电机学第五版课件汤蕴璆编著 第5章4笼型转子的极数和相数
电机学第五版第5章 感应电机
其中
2.负载运行时的磁动势和磁场
图5-13
2.负载运行时的磁动势和磁场
图5-14 三相感应电动机负载时的磁场分布(2p=6)
5.3 三相感应电动机的电压方程和等效电路
1.电压方程 2.等效电路
1.电压方程
定子电压方程
转子电压方程 转子感应电势 转差率S=1时 因此 转子漏抗 转子电压方程 或
2.负载运行时的磁动势和磁场
图5-12表示三相绕线型转子的转子磁动势的空间相位
图5-12 a) =0 c) ≠0
b) d)
=0 ≠0
2.负载运行时的磁动势和磁场
转子反应 负载时转子磁动势的基波对气隙磁场的影响，称为转子反应。转子 反应有两个作用： （1）使气隙磁场的大小和空间相位发生变化，从而引起定子感应电 动势和定子电流发生变化。
电机学
第五章 感应电机
主编
第5章 感应电机
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 三相感应电机的结构和运行状态 三相感应电动机的磁动势和磁场 三相感应电动机的电压方程和等效电路 感应电动机的功率方程和转矩方程 笼型转子的极数、相数和参数的归算 感应电动机参数的测定 感应电动机的转矩-转差率曲线 感应电动机的工作特性 感应电动机的起动，深槽和双笼电动机
消耗于定子绕组的电阻而变成铜耗：
消耗于定子铁心变为铁耗：
从定子通过气隙传送到转子的电磁功率：
1.功率方程，电磁功率和转换功率
图5-22 由T形等效电路导出感应电动机的功率方程
1.功率方程，电磁功率和转换功率
功率方程为：
转差功率
其中
2.转矩方程和电磁转矩
转矩方程
电磁转矩
2.转矩方程和电磁转矩
44709《电机学(第5版)》汤蕴璆(试卷2套)
试卷一一、选择和填空题1.原动机拖动直流并励发电机空载运行，正转时能够建立起稳定的端电压，则反转时（）。
a.能够建立起与正转时极性相反的稳定端电压；b.能够建立起与正转时极性相同的稳定端电压；c.不能建立起稳定的端电压。
2.一台正向旋转的直流并励发电机接在直流电网上运行，若撤掉原动机，则发电机将（）。
a.停转；b. 作为电动机反向运转；c. 作为电动机正向运转。
3.起动直流电动机时，电枢回路的起动电阻应调到阻值_______(选填：a.最大；b.最小)的位置；励磁回路的调节电阻应调到阻值_________(选填：a.最大；b.最小)的位置。
4.变压器负载运行时，若增大负载电流，则变压器的铁耗将________(a. 减小；b.不变；c.增大)；变压器的铜耗将_________(a. 减小；b.不变；c.增大)。
5.假定某台变压器的额定电压、额定频率和铁心结构已经不可变更，今测试发现其铁心过饱和，为了减小饱和程度。
应该（）。
a.减少一次侧绕组匝数；b. 减少二次侧绕组匝数；c. 增大一次侧绕组匝数；d. 增大二次侧绕组匝数；e. a或者b;f. c或者d 。
6.异步电机作发电机运行时，转差率S的范围为_________________；作制动运行时，异步电机转差率S的范围为_________________。
7.三相单层交流同心式绕组，总槽数24，极数2p＝2 <![endif]-->，其分布系数为_________；短距系数为_________。
8.某台Y接法的交流电机的定子对称三相绕组，当电机运行时有一相绕组断线，则此时的基波磁势性质是（）。
a.圆形旋转磁势；b. 脉振磁势；c. 椭圆形旋转磁势。
9. 与容量相当的鼠笼转子异步电动机相比较，绕线转子异步电动机的优势在于( )。
a. 工艺简单，成本低；b. 坚固耐用，维护方便；c. 可以给转子绕组中串入调节电阻，改善起动和调速性能。
10. 某台隐极转子同步发电机，其同步电抗每相值1s X =Ω，如果接每相阻抗为(13)L Z j =-Ω的三相对称负载，则电枢反应的性质为（ ）。
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第5章6感应电动机的运行特性
Te＝f（s）→ n＝f（Te）
稳定运行条件：
dT e dn dT L dn
n ns
TL
Te
11
感应电动机的稳定运行区 域：从同步点到最大电磁 转矩一段(0<s<sm)。
不稳定 运行区 Te O
电机学
机械特性
12
例5-4
电机学
感应电动机的工作特性
前提条件
U1＝U1N，f1＝fN
n＝f(P2)
2 1
2
压、频率、绕组参 数、转差率有关。
当电压、频率、
m 1 pU Te
2
R '2 s
绕组参数为常数时， 电磁转矩仅与转差 率有关。
R '2 2 f1 R1 c X 1 cX ' 2 s
2
Te＝f(s)
4
电机学
T max 1 . 6 85 % T N 1 . 156 T N T N
15
工作特性
转速特性：n＝f(P2) 定子电流特性：I1＝f(P2) 功率因数特性：cosφ1＝f(P2)
电磁转矩特性：Te＝f(P2)
效率特性：η＝f(P2)
I10 T0 O P2
13
电机学
感应电动机的主要性能指标
额定效率ηN（76%～94%）
额定功率因数cosφN（0.75～0.92）
电机学
感应电动机的 转矩-转差率特性
Te
U1 R”2 U”1 U1>U’1>U’’1 U’1
Tmax
Te
R’2 R2
s
1
Tmax∝U1
电机学第五版课件汤蕴璆编著 第5章7感应电动机的起动和调速
调速方法
– – –
制动方法
–
3
电机学
感应电动机的起动方法
笼型感应电动机的起动
–
–
–
直接起动 Y-D降压起动 自耦变压器降压起动 转子回路串电阻器起动
绕线型感应电动机的起动
–
4
改善起动性能的其它方法
电机学
感应电动机 起动的基本要求
起动转矩倍数要大
–
kst＝Tst /TN
↗
起动电流倍数要小
9
电机学
笼型感应电动机 的自耦变压器降压起动
操作：感应电动机的定子绕组，在起 动时通过自耦变压器与电源相连。
优点：降压灵活，不受绕组连接方式 的限制。
缺点：需专用自耦变压器，设备复杂、 价格高。
10
电机学
笼型感应电动机 的自耦变压器降压起动
A C B
I st (自耦 I st ( 直接 T st (自耦 T st ( 直接
O
Te
22
电机学
感应电动机的变频调速 ▲恒功率调速(从fN往上调)
保持 U 1 C
m
1 / f 1， T m ax 1 / f 1
I cos m 2 C
2
n
2 f1
n s3 ns2 n s1
Pe T e s C T C T I 2 cos 2
2
2
p
作业
习题 5-4、5-6、5-11、5-14、 5-15、5-17、5-21
本章结束！
33
f1
sf1
绕线型感 应电动机 交 -交 变频器
28
电机学第五篇课件_异步电机共86页
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
电机学第五版课后答案解析_(汤蕴璆)
第一章 磁路 电机学 1-1磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的1-2铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁畴间相互摩擦引起的损耗。
经验公式V fB C p nmh h =。
与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关；涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡流），通过电阻产生的损耗。
经验公式G B f C p mFe h 23.1≈。
与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。
1-3图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000，铁心厚度为0.025m （铁心由0.35mm 的DR320硅钢片叠成）， 叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为0.93，不计漏磁，试计算：(1) 中间心柱的磁通为4105.7-⨯Wb ，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流；(2) 考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。
解： 磁路左右对称∴可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况:铁心、气隙截面2422109.293.01025.1025.0m m A A --⨯=⨯⨯⨯==δ(考虑边缘效应时，通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度；气隙截面可以不乘系数) 气隙长度m l 41052-⨯==δδ铁心长度铁心、气隙中的磁感应强度(1) 不计铁心中的磁位降：磁势A A l H F F I500105100.146=⨯⋅⨯=⋅==-δδδ(2)考虑铁心中的磁位降：铁心磁位降A A l H F Fe 15.871045.127002=⨯⨯=⋅=- A A A F F F Fe I15.58715.87500=+=+=δ1-4图示铁心线圈，线圈A 为100匝，通入电流1.5A ，线圈B为50匝，通入电流1A ，铁心截面积均匀，求PQ 两点间的磁位降。
电机学第五版课后答案汤蕴
第一章 磁路 电机学1-1 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的导磁1-2 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁畴间相互摩擦引起的损耗。
经验公式V fB C p nmh h =。
与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积与磁化强度有关； 涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡流），通过电阻产生的损耗。
经验公式G B f C p mFe h 23.1≈。
与材料的铁心损耗系数、频率、磁通与铁心重量有关。
1-3 图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000，铁心厚度为0.025m （铁心由0.35mm 的DR320硅钢片叠成）， 叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为0.93，不计漏磁，试计算：(1) 中间心柱的磁通为4105.7-⨯Wb ，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流；(2) 考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。
解： 磁路左右对称∴可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况:铁心、气隙截面2422109.293.01025.1025.0m m A A --⨯=⨯⨯⨯==δ (考虑边缘效应时，通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度；气隙截面可以不乘系数)气隙长度m l 41052-⨯==δδ(1) 不计铁心中的磁位降：磁势A A l H F F I 500105100.146=⨯⋅⨯=⋅==-δδδ (2) 考虑铁心中的磁位降：铁心磁位降A A l H F Fe 15.871045.127002=⨯⨯=⋅=- A A A F F F Fe I 15.58715.87500=+=+=δ1-4 图示铁心线圈，线圈A 为100匝，通入电流1.5A ，线圈B 为50匝，通入电流1A ，铁心截面积均匀，求PQ 两点间的磁位降。
解：由题意可知，材料的磁阻与长度成正比，设PQ 段的磁阻为1-5 图示铸钢铁心，尺寸为左边线圈通入电流产生磁动势1500A 。
《电机学》教案 第五章
第五章异步电机感应电动机优点：结构简单、运行可靠、效率高、制造容易、成本低。
感应电动机缺点：不能平滑调速、调速范围窄、降低电网功率因数（对电网来讲是感性负载）。
5．1异步电机的基本类型和基本结构基本类型：单相鼠笼式异步电机；三相鼠笼式异步电机；三相绕线式异步电机异步电机主要结构包括：静止的定子，旋转的转子，气隙。
基本类型中就是指转子的结构形式。
1．定子------定子铁心、定子三相或单相绕组、机座2．转子-----转子铁心、转子绕线或鼠笼绕组、轴3．气隙---0.2mm~1.5mm因为磁势大部分都消耗在气隙上，气隙小则电机的空载磁化电流就小，功率因数高。
考虑到机械的原因，气隙又不能太小。
5．2异步电机的基本工作原理1．电动机状态（0< n < n1, 0< s <1 ）p214图(1)定子三相对称绕组通入三相对称电流，产生同步转速旋转的气隙磁场。
(2)转子导体运动（相对磁场，磁场转速快）切割磁力线，产生感应电动势，进而产生电流。
电流与气隙磁场的相互作用产生与转子转向相同的拖动转矩。
(3) 电机从电网吸收电功率，经过气隙的耦合作用从轴上输出机械功率。
2．发电机状态 （ n > n 1 , s<0 ） （1） 原动机拖动转子以n(>n 1)转速旋转。
(2) 转子导体运动（相对磁场，磁场转速慢）切割磁力线，产生感应电动势，进而产生电流。
电流与气隙磁场的相互作用产生与转子转向相反的制动转矩。
(3) 电机从轴上吸收机械功率，经过气隙耦合再向电网输出电功率。
3．电磁制动状态 ( n<0 , s>1)转子逆着磁场方向旋转，此时电机既从电网吸收电功率又从轴上吸收机械功率，它们都消耗在电机内部变成损耗。
5．3异步电动机的额定值额定功率：电机轴上输出的机械功率W , kW 额定电压：定子绕组线电压V 额定电流：定子绕组线电流A 额定频率：电网频率即工频50H Z额定转速：额定工况下的转子转速r/min另外有：额定运行时的效率N η 和额定运行时的功率因数N ϕcos 关系式：N N N N N I U P ϕηcos 3=定子三相绕组Y接时 N N N N U U I I φφ3== ；定子绕组Δ接时N N NN U U I I φφ==35．4转子静止时的异步电机 5.4.1 转子绕组开路定子三相绕组中依次通入三相电流C B A I I I 0.0.0.,,（对称，互差1200, p216 Fig.5.9）。
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定子相数：m1
转子相数：m2 m1与m2，可以相等，也可 以不相等。
4
电机学
绕线型与笼型感应电机
定子铁心与定子绕组相同， 仅仅是转子部分不同。
5
电机学
绕线型转子
绕线型转子通过滑环（集 电环）把三相绕组引出。
转子绕组通过适当连接， 使其极数与定子极数一样。
6
电机学
笼型转子
笼型转子
7
电机学
相数：m2＝Q2 /p。 匝数：N2＝1/2。 绕组：kp2＝1，kd2＝1，kw2＝1。
S
N
9
电机学
笼型转子参数的归算
归算思路：
1.
将端环参数归算为导条参数；
2.
将转子绕组参数归算到定子方。
10
电机学
笼型转子参数的归算
导条 端环
端环→导条
端环参数：RR、XR
导条参数： RB、XB
11
电机学 5.5
笼型转子的极数、 相数和参数归算
电机学
本节内容
电机的极数问题
2
电机的相数问题
绕线型转子 笼型转子 笼型转子参数的归算
电机学
电机的极数问题
定子极对数：p1
转子极对数：p2
p1 ＝ p2 ，是所有旋转电机产 生恒定电磁转矩、正常运行 的必要条件。
3
电机学
电机的相数问题
电机学
笼型转子参数的归算
导条 端环
p 360 相位差： 2 Q2 RR XR R' R ，X 'R 2 2 2 2 4 sin 4 sin 2 2
12
R2 RB 2 R'R X 2 X B 2 X 'R
电机学
笼型转子参数的归算
m1 N1k w1 m1 N1k w1 2 pm1 N1k w1 电流比： ki m2 N 2 k w 2 Q2 1 1 Q2 p 2 R'2 ke ki R2 N1kw1 N1kw1 电压比： ke 2 N1kw1 X 'N k k X 1 k 2 e i 2 w2 1 2 2 2 2 4 pm1 N1k w1 m1 N1k w1 阻抗比： ke ki m2 N 2 k w 2 Q2
13
笼型转子的极数
笼型转子的极 数自动与定子 极数相匹配。 F2 2极
ns
I2
Bm
2极 ns
E2
·······
+ + + + + + +
90° ψ2
8
电机学
笼型转子
特点：所有导条在两头被端环短
导条
端环
路，整个结构对称。
Q2：转子导条数或槽数。 极对数：自动与定子磁场的极对
数相匹配，p2＝p1＝p。