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1、4.4 三相异步电动机的负载运行 4.4.1 负载运行时的电磁关系 负载运行时，电动机将以低于同步转速n1的 速度n旋转，其转向仍与气隙旋转磁场的转向相 同。因此气隙磁场与转子的相对转速为 ，n也就是气隙旋转磁场切割转子绕组的速度， 于是在转子绕组中就感应出电动势，产生电流， 其频率为 （4-8） 三相异步电动机的负载运行（续1） 负载运行时，除了定子电流 产生一个定子磁动势 F1外，转子电流 还产生转子磁动势F2，它的磁极对数 与定子的磁极对数始终是相同的，而总的气隙磁动势则 是F1与F2的合成。转子磁动势相对转子的旋转速度 为 ，若定子旋转磁场为顺时针方向，由 于 ，因此感应而形成的转子电
2、动势或电流的相序 也必然按顺时针方向排列。由于合成磁动势的转向决定 于绕组中电流的相序，所以转子合成磁动势F2的转向与 定子磁动势F1的转向相同，也为顺时针方向，于是转子 磁动势F2在空间的（即相对于定子）的旋转速度为 （4-9） 即等于定子磁动势F1在空间的旋转速度，也就是说 ，无论异步电动机的转速如何变化，定、转子磁动势总 是相对静止的。 三相异步电动机的负载运行（续2） 4.4.2 转子绕组各电磁量特点 当三相异步电动机负载运行时，由于轴上机 械负载转矩的增加，原空载时的电磁转矩无法平 衡负载转矩，电动机开始降速，磁场与转子之间 的相对运动速度加大，转子感应电动势增加，转 子电流和电磁转
3、矩增加，当电磁转矩增加到与负 载转矩和空载制动转矩相平衡时，电动机就以低 于空载时的转速而稳定运行。由此可见，当负载 转矩改变时，转子转速n或转差率s随之变化，而 s的变化引起了电动机内部许多物理量的变化。 转子绕组各电磁量特点（续1） （1）转子绕组感应电动势及电流的频率为 即转子电动势的频率f2与转差率s成正比，所 以转子电路和变压器的二次绕组电路具有不同的 特点。 （2）转子旋转时转子绕组的电动势E2s （4-10） 上式表明，转子电动势大小与转差率成正比 。当转子不动时，s =1，E2s=E2，转子电动势达 到最大，即转子静止时的电动势；当转子转动时 ，E2s随s的减小而减小。E2为转
4、子电动势的最大 值（也称堵转电动势）。 转子绕组各电磁量特点（续2） （3）转子电抗X2s （4-11） 式中 L2转子绕组的每相漏电感 X2转子静止时的每相漏电抗， 上式表明转子电抗的大小与转差率成正比，当转子不动时，s 1，X2s=X2，转子电抗达到最大即转子静止时的电抗X2。当转子 转动时X2s随s的减小而减小。 （4）转子电流I2s 由于转子电动势和转子漏抗都随s而变，并考虑转子绕组电阻 R2，故转子电流I2s也与s有关，即 （4-12） 上式说明转子电流随s的增大而增大，当电动机启动瞬间，s=1 为最大，转子电流也为最大；当转子旋转时，s减小，转子电流 也随之减小。 转子绕组各电磁量
5、特点（续3） （5）转子电路的功率因数 由于转子每相绕组都有电阻和电抗是一感性 电路。转子电流滞后于转子电动势2角度，其功 率因数为 （4-13） 上式说明转子功率因数随s的增大而减小。 必须注意 只是转子的功率因数，若把整个 电动机作为电网的负载来看，其功率因数指的是 定子功率因数，二者是不同的。 4.4.3 磁动势平衡方程 当异步电动机空载运行时，主磁通是由定子绕组的空载磁动 势单独产生的；异步电动机负载运行时，气隙中的合成旋转磁场 的主磁通，是由定子绕组磁动势和转子绕组磁动势共同产生的， 这一点和变压器相似。由电磁关系可知，定转子磁动势在空间相 对静止，因此可以合并为一个合成磁动势，即
6、（4-14） 式中F0称励磁磁动势，它产生气隙中的旋转磁场。该式称为 异步电动机的磁动势平衡方程式，它也可以写成 （4-15） 可以认为定子电流建立的磁动势有两个分量：一个是励磁分 量F0用来产生主磁通；另一个是负载分量（-F2）用来抵消转子 磁动势的去磁作用，以保证主磁通基本不变。这就是异步电动机 的磁动势平衡关系，使电路上无直接联系的定、转子电流有了关 联，定子电流随转子负载转矩的变化而变化。 4.4.4 电压平衡方程式 根据前面的分析，异步电动机负载时的定、转子电路与变压器一、二次绕 组不同的是：转子电路的频率为f2且转子电路自成闭路，对外输出电压为零， 如图4.13所示。 由以上电路图可列出定子电路的电动势平衡方程式 （4-16） 转子电路的电动势平衡方程式 （4-17） 式中 z2s为转子绕组在转差率为S时的漏阻抗z2sR2j X2s 图4.13 异步电动机的定、转子电路