异步电机矢量控制.ppt

13.3 异步电机的电势平衡;1、定子绕组电压平衡方程 ： 各相量正方向均据变压器惯例，则定子和转子的电动势平衡方程式如下：; 设转子的转速为n，气隙旋转磁场与转子的相对速度为n1-n，故转子电动势E2和电流I2的频率为： ;;; 设转子的转速为n，气隙旋转磁场与转子的相对速度为n1-n，故转子电动势E2和电流I2的频率为： ; 因为转子自身以转速n旋转，故转子基波旋转磁动势相对于定子的转速为：; 前已分析，不论转子的实际转速如何，磁势平衡式仍成立; 一、频率折算 前面列出的定、转子电动势平衡方程式，它们的频率不同，而不同频率的物理量所列出的方程式不能联立求解，因此需要对转子电路进行频率折算，使与定子电路有相同频率。 上节已讨论过，转子静止时，定、转子具有相同频率，故等效的转子电路应该是静止不动的。 ; 只要保持频率折算后的转子电流的大小和相位不变，就可保持磁动势平衡不变，从而保持定子电流的大小和相位不变，也就保持了功率和损耗不变。;将上式分子分母同除以s，其值不变。即有：;;(2)式表示频率归算后的等效转子。转子电动势为E2，转子频率为f1，转轴上不输出机械功率，但转子回路的电阻变了。我们把分解为两项：;换言之，可以由静止不动的等效电路中计算出电功率 ;;; 2．当转子转速达到同步速时n＝n1，即s ＝0，则 ;二、电流折算： ; 根据折算前后转子磁势应保持不变为条件，即应满足 F2’ =F2 ;三、电势折算 根据折算前后转子视在功率保持不变为条件，即应满足 故得 ;即应满足 由此可求得折算后的转子电阻 ;由此可求得折算后的转子漏抗 ; 经频率折算后的转子电势、电流和阻抗还应按各自的变比进行绕组折算。现把频率和绕组折算后的基本方程式汇总如下：;; 六、相量图 异步电机的相量图与接有纯电阻负载时的变压器相量图类似。感应电机电阻压降相当于变压器的副边电压，其余部分的画法与变压器相量图的画法相同，如图所示。;简化形等效电路;13. 6 异步电动机的功率和转矩方程式;（3）铁芯损耗PFe;（4）电机旋转时，由轴承摩擦和通风引机的机械损耗,与其相应，转子上有制动性质的机械损耗转矩Tm产生的。;2、功率的传递 当三相感应电动机拖动机械负载稳定运行时，从电网吸收的电功率P1为：;余下的是电磁Pem，再通过电磁感应作用，借助气隙磁场传递到转子。;;;;所以机械功率PΩ可写成;以上两式说明异步电机一项重要关系。 即总机械功率是电磁PM的(1-s)部分，而转子铜耗PCu2也称为转差功率。 总机械功率再扣除机械损耗Pm和附加损耗P△后，是电动机轴上输出的净机械功率。;两个重要关系式;总之，由电网输入到电机的电功率，在扣除电机内部的五项损耗之后，才转变为从轴端输出的机械功率 ，故有功功率平衡式 P1=P2+PCu1+PFe+PCu2+Pm+P△;;解：（1）n1＝1500r/m ，U1＝380V ;;; 二、转矩方程式 : 感应电动机运行时，轴上存在三种转矩 ： （1）电磁转矩T，它是由电磁功率转化而来的。 （2）空载转矩T0，它是由机械损耗 Pm 和附加P△所引起的制动转矩。 （3）负载制动转矩T2，它是转子所拖动的负载反作用于转子的转矩。 在旋转运动时，旋转体的功率等于作用在旋转体上的转矩与它的机械角速度的乘积。 ;在电动机中;三、电磁转矩公式： 为了加深对电磁转矩物理意义的理解，从等效电路给出电磁T公式：;是一个常数;13.7 异步电动机的机械特性;一、三相异步机的机械特性表达式： 由简化等效电路可得转子电流I’ 的大小为;于是电磁转矩;普通三相异步电动机的机械特性曲线形状如图示 在1s0范围，电机处于电动机运行状态 在此范围内有一个Tmax出现：;当s＞1时，电机反转，此时电机在电磁制动状态下运行，是电动机运行Tem-s曲线的延伸。随s??Tem将继续减小。 当s＜0时，正转速度大于同步速度，异步电机处于发电机状态运行,Tem-s曲线形状与电动机状态相似 ;二、最大电磁转矩和过载倍数 1、Tmax 转矩计算公式表达了T=f(s)函数关系，为了求取Tmax对s求导数，并令dT/ds=0. 求得Tmax对应的sm为;式中 + 用于电动机运行 - 用于发电机运行 由公式可见，一般发电机Tmax要稍大些 通常因R1（ x1σ + x’2σ），可略去R1,故得简化公式为;从以上两式可以看出： (1)当电源频率f1和电机参数不变时，最大电磁