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转子堵转时的电磁关系

2020-8-23 19:31| 发布者: admin| 查看: 869| 评论: 0|原作者: 佚名|来自: 网络

摘要:   1.定子磁动势和转子磁动势相对静止   以三相绕线式异步电机为例,设定、转子绕组均为三相对称绕组,定子A、B、C三相绕组和转子a、b、c三相绕组在空间上分别按逆时针排列,并且两者的轴线在相位上相差θ12角; ...

  1.定子磁动势和转子磁动势相对静止

  以三相绕线式异步电机为例,设定、转子绕组均为三相对称绕组,定子A、B、C三相绕组和转子a、b、c三相绕组在空间上分别按逆时针排列,并且两者的轴线在相位上相差θ12角;定、转子绕组极对数相等,均为p,转子绕组短路且静止不动。定子绕组先接入频率为f1的三相对称电流,产生基波旋转磁动势,转速为同步转速n1=60f1/p,转向由电流相序决定,为A-B-C逆时针旋转。以同步转速n1同时切割定、转子绕组,并在其中感应频率为f1= f2=n1p/60的电动势在空间上的相位差与在时间上的相位差一致。

  得:

                    (3)

                     (4)

  由此可见,定子磁动势波的负载分量和转子磁动势基波大小相等、方向相反。可得:

         (5)

  式中,m1、m2分别为定转子绕组的相数,此时m1=m2=3;N1、N2分别为定转子绕组的匝数;kN1、kN2分别为定转子绕组的绕组系数。

  上式可写成:

                     (6)

  式中:为电流变比,且

  若忽略励磁分量的影响,可写成:

                     (7)

  3.电动势平衡方程式

  与变压器类似,主磁通在定、转子绕组中分别感应出电动势,转子静止时,两者的频率均为f1,相位上滞后主磁通900。两者的有效值为:

                 (8)

                 (9)

  由上式可得:

                       (10)

  式中电动势变比:

  与变压器副边短路时有相似的物理过程,仿照变压器中各物理量正方向的规定,根据电路定律可得定、转子的电动势方程式:

               (11)

                 (12)

  式中:定子每相漏阻抗为:

  转子每相漏阻抗为:

  从上式容易看到,转子电流滞后于转子电动势一个时间角

                    (13)

  同理按照变压器的方法,定子电动势可用阻抗压降表示为:

             (14)

  式中:为励磁阻抗;大小与铁心的饱和程度有关;

  Rm为励磁电阻,反映异步机铁耗的等效电阻;

  Xm为励磁电抗,是定子每相绕组与主磁通对应的电抗。

  前面各式中Xm、X和X的性质和物理意义均与变压器中的相似。但不同的是,由于三相绕组在空间交叠,任一相的参数都由三相来决定。例如X就是由定子三相对称电流联合产生的定子漏磁通Φ在定子该相中引起的电抗,设这时每相电流有效值为I1,由Φ感应于每一相的漏电动势有效值为E,则此时X=E/I1。对转子漏抗X也仿此定义。

  由于异步电机定、转子之间存在气隙,它的各项参数与变压器在数值范围上差别较大。例如一般电力变压器,用标么值表示时,=l~5,=10~50,而一般异步电动机则=0.08~0.35,=2~5。另一方面由于结构上的差别,异步电机的漏抗通常比变压器大,变压器的约在0.012~0.08范围内,异步机的则约在0.08~0.12范围内。

  现在综合一下异步机在转子不转,转子绕组开路时的情况:这情况基本上与变压器副边开路时的情况相似,不过因为有气隙,所以无功电流要大些;并且电势变比中出现了两侧绕组的绕组系数。另外当转子不转时,转子铁心有相应于f1的铁耗,因此不可忽略而应包括在前述的Rm之中。但在转子旋转时,转子的频率很低,—般可以不考虑转子的铁耗,所以在一般的等值电路中,Rm只代表定子铁耗。

  并且应该注意,在额定电压下,转子堵转且绕组短路一般是不允许的。因为一般=0.08~0.12,忽略励磁电流和电阻,则,这样大的电流,时间过长会烧坏绕组,因此堵转实验一般应降低电压进行。其次由于转子堵转且绕组短路时,转子反电动势很强,使定子电流达额定电流的4~7倍,若忽略励磁电流Z’≈Z,所以定子边电压约有一半降落在定子边漏阻抗I1Z上,因而此时的电动势E1也只有U1的一半,显然主磁通Φm也降为空载时的一半。

  事实上,异步电机的电磁特性与变压器非常类似,只是由于定转子绕组的相对运动,使异步电机具有附加的频率变换的作用,而绕线式异步电机恰恰可以作为频率调节器使用;转子的位置又可以对定子有相对位移,所以定、转子电动势的相位可以有移动,由此而起移相器的作用。


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