异步电动机的电动状态和发电状态的根本区别,仅在于转子与磁场之间的相对转速。
1.电动状态 电动状态的根本特点,是转子绕组切割磁力线的方向和磁场的旋转方向相反,转子电流和旋转磁场相互作用所产生的电磁转矩TM的方向与磁场的旋转方向相同,是促使转子旋转的驱动转矩,如图12-2a所示。
图12-2 异步电动机的发电状态特点
a)电动状态 b)发电状态 c)矢量图
2.发电状态 在发电状态,因为转子的转速超过了同步转速,转子绕组切割磁力线的方向和磁场的旋转方向相同。所以,转子绕组里感应电流的方向和电动状态时相反了,所产生的电磁转矩的方向也和磁场的旋转方向相反,成为了阻止转子旋转的制动转矩。原动机将克服制动转矩而作功(发电),如图12-2b所示。
3.矢量图 发电状态的矢量图如图12-2c所示,它和电动状态的区别,是转子电流的方向反了,但励磁电流不变。由图可知,定子电流与电源电压之间的相位差角φ2大于π/2(90°)。在这里,发电状态和电动状态的重要区别在于:
在电动状态,电流比电压滞后的电角度小于π/2(90°):
φ1<π/2(90°)而在发电状态,电流比电压滞后的电角度大于π/2(90°):(www.daowen.com)
φ2>π/2(90°)
4.异步电动机“发电”的特点 为了便于说明问题,我们作出电压和电流的波形,如图12-3所示。今说明如下:
(1)电动状态 如上所述,电动状态时,电流与电压的波形如图12-3a所示,由图知,在φ1角所对应的时间t1内,电源电压为“+”,而电流却是“-”的,这说明两者是反方向的,实际上是电动机的反电动势克服了电源电压而做功,或者说,是电动机的磁场向电源反馈能量,从电源的角度看,功率为“-”。而在每半个周期的其余时间里,电流和电源电压的极性相同,是同方向的,说明是电源电压克服了电动机的反电动势而做功,或者说,是电动机从电源吸取能量,从电源的角度看,功率为“+”。因为φ1<π/2,所以磁场反馈的能量比电源提供的能量小,总体上说,是电源在做功,这就是电动状态的特点。
(2)发电状态 发电状态的波形如图12-3b所示。因为φ2>π/2,所以在每半个周期的大部分时间里,电流的方向是和电源电压相反的。因此,在电动机的磁场和电源之间交换能量的过程中,总体上说,是磁场向电源输送能量而“发电”了,从电源的角度看,平均功率是“-”的。
所以,异步发电机并不能如直流发电机和同步发电机那样,从没有电能“产生”出电能来。异步电机的发电,仅仅是在电机和电源交换能量的过程中,从电机反馈给电源的能量比电源输入给电机的能量较大而已。也就是说,不论是电动状态,还是发电状态,始终存在着电动机的磁场和电源之间交换能量的过程,区别仅在于:当吸收的能量大于反馈能量时,是电动状态,而当反馈的能量大于吸收的能量时,是发电状态。
图12-3 电流和电压波形
a)电动状态 b)发电状态
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