴与电机外壳固定一同，然后给电机通电，此刻电机根柢不转，此刻电机的电流为形象地称为堵转电流，或许电机转起来后给轴端施加制动使之停转也可丈量堵转电流。
3、转差率：同步转速(n1)与转子转速(n)之差称为转差转差与同步转速(n1)之比---转差率(s)s=(n1-n)/n1三三相异步电动机堵转试验试验进程三相异步电动机堵转试验试验时，施于定子绕组的电压尽或许从不低于0.9倍额外电压开端，然后逐渐下降电压至定子电流挨近额外电流接连，其间共测取5~7点读数。
每点应一同测取下列数值:Uk、Ik、Tk、Pk及绕组温度。
每点读数时，通电持续时刻应不逾越10s，避免绕组过热。
四丈量电机堵转电流的含义堵转电流是电机作业时发作堵转缺点及电机主张刹那间刻抵达的电流值，设备运用单位运用时首要需求思考电源容量能否满意电机的主张恳求，进而挑选电机的主张办法，还有电机的维护用的断路器的挑选也需求思考这个参数，挑选禁绝确会构成电机主张时，断路器维护跳闸等等。
3.异步电机的空载运行
三相异步电动机空载运行数据
型号
；PN ；接法
；UN
；IN ；nN
。
电源电压 空载电流 空载损耗
U(V)
Hale Waihona Puke I (A) 0p (W) 0
150
转速n (r/min)
cosΦ0
220
300
380
注：电动机起动后，正常运转时监视电流表指示（不能超过5A)， 不对称度小于10%。
任务二：改接线操作（不接功率表）
（风向） 380 380 220 220
注：三角形连接用粗线
任务要求
断电后改变异步电动机的接线方法，总结不 同接线时的电动机空载运行状态。
出现的问题
1.转速超过额定转速 2.调压调速效果不明显 3.电压低时，转速低，电流大，甚至超过额定电流 4.任意对调两根电源线，电动机反转 5.不管转向如何，风向一样 6.角接比星接电流大 7.缺相
作业
异步电动机的铭牌数据含义。
原理简介
1.定子绕组通电后电机内部产生一个旋转磁场，在旋转磁场的
作用下电动机转子受力同向旋转。旋转磁场的转速又称同步转
速，大小为
n1
60 f p
2.电动机工作时转子转速n≠n1。所以称为异步电动机。
3.转差率s。 s n1 n n1
转差率的大小表明异步的程度。
❖电动机带额定负载时，转差率sN约为0.01~0.06；空载时，
s≈0。
总结:异步电动机空载运行的特点
❖空载转速接近同步转速，转差率S接近0，电流很小。 ❖空载电流（励磁电流）：大小为20%～50%倍额定电 流（因为磁路闭合要经过气隙，所以空载电流百分比比 变压器大），基本是无功电流，主要作用是建立主磁场。 ❖空载损耗：铁损耗、定子铜损耗、机械损耗等。 ❖空载转矩：驱动作用的电磁转矩与制动作用的空载阻 转矩相平衡，空载转矩较小。 ❖功率因数很低。
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电机学上复习资料
2、三相异步电机在额定电压下堵转和空载运行时，分别主要有哪些损耗？哪些损耗通常可以忽略不计？
答：三相异步电动机在额定电压下堵转运行时，主磁通Φm 约减至额定运行时的一半，因此铁耗PFe 约减至额定运行时的1/4；而定、转子电流分别约增大至额定时的5～7倍，定、转子铜耗增大至额定时的几十倍；机械损耗Pm=0W ，附加损耗pad 较小。
所以，此时的主要损耗是定、转子铜耗。
相对而言，其它损耗可以忽略不计。
三相异步电动机在额定电压下空载运行时，铁耗、机械损耗都与额定运行时基本一致；定子电流约为额定值的20%～50%，即定子铜耗p cu1一般在额定运行时的1/4以下；转子铜耗p cu2为零，附加损耗p ad 很小。
所以，此时主要损耗是铁耗、机械损耗和定子铜耗。
相对而言，p ad 和p cu2可以忽略不计。
4、异步电机的气隙比同容量同步电机的大还是小，为什么？（10分）
答：异步电机的气隙比同容量同步电机的要小。
因为异步电机的励磁电流由三相交流电源提供，如果气隙大，则磁导小，产生一定的气隙磁通所需的励磁电流就大。
由于励磁电流基本是无功电流，因此励磁电流大就使电动机的功率因素降低，使电源或电网的无功功率负担增加。
而同步电机的励磁电流由独立的直流电源提供，可以通过调节励磁电流来改变其功率因数的大小和性质。
5、并联在电网上运行的同步电机，从发电机状态变为电动机状态时，其功角θ、电磁转矩T 、电枢电流I 及功率因数cos ψ各会发生怎样的变化？（10分） 答：功角θ和电磁转矩T 先都逐渐减少，减为零后，再随负载增加而反向逐渐增大。
随着θ减少，电枢电流I 和功率因数cos ψ的值也减少。
当θ减至零时，I 的值达到最小，cos ψ=0，即ψ=90。
之后，随着θ反向增大，I 和cos ψ的大小又都增大，但cos ψ符号与原来发电机的相反，即仍为发电机惯例时，有ψ>90，而向电网发出的无功功率的性质（电感性和电容性）未变。
1、一台装有换向极的复励直流发电机，串励绕组与电枢绕组串联，并励绕组并联在电机出线端。
额定值为P N =6kW ，U N =230V ，n N = 1450r/min ，电枢绕组电阻为0.57Ω，串励绕组电阻为0.076Ω，换向极绕组电阻为0.255Ω，并励绕组电阻为177Ω，一对电刷上的电压降为2V 。
额定运行时，铁耗P Fe = 234W ，机械损耗P m =61W ，不计附加损耗。
求该发电机额定运行时的电磁功率、电磁转矩和效率。
解 串励绕组和换向极绕组都与电枢绕组串联，因此电枢绕组回路的总电阻为：
Ω=++=∑901.0255.0076.057.0a r
额定电流、并励绕组电流和额定电枢电流分别为：
A U P I N N N
09.26230
6000=== A R U I f fN N
299.1177
230=== A I I I fN N aN 39.27299.109.26=+=+=
则
V U r I U E b a aN N aN 7.2562901.039.272302=+⨯+=∆++=∑
W I E P aN aN em N 703139.277.256
=⨯=⋅= m N n P P T N e m N e m N N ⋅==Ω=3.4660
2π W p p P P m Fe em N N 7326612347031
1=++=++= %9.81732660001===N
N N P P η 2、一台三相绕线转子异步电机，定、转子绕组均为星形联结，额定电压Un=380V ，当定子施加额定电压、转子绕组开路时，集电环上电压为254V 。
已知定、转子参数为R 1=0.044Ω，R 2=0.027Ω，Ω=24.02δX ，忽略励磁电流，求：
（1）该电机的电压变比k e 和电流变比k i ；
（2）定子施加额定电压、转子堵转时的转子相电流。
解：（1）496.132543380232121===≈==U U U E E k k N U N i e φ
（2）不计励磁电流，用等效电路计算转子相电流I 2。
Ω=⨯=⋅⋅=06043.0027.0496.1222'R k k R i e
Ω=⨯=⋅⋅=5371.024.0496.1222'δδX k k X i e
A
X X R R N U I 7.202)5371.054.0()06043.0044.0()()(1223380
2'212'212'=+++=+++=
δδφ A I k I i 2.3037.202496.12'2=⨯=⋅=
4、一台三相同步发电机，极对数为3，额定转速n1=1000r/min ，定子每相串联匝数N1=125，基波绕组因数kdp1=0.92。
如果每相基波感应电动势为E1=230V ，求每极磁通量Ф1（10分）
解：先由转速求出频率为
50H z 60
1000360n p f 1=⨯=⨯= 再由dp1111k N 44f .4E ⋅⋅⋅=φ可求出
Ф1=0.9009×10-2Wb。