就是把定、转子之间的磁的耦合等效地变换成电路上的联系。
变换的方法和步骤是:
(1)首先用一个结构(相数、匝数、节距等)和定子绕组完全一样的假想绕组等效地代替短路绕组。等效的含义是,代替前后,各个环节消耗或传递的功率不变。
对假想绕组中的所有参数都附加“′”来表示,称为折算值(如E′2,I′2、r′2、x′2等),如图1-19所示。
图1-19 短路绕组变换成假想绕组
a)静止短路绕组 b)静止假想绕组
满足等效条件的假想绕组各参数的计算方法(称为折算)如下:
式中 kr1、kr2———定、转子绕组的绕组系数;
N1、N2———定、转子绕组的匝数;
ke———电动势变换系数;
ki———电流变换系数;
k———电动机的变比,k=keki。
用假想绕组代替短路绕组后得到的异步电动机的全电路如图1-20所示。图中:
r1———每相定子绕组的电阻;
x1———每相定子绕组的漏磁电抗;
I1———定子侧的相电流;
E1———每相定子绕组的反电动势。
图1-20 假想异步电动机的全电路
在定子侧,电动势E1是定子绕组切割旋转磁场的磁力线而产生的。在一定转速下,其大小反映了旋转磁场的强弱程度。它所吸取的电功率3E1I1本质上就是通过电磁感应传递到转子上的“电磁功率”PM。
在转子侧,E′2是静止“转子”的假想绕组切割旋转磁场的磁力线而产生的每相电动势。它标志着转子侧获得了能量,而电功率3E′2I′2就是转子侧通过电磁感应所得功率的大小。
(2)将定、转子电路直接相接。从以上叙述中,有两点值得注意:
1)如果忽略传递能量过程中的损耗,则有
E1I1≈E′2I′2
其含义是,由定子侧通过磁场传递的功率,已经全部被转子侧得到。
2)由于转子假想绕组的结构与定子绕组相同,两者又都切割着同一个旋转磁场,故
E1=E′2
从电路上看,定子侧的A、B、C三点间的电压与转子侧A′、B′、C′三点间的电压是一样的。
于是,如果将定子侧的A、B、C三点与转子侧的A′、B′、C′三点对应地联接起来(见图1-21),那么从能量传递的角度来看,图1-20和图1-21所示的电路是完全等效的。这样,就实现了用电路的联系来代替磁场的耦合了。
(3)因为异步电动机在运行时,三相电路总是平衡的,所以,通常只需画出一相的电路就可以了,如图1-22所示。
图1-21 由电的连接代替磁的耦合(www.daowen.com)
图1-22 一相等效电路
图中,rm,xm构成的支路称为励磁支路。对于励磁支路,可通过电动机在理想空载时的状态来说明。
所谓理想空载,就是绝对空载,也就是转子侧没有任何功率输出。在等效电路中的反映是nM=n0,Δn=0,s=0,R′L=∞,I′2=0,PL=0。
在这种情况下的定子电流将仅仅用来建立磁场,故称为励磁电流,用I0表示。
如忽略各项损耗不计,则这时的定子电路为一纯电感电路,如图1-23a所示。
由电工基础知识可知,在纯电感电路中,电源电压U1是和自感电动势E1(通常称为反电动势)相平衡的,即
图1-23 理想空载时的等效电路
a)忽略各项损耗 b)计入各项损耗
而E1在数值上等于电流I0和感抗xm的乘积,即
E1=I0xm
所以,励磁支路在异步电动机中是用来建立主磁通的,在电路中以E1=I0xm的形式来表现。
在以上的分析中,被忽略的因素有:
(1)定子绕组的电阻r1,它将引起定子侧的铜损:pCu1=3I20r1(pCu1是三相绕组的总铜损)。
(2)定子绕组的漏磁电抗。漏磁通是指少量的没有和转子绕组耦合的、未能起到传递能量作用的磁通,由它引起的感抗x1,仅仅是增加了定子绕组的无功损耗3I2
0x1。
以上两项都和定子电流I1的大小有关,故不归到励磁支路中去。
(3)磁路中的铁损(磁滞损耗和涡流损耗),用等效电阻rm来表示。因铁损主要和主磁通有关,故归入励磁支路中。
将上述因素计入后,就可得到图1-23b,再把转子部分接上,就是图1-22所示的作为分析异步电动机工况的主要工具的等效电路。
通过等效电路,容易得出异步电动机在运行过程中的关系式。
(1)定子侧的电动势平衡方程
式(1-33)表明,和电源电压相平衡的,除电动势E1外,还有阻抗压降。在频率为50Hz的情况下,后者所占比例很小,故U1和E1的有效值近似相等,即
U1≈E1
(2)电流方程(由磁动势的平衡方程导出)
式(1-34)表明,定子电流由两部分组成:小部分用于建立主磁通ΦM(I0);大部分则提供给转子侧,使转子得到能量而拖动负载。
(3)转子的电动势方程
式中———机械负载等效电阻RL′两端的电压。乘积U2′I2′等于机械负载功率PL;是转子侧的阻抗压降,所占比例很小。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。