理论教育 转子的电流、磁场与电磁转矩分析

转子的电流、磁场与电磁转矩分析

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:本节的中心内容就是要说明cosφ2对电磁转矩的影响。转子电流i2所产生的磁场轴线与主磁场平行,而方向正好相反。这就是说,转子电流的磁动势具有完全的去磁效应。左、右两侧的笼条所受到的电磁力正好相等而相反,故合成的电磁转矩为0,如图1-16c所示。其中,3号、4号和7号、8号条的电磁力形成的电磁转矩的方向均相同。而1号和5号条由于受力方向与转轴在同一平面内,不能形成电磁转矩。

转子的电流、磁场与电磁转矩分析

任何绕组都有电感,笼型转子的短路绕组也不例外。所以,每根笼条内的电流都将在时间上滞后于电动势。就是说,其功率因数cosφ2<1。本节的中心内容就是要说明cosφ2对电磁转矩的影响。

1.cosφ2=1,φ2=0

(1)转子电流i2与电动势e2同相(见图1-15a),则所有笼条内,i2的方向都和e2相同,如图1-15b和c所示。图中,导体截面外侧所画的是e2的方向,导体截面内所示则是i2的方向。

(2)电流i2也要产生磁场,其磁力线如图1-15c中虚线所示。由图可知,其轴线和主磁场轴线之间是互相垂直的。设两个磁场轴线间的夹角为ψ,则ψ与功率因数角φ2之间存在如下关系:

ψ=π/2+φ2

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图1-15 cosφ2=1时的情形

a)时间曲线 b)i2的空间分布 c)实际转子

(3)所有的笼条上受到的电磁力(i2与主磁场相互作用的结果)形成的电磁转矩的方向都相同,所以这种情形下的合成电磁转矩是最大的。

2.cosφ2=0,φ2=π/2

(1)i2在时间上比e2滞后π/2(1/4周期),如图1-16a所示。根据前述的各笼条的空间位置与时间轴的对应关系,可以得到电流i2的空间分布情况。

1号条的情况与时间t1的状态对应,e2=0,i2为负振幅值。

2号条的情形与时间t2的状态对应,e2为正值,i2为负值。

3号条的情形与时间t3的状态对应,e2为正振幅值,i2=0。

依此类推,得i2的空间分布情形,如图1-16b所示。

(2)转子电流i2所产生的磁场轴线与主磁场平行,而方向正好相反(ψ=π/2+π/2=π)。这就是说,转子电流的磁动势具有完全的去磁效应。

(3)左、右两侧的笼条所受到的电磁力正好相等而相反,故合成的电磁转矩为0,如图1-16c所示。

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图1-16 cosφ2=0时的情形

a)时间曲线 b)空间分布 c)实际转子(www.daowen.com)

3.0<cosφ2<1,π/2>φ2>0

(1)i2e2滞后φ2(π/2>φ2>0),如图1-17a所示。

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图1-17 0<cosφ2<1时的情形

a)时间曲线 b)空间分布 c)实际转子

i2的分布情况如下:

1号条内,e2=0,i2为负值。

2号条内,e2为正值,i2=0。

3号条内,e2为正振幅值,i2为正值。

依次类推,如图1-17b所示。

(2)i2的磁场轴线与主磁场轴线间成(ψ=π/2+φ2)角。

(3)各笼条所受电磁力的情形如图1-17c所示。其中,3号、4号和7号、8号条的电磁力形成的电磁转矩的方向均相同。而1号和5号条由于受力方向与转轴在同一平面内,不能形成电磁转矩。综合起来,则合成转矩既不为0,也非最大。

在这里,i2的磁场可以分解成两个互相垂直的分量(为简便起见,i2的磁场用I2表示):

1)有功分量I2cosφ2:其轴线和主磁场的轴线垂直,它和主磁场相互作用,产生电磁转矩;

2)无功分量I2sinφ2:其轴线和主磁场的轴线平行,但方向和主磁场相反,对主磁场起去磁作用。

所以,在异步电动机中,电磁转矩只和主磁通ΦM与转子电流有功分量I2cosφ2的乘积成正比,即

TM=KTΦMI2cosφ2(1-25)

式(1-25)是异步电动机中计算和分析电磁转矩大小的基本公式。

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