第3章3.1

异步电机

三相异步电动机的空载运行

3.2.1

空载运行时的主磁通和漏磁通

3.2.23.2.3 3.2.4

空载电流和空载磁动势电磁关系 空载运行时的电动势平衡方程

3.2 三相异步电动机的空载运行

3.2.1 空载运行时的主磁通和漏磁通空载运行时，轴上没带机械负载，转子转速 n n1 同步转速，

转子与定子磁场几乎无相对运行，于是转子感应电动势 E 2 0转子电流 I 2 0 ,转子磁动势 F 2 0

,

。

此时气隙磁场只由定子空载磁动势产生。空载时的定子电流 I 0

即为励磁电流，且基本为一无功性质电流。根据磁通路径和性质不同，异步电动机磁通可分为主磁通和漏 磁通。 1、主磁通 m 主磁能同时交链定、转子绕组，在定、转子绕组中产生感应电动势， 并在闭合的转子绕组中产生感应电流。转子截流导体与定子磁场相互作 用产生电磁转矩，从而将定子绕组输入的电能转化为电动机轴上输

3.2 三相异步电动机的空载运行 出的机械能。因此，主磁通是实现异步电动机机电能量转换的关键。

主磁通和槽漏磁通

端部漏磁通

2、定子漏磁通 仅与定子绕组交链，只在定子绕组中产生漏电动势，故不能起能量 转换的媒介作用，只能起电压降的作用。

3.2.2 空载电流和空载磁动势

有功分量 I 0 r

空载电流 I 0 (励磁电流)

I 0 I 0r I 0h

用来供给空载损耗，包括空载 时的定子铜损耗、定子铁芯损 耗和机械损耗 用来产生气隙磁场，也称磁化 电流，它是空载电流的主要部 分

无功分量I 0 h

三相空载电流所产生的合成磁动势的基波分量的幅值为：

I 0 N1 F0 1.35 k w1 p它以同步转速 n1 旋转。

3.2 三相异步电动机的空载运行

3.2.3 电磁关系异步电动机空载运行时的电磁关系如下：

U1

·

I0

·

F0 = I 0 N 1

· ·

& m &σ 1

& E1 & E2 &σ E1I 0 r1

·

3.2 三相异步电动机的空载运行

3.2.4 空载运行时的电动势平衡方程1、感应电动势

1)定子绕组电动势 E 1

E1 j 4.44kw1 N1 f1 m与变压器分析相似，感应电动势 E 1 可以用励磁电流 I 0 在电 动机的励磁阻抗m 上的电压降来表示，即 Z

E1 I 0 (rm jxm ) I 0 Z m

3.2 三相异步电动机的空载运行 2)定子漏电动势 E 1 与变压器一样，漏电动势可以用空载电流在漏抗上的电压降 来表示

E 1 j I 0 x1

2、空载时电动势平衡关系与等值电路 电动机空载时每相的定子电动势平衡方程式为

U 1 E 1 E 1 I 0 r1 E 1 I 0 (r1 jx1 ) E 1 I 0 Z1由于 Z1 很小，为了简化分析，可以忽略。因而近似地认 为

U 1 E1

U 1 E1 4.44kw1 N1 f1 m

3.2 三相异步电动机的空载运行 于是电动机每极主磁通为

U1 m 4.44 k w1 N1 f1对于一定的异步电动机， w1 、N1 均为常数，当频率 f1 一定时，主 k 磁通 m 与电源电压 U 1 近似成正比，如外施电压不变，主磁通 m 也 基本不变，这和变压器的情况相同。

感应电动机空载时的等效电路：

3.2 三相异步电动机的空载运行

小结:(1)空载运行时，电动机输出机械功率P2=0,吸收少量有功功 率，满足电动机损耗。 (2)主磁通大小由电源电压、电源频率和定子线圈匝数决定， 与磁路所用的材质及几何尺寸基本无关。 (3)空载电流I0是建立旋转磁场的感性无功电流，cosφ0<0.2。 (4)与变压器相比，异步电动机存在气隙，磁阻较大，I0较 大，漏抗较大。

3.2 三相异步电动机的空载运行

思考题： 异步电动机的气隙为什么要尽可能地小？它与同容量变压 器相比，为什么空载电流较大？ 答：异步电动机气隙小的目的是为了减小其励磁电流(空载电 流),从而提高电动机功率因数。因异步电动机的励磁电流是 由电网供给的，故气隙越小，电网供给的励磁电流就小。而励 磁电流又属于感性无功性质，故减小励磁电流，相应就能提高 电机的功率因数。 由于异步电动机主磁通磁路中有两个气隙，而变压器是 纯铁心磁路，故异步电动机主磁通磁路的磁阻远较变压器大， 故其空载电流远较变压器大。