异步电动机稳态等效电路
异步电机等效电路的简化(精)
2 Xm 2 Rk R1 R2 (Xm X2 ) 2 R2
X k X 1
X m R X X 2 X m 2 2 2 (Xm X2 ) 2 R2
2 2
（ 1 ）对于一般电机， X1＝X 2
利用空载 X 0 X m X 1 试验 X m X 0 X 1
P 1 P 2 pcu1 pFe pcu 2 pmec pad 0 P2 p
cu1
p p
pFe pcu2 pmec pad 0
第五章 异步电机 23
《电机学》
※ 功率流程图
P1
Pem pCu2 pad pmec
P2
pCu1
pFe1
※异步电动机的功率平衡方程：
2 P0 pCu1 P0 m1I 0 R1 pFe
《电机学》
第五章 异步电机
12
4、参数计算
Z0
U 0 I 0
空载时的额定相 电压及相电流
p0 R0 m1 I 02
X 0 Z 02 R02
电动机空载，转子支路近似开路
X 0 X m X 1 X m X 0 X 1
pm1 N1k N 1 cos 2 CM m I 2 cos 2 Tem m I2 2
异步电机
转矩系数：
(电机结构参数所决定的常数)
《电机学》
第五章 异步电机
33
pm1 N1k N 1 cos 2 CM m I 2 cos 2 Tem m I2 2
pCu 2 sPem
or
Pmec Pem
1 s R2 s 1 s R2 s
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。
第5章基于稳态模型的异步电动机调速系统ppt课件
异步电动机由额 定电压、额定频 率供电，且无外 加电阻和电抗时 的机械特性方程 式，称作固有特 性或自然特性。
5.1.2异步电动机的调速方法与气隙磁通
异步电动机的调速方法 所谓调速，就是人为地改变机械特性
的参数，使电动机的稳定工作点偏离固有 特性，工作在人为机械特性上，以达到调 速的目的。
异步电动机的调速方法
• 交流拖动控制系统的应用领域
主要有三个方面：
一般性能的节能调速和按工艺要求调速 高性能的交流调速系统和伺服系统 特大容量、极高转速的交流调速
• 交流拖动控制系统的应用领域
1. 一般性能的节能调速
在过去大量的所谓“不变速交流拖动” 中，风机、水泵等通用机械的容量几乎占 工业电力拖动总容量的一半以上，其中有 不少场合并不是不需要调速，只是因为过 去的交流拖动本身不能调速，不得不依赖 挡板和阀门来调节送风和供水的流量，因 而把许多电能白白地浪费了。
2
异步电动机的机械特性
异步电动机传递的电磁功率
PM
3I
'2 r
Rr'
s
机械同步角速度
m1
1
np
异步电动机的机械特性
异步电动机的电磁转矩（机械特性方程式 ）
Te
PM
m1
3np
1
I
'2 r
Rr' s
3n
pU
2 s
Rr'
/
s
1
Rs
Rr' s
2
12
Lls L'lr
2
3n
pU
2 s
系统 第8章 同步电动机调速系统
电力拖动自动控制系统
第5章
异步电动机调压调速系统
（5-4）
Tema x 21Rs
3npUs2 Rs212(LlsL'lr)2
（5-5）
由图5-4可见，带恒转矩负载工作时， 普通笼型异步电机变电压时的稳定工作点 为 A、B、C，转差率 s 的变化范围不超 过 0 ~ sm ，调速范围有限。如果带风机类 负载运行，则工作点为D、E、F，调速范 围可以大一些。
U TVC——双向晶闸管交流调压器
n2
A A’ 闭环变压调速系统的近似动态结构图
’’ 现代带电流闭环的电子控制软起动器可以限制起动电流并保持恒值，直到转速升高后电流自动衰减下来（图5-12中曲线c），起动时间
也短于一级降压起动。
U 根采变据用化图 普 时5通静-6异差a所步率示电很的机大原的（理变见图电图，压5-5可调）以速，画时开，出环调静控速态制范结很围构难很图解窄，决，如这采图个5用矛-7高所盾转示。子。电阻的力矩电机可以增大*n调3速范围，但机械特性又变软，因而当负载
为此，对于恒转矩性质的负载，要求调 速范围大于D=2时，往往采用带转速反馈 的闭环控制系统（见图5-6a）。
1. 系统组成
~
+
U*n +
GT ASR Uc
Un
M 3~
n
T-G-
a)原理图
图5-6 带转速负反馈闭环控制的交流变压调速系统
2. 系统静特性 异步电机近似的传递函数
由图5-4可见，带恒转矩负载工作时，普通笼型异步电机变电压时的稳定工作点为 A、B、C，转差率 s 的变化范围不超过 0 ~ sm ，
ua VT2
a)
ub
VT3
uc
Ua0 a
b 0
c 负载
•型接法
ia ua b) ub
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。
异步电动机机的稳态模型
空载运行时，激磁磁势全部由定子磁势 F1=Fm
提供，即：
负载运行时，转子绕组中有电流I2 流过，产生一个同 步旋转磁势F2，为了保持Fm不变，定子磁势F1除了提 供激磁磁势Fm外，还必须抵消转子磁势F2的影响，即：
异步电动机的磁势平衡方程：
F1 F1 F Fm ( F2 ) Fm
n2+n=sn1+(1-s)n1=n1 结论：转子绕组的磁势与定子绕组的磁势转速相同， 在空间相对静止。
（3）磁势平衡方程式 激磁电流 和激磁磁势
产生主磁通 所需要的电流称为激磁电流 对应的磁势称为激磁磁势：
；
激磁磁势近似不变
由电势方程式： ；电源电压不变，阻抗压降很小，电势近似不变； 由公式： ， 近似不变； 可见，激磁磁势和激磁电流几乎不变。
5
符号表
转子侧折算到定子侧
I'2 Ψ'2 E'2 Ф'2σ Ψ'2σ E'2σ Rm Lm1 Lm Xm Im Fm
（一） 异步电动机的工作原理 （二） 异步电动机的等效电路 （三） 异步电动机的功率平衡和转矩平衡关系 （四） 异步电动机的电磁转矩和机械特性 （五） 异步电动机工作特性分析(略)
转子绕组中感应电势的频率：
转子感应电势的有效值
注意转子不动时（s=1)时的感应电势与转子旋转时感应电势的关系。
转子绕组的阻抗
由于转子绕组是闭合的，所以有转子电流流过。同样 会产生漏磁电抗压降。 漏抗公式： 漏抗也与转差率正比。转速越高，漏抗越小。
基于稳态模型的异步电动机调速系统 作业
2
( 1 L lr
)2
I r
0 .5 2 (50 2 0 .007 ) 2 16 .3164 0 .04
207.0873V
作业
5-3 (2)
m
4.44
Eg f1N s k Ns
207.0873
4.44 50 125 0.92
0.0081Wb
(3) 忽略定子漏阻抗时，定子每相感应电动势约等于电机每 相相电压，计算方便但磁通误差较大；
0.0084Wb
作业
5-4 (2)
额定负载时 Ir Is I1N 16.3164A
Er
U
s
Rr s
(Rs
Rr s
)2
12 (Lls
Llr
)2
220 0.5
0.04
(0.35 0.5 )2 (50 2 )2 (0.006 0.007)2
0.04
203.9545V
作业
5-4 (2)
额定负载时 Ir Is I1N 16.3164A
0.0086Wb
作业
5-3 (2) 理想空载时转差率：s 0
相当于转子侧开路，异步电动机等
EgUsIs
Rs2
L 2 2
1 ls
效电路图可改变为：
或
Eg
Rs2
Us
12(Lls
Lm)2
1Lm
2205020.26
0.352 (502)2 (0.0060.007)2
214.82V
m
4.44
Eg f1N s k Ns
随着负载增加，相电流增加大，漏阻抗上的压降增加每 相感应电动势与相电压的差值增加，误差增大需要考虑 定子漏阻抗上压降的影响。
异步电动机等效电路_理论说明
异步电动机等效电路理论说明1. 引言1.1 概述异步电动机作为一种常见的电动机类型，在现代工业生产中扮演着重要的角色。
它被广泛应用于各个领域，如制造业、交通运输、能源等，其高效率和可靠性使其成为首选设备之一。
理解异步电动机的基本原理以及建立有效的等效电路模型对于设计、控制和故障诊断都具有重要意义。
1.2 文章结构本文将对异步电动机的等效电路进行深入研究，并介绍建立等效电路模型的方法和理论。
首先，我们将简要介绍异步电动机的基本原理，包括其工作原理、特点和应用领域。
然后，我们将详细讨论等效电路建模方法和参数确定方法，并说明定子绕组等效参数计算的意义。
接下来，通过具体案例研究，我们将分析和探讨等效电路在启动过程中、负载变化时以及故障诊断中的应用。
最后，在结论部分总结主要研究成果，并指出存在问题及未来改进方向与研究方向。
1.3 目的本文旨在提供关于异步电动机等效电路的理论说明，探讨建立等效电路模型的方法和参数确定方法，并应用实例分析其在启动、负载变化和故障诊断中的应用。
通过本文的阐述，读者将能够深入了解异步电动机的工作原理和特点，并学习到建立有效等效电路模型的重要性以及其在工程实践中的应用价值。
2. 异步电动机的基本原理:2.1 三相异步电动机简介:三相异步电动机是一种常见的交流电动机，通常由定子和转子两部分组成。
其特点在于定子绕组与AC电源产生旋转磁场，而转子则通过感应来产生运动。
这种类型的电动机广泛应用于各种领域，包括工业、农业和住宅等。
2.2 异步电动机的工作原理:异步电动机的工作基于“感应”现象。
当三相交流电源通过定子绕组时，会在定子上产生一个旋转磁场。
这个磁场会切割到转子导体中，并在导体中引起感应电流。
根据楞次定律，这个感应电流会形成一个反向磁场，与定子旋转磁场互相作用。
这个互相作用导致了转子开始旋转，并因为变化的磁场而保持运动。
由于存在滑差（即旋转速度不同造成的差异），异步电动机无法实现同步运行。
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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。