三相异步电动机的等效电路解读
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2 2
可分解为
2
R
R
际电路中并不存在，实质上是表征了异步电动机输出 的机械功率。频率折算后的电路如图3.15所示。
f1
f1
图3.15 转子绕组频率折算后的异步电动机的定、转子电路
2．绕组折算 进行频率折算以后，虽然已将旋转的异步 电动机转子电路转化为等效的静止电路，但还 不能把定、转子电路连接起来，因为两个电路 的电动势还不相等。和变压器的绕组折算一样， 异步电动机绕组折算也就是人为地用一个相数、 每相串联匝数以及绕组系数和定子绕组一样的 绕组代替相数为m2，每相串联匝数为N2以及绕 组系数为而经过频率折算的转子绕组。但仍然 要保证折算前后转子对定子的电磁效应不变， 即转子的磁动势、转子总的视在功率、铜耗及 转子漏磁场储能均保持不变。转子折算值上均 加“' ”表示。
1．频率折算 将频率为f2的旋转转子电路折算为与定子频率f1相同 的等效静止转子电路，称为频率折算，转子静止不动时 s＝1，f2＝f1。因此，只要将实际上转动的转子电路折算 为静止不动的等效转子电路，便可达到频率折算的目的。 为此将下式实际运行的转子电流 E sE 2s 2 I 2s （ 3-17 ） R2 j X 2 s R2 jsx2 分子分母同除以转差率s得 E E I （3-18） R 1 s
2 2 2 2
s
jX 2
R2 j X 2 R2 s
以上两式的电流数值仍是相等的，但是两式的物理 意义不同。式（3-17）中实际转子电流的频率为f2，式 （3-18）中为等效静止的转子所具有的电流，其频率为 f1。前者为转子转动时的实际情况，后者为转子静止不 动时的等效情况。由于频率折算前后转子电流的数值未 变，所以磁动势的大小不变。同时磁动势的转速是同步 转速与转子转速无关，所以式3-18的频率折算保证了电 磁效应的不变。
1 2
2
（3-27） ，由图可
2 1 W1 2 e 2 1 2 W2
e 1 W1 2 W2
（3）阻抗的折算 2 2 R2 m2 I 2 R2 由折算前后转子铜耗不变的原则有m1I 2 （3-24） 同理由绕组折算前后转子电路的无功功率不变可 导出
k e ki X 2 X2
k e ki Z 2 Z2
m I2 m2 m1N1kW 1 2 R2 R R2 ke ki R2 2 m1 I 2 m1 m2 N 2kW 2
（1）电流的折算 由保持转子磁通势
F2 F2
0 .9
不变的原则，即 （3-19） （3-20）
m2 N 2 kW 2 1 I2 I2 m1 N 1kW 1 ki
折算后的转子电流有效值为
I2
ki m1 N 1kW 1 m2 N 2 kW 2
m1 m 0.9 2 N 2 kW 2 I 2 N 1 KW 1 I 2 2p 2p
3.5 三相异步电动机的等效电路
3.5.1 折算 异步电动机定、转子之间没有电路上的联系，只有 磁路上的联系，不便于实际工作的计算，为了能将转子 电路与定子电路作直接的电的连接，要进行电路等效, 等效要在不改变定子绕组的物理量（定子的电动势、电 流、及功率因数等）,而且转子对定子的影响不变的原 则下进行，即将转子电路折算到定子侧，同时要保持折 算前后F2不变，以保证磁动势平衡不变和折算前后各功 率不变。为了找到异步电动机的等效电路，除了进行转 子绕组的折合外，还需要进行转子频率的折算。
2 2
（3-25） （3-26）
以上可见，转子电路向定子电路进行绕组折算 的规律是；电流Ａ除以电流比ki，电压Ｖ乘以电压比 kｅ，阻抗Ω乘以电压比kｅ与电流比ki的乘积． 注意；折算只改变相关的值大小，而不改变其相 位的大小．
4.5.2 等效电路
根据折算前后各物理量的关系，可以作出折算后 的T型等效电路，如图3.16所示。
图3.16 三相异步电动机的T型等效电路
由 T 型等效电路可得异步电动机负载时的ห้องสมุดไป่ตู้本方 程式为 E I (R jX ) U
1 1 1 1
1
I (R jX ) E 1 0 m m
E E 1 2
I I I 1 2 0
I ( R2 ) E jX 2 2 2 s
式中 称电流比 （2）电动势的折算 由于定、转子磁动势在绕组折算前后都不变，故气隙中 的主磁通也不变，绕组折算前后的转子电动势分别为 E2 4.44 f1 N 2 kW 2m （3-21） 4.44 f1N1kW 1m （3-22） E2 比较上两式得 Nk E E k E E N k （3-23） Nk k 式中 称电压比 N k
s （1）当空载运行时 n n , s 0, 1 R s 见相当于转子开路。 （2）转子堵转时（接上电源转子被堵住转不动 s R 0 ，相当于变压器二次侧短路情 时） n 0, s 1, 1 s 况。因此在异步电动机启动初始接上电源时，就相当 于短路状态，会使电动机电流很大，这在电机实验及 使用电动机时应多加注意。
由式中可看出频率折算前后转子的电磁效应不变， 即转子电流的大小、相位不变，除了改变与频率有关 R 的参数以外，只要用等效转子的电阻 代替实际转子 s 中的电阻R2即可。 R R 1 s
2
2
s s s 1 s R2 式中 s 为异步电动机的等效负载电阻，等效负 1 s ，这部分损耗在实 载电阻上消耗的电功率为 I 2 R 2 2 s
可分解为
2
R
R
际电路中并不存在，实质上是表征了异步电动机输出 的机械功率。频率折算后的电路如图3.15所示。
f1
f1
图3.15 转子绕组频率折算后的异步电动机的定、转子电路
2．绕组折算 进行频率折算以后，虽然已将旋转的异步 电动机转子电路转化为等效的静止电路，但还 不能把定、转子电路连接起来，因为两个电路 的电动势还不相等。和变压器的绕组折算一样， 异步电动机绕组折算也就是人为地用一个相数、 每相串联匝数以及绕组系数和定子绕组一样的 绕组代替相数为m2，每相串联匝数为N2以及绕 组系数为而经过频率折算的转子绕组。但仍然 要保证折算前后转子对定子的电磁效应不变， 即转子的磁动势、转子总的视在功率、铜耗及 转子漏磁场储能均保持不变。转子折算值上均 加“' ”表示。
1．频率折算 将频率为f2的旋转转子电路折算为与定子频率f1相同 的等效静止转子电路，称为频率折算，转子静止不动时 s＝1，f2＝f1。因此，只要将实际上转动的转子电路折算 为静止不动的等效转子电路，便可达到频率折算的目的。 为此将下式实际运行的转子电流 E sE 2s 2 I 2s （ 3-17 ） R2 j X 2 s R2 jsx2 分子分母同除以转差率s得 E E I （3-18） R 1 s
2 2 2 2
s
jX 2
R2 j X 2 R2 s
以上两式的电流数值仍是相等的，但是两式的物理 意义不同。式（3-17）中实际转子电流的频率为f2，式 （3-18）中为等效静止的转子所具有的电流，其频率为 f1。前者为转子转动时的实际情况，后者为转子静止不 动时的等效情况。由于频率折算前后转子电流的数值未 变，所以磁动势的大小不变。同时磁动势的转速是同步 转速与转子转速无关，所以式3-18的频率折算保证了电 磁效应的不变。
1 2
2
（3-27） ，由图可
2 1 W1 2 e 2 1 2 W2
e 1 W1 2 W2
（3）阻抗的折算 2 2 R2 m2 I 2 R2 由折算前后转子铜耗不变的原则有m1I 2 （3-24） 同理由绕组折算前后转子电路的无功功率不变可 导出
k e ki X 2 X2
k e ki Z 2 Z2
m I2 m2 m1N1kW 1 2 R2 R R2 ke ki R2 2 m1 I 2 m1 m2 N 2kW 2
（1）电流的折算 由保持转子磁通势
F2 F2
0 .9
不变的原则，即 （3-19） （3-20）
m2 N 2 kW 2 1 I2 I2 m1 N 1kW 1 ki
折算后的转子电流有效值为
I2
ki m1 N 1kW 1 m2 N 2 kW 2
m1 m 0.9 2 N 2 kW 2 I 2 N 1 KW 1 I 2 2p 2p
3.5 三相异步电动机的等效电路
3.5.1 折算 异步电动机定、转子之间没有电路上的联系，只有 磁路上的联系，不便于实际工作的计算，为了能将转子 电路与定子电路作直接的电的连接，要进行电路等效, 等效要在不改变定子绕组的物理量（定子的电动势、电 流、及功率因数等）,而且转子对定子的影响不变的原 则下进行，即将转子电路折算到定子侧，同时要保持折 算前后F2不变，以保证磁动势平衡不变和折算前后各功 率不变。为了找到异步电动机的等效电路，除了进行转 子绕组的折合外，还需要进行转子频率的折算。
2 2
（3-25） （3-26）
以上可见，转子电路向定子电路进行绕组折算 的规律是；电流Ａ除以电流比ki，电压Ｖ乘以电压比 kｅ，阻抗Ω乘以电压比kｅ与电流比ki的乘积． 注意；折算只改变相关的值大小，而不改变其相 位的大小．
4.5.2 等效电路
根据折算前后各物理量的关系，可以作出折算后 的T型等效电路，如图3.16所示。
图3.16 三相异步电动机的T型等效电路
由 T 型等效电路可得异步电动机负载时的ห้องสมุดไป่ตู้本方 程式为 E I (R jX ) U
1 1 1 1
1
I (R jX ) E 1 0 m m
E E 1 2
I I I 1 2 0
I ( R2 ) E jX 2 2 2 s
式中 称电流比 （2）电动势的折算 由于定、转子磁动势在绕组折算前后都不变，故气隙中 的主磁通也不变，绕组折算前后的转子电动势分别为 E2 4.44 f1 N 2 kW 2m （3-21） 4.44 f1N1kW 1m （3-22） E2 比较上两式得 Nk E E k E E N k （3-23） Nk k 式中 称电压比 N k
s （1）当空载运行时 n n , s 0, 1 R s 见相当于转子开路。 （2）转子堵转时（接上电源转子被堵住转不动 s R 0 ，相当于变压器二次侧短路情 时） n 0, s 1, 1 s 况。因此在异步电动机启动初始接上电源时，就相当 于短路状态，会使电动机电流很大，这在电机实验及 使用电动机时应多加注意。
由式中可看出频率折算前后转子的电磁效应不变， 即转子电流的大小、相位不变，除了改变与频率有关 R 的参数以外，只要用等效转子的电阻 代替实际转子 s 中的电阻R2即可。 R R 1 s
2
2
s s s 1 s R2 式中 s 为异步电动机的等效负载电阻，等效负 1 s ，这部分损耗在实 载电阻上消耗的电功率为 I 2 R 2 2 s