重庆大学 电机学 24三相感应电动机的磁动势和磁场

电机学5.2

三相感应电动机的磁动势和磁场

电气工程学院韩力

2011

本节内容

●空载磁动势和磁场

–主磁通和激磁阻抗

–漏磁通和漏磁电抗

●负载磁动势和磁场

–转子磁动势

–磁动势平衡方程式（转子反应）

空载磁动势和磁场

●空载磁动势：由定子三相对称绕组通入三

相对称电流建立（忽略转子电流）。

●空载磁场：由旋转的空载磁动势建立。

–主磁通：由基波圆形旋转磁动势产生，通过气隙，同时交链定、转子绕组，实现机电能

量转换。

–定子漏磁通：只与定子绕组自身交链，包括槽漏磁通、端部漏磁通和谐波漏磁通等，产

生漏抗压降。

空载磁动势与磁场

·

+X A

·

+Y

B +

·

Z

C n s

n

F m B m αFe

主磁通

·

·槽漏磁通

主磁通和漏磁通

谐波漏磁通

●

产生：由定子绕组中的各次谐波磁动势产生。

●位置：交链定转子绕组●极对数：νp

●转速：n s /ν●

频率：()160

6060f pn n p n p f s s ==?

?? ???==ννννν

m

m Z E ??Φ1m

m Z I E ?

?-=1()m

w m m

m m k N f X jX R Z Λ=+=2

1112π主磁通和激磁阻抗

m

w k N f E Φ=111144.4

σ

σσX E ??Φ()σσσ

σσσπ12

111111*********.4Λ=-=Φ=?

?

w w k N f X X I j E k N f E 定子方：

漏磁通和漏磁电抗

()σ

σσ

σσσπ22

222222222222244.4Λ=-=Φ=?

?

w w k N f X X I j E k N f E 转子方：

电机学

Electric Machinery

三相感应电动机转子磁动势的转速与频率

●定子转速：0（静止不动）

●定子磁动势转速：同步速度n s

●转子机械转速：n （与n s 方向一致）

●定子磁动势相对于转子的转速：Δn ＝n s －n ＝s ×n s ●转子频率：f 2＝pΔn /60＝s ×f 1

●转子磁动势相对于转子的转速：n 2＝60f 2/p ＝Δn ●

转子磁动势相对于定子的转速：Δn ＋n ＝n s

前提：定转子极对数相同。

结论：无论转子的机械转速为多少，定转子磁动势F 1与F 2的

转速相等、转向相同，在空间始终保持相对静止。

Δn

n

n s

相对静止

转子磁动势与气隙磁场

N

S

n s

n

B m

F 2

m

?

Φs

E 2?

s

I 2?

?

=902δ2

ω转子漏抗X 2σ＝0

转子磁动势与气隙磁场

N

S

n s

n

B m

F 2

m

?

Φs

E 2?

s

I 2?

s

2290ψδ+?=2

ω转子漏抗X 2σ> 0

转子磁动势与气隙磁场

e

T n T n 转子磁动势F 2气隙磁场B m

X 2σ= 0

转子磁动势F 2

气隙磁场B m X 2σ> 0

定子方：f 1

转子方：f n s

的内部电磁关系

m

F m ?

Φ1?

E 2?E σ1?

E σ

2?E σ

2?Φσ1?

Φ2

F 2

?

I 1F 1

?

I

的磁动势平衡方程式

2

1F F F +=m ?

111 I N =F ()()

s s t F t f θωθ-=cos ,11111119.02I p k N m F w =2

222

29.02,I p

k N m F w =m

w m I p

k N m F 111

9.02=

电机学

Electric Machinery

磁动势平衡方程式的电流表达式

2221

11w w i k N m k N m k =

令电流比：m

i

I k I I ??

?

=+2

1磁动势平衡：m

I I I ?

??=+21'2

1'?

?

-=I I L 定子电流的负载分量：()L

m m L m I I I 12111,F F F F F +=-+=+=?

?

?

转子反应

电机学

Electric Machinery

s

n 1

F 感应电动机的时-空矢量图

)

(?

Φm B s

n A

B

C

X

Y

Z

a

x

2

F 2

F -2

90ψδ+?=n

m

F 2'?

I 2

'?

-I m I ?

1

?

I