三相感應(yīng)電動機的工作原理和同等電路
出處：維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于：2025-04-08 17:13:16 | 293 次閱讀
感應(yīng)電動機是 AC機器，其中交替電流直接通過定子的感應(yīng)或變壓器的作用直接向定子電樞繞組提供，并間接地向轉(zhuǎn)子繞組。因此，它也稱為旋轉(zhuǎn)變壓器。它的定子繞組與同步機的繞組相似。但是，感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)子可能是兩種類型之一：
傷口轉(zhuǎn)子具有三個繞組，類似于定子電樞繞組。轉(zhuǎn)子繞組端子連接到安裝在轉(zhuǎn)子軸上的絕緣滑環(huán)。安裝在這些環(huán)上的碳刷使機器操作員進入轉(zhuǎn)子端子。在穩(wěn)態(tài)操作期間，這些終端短路。
在松鼠式轉(zhuǎn)子中，導電條固定在轉(zhuǎn)子磁芯中的插槽中，并且通過傳導末端環(huán)在兩端都短路。由于轉(zhuǎn)子條和短路環(huán)的形狀像松鼠的籠子一樣，因此將轉(zhuǎn)子稱為松鼠式轉(zhuǎn)子。
大多數(shù)感應(yīng)電動機都有松鼠籠轉(zhuǎn)子，但是，從建模的角度來看，兩種類型的轉(zhuǎn)子相似。
應(yīng)用于定子的三個平衡交替電壓會導致平衡的定子電流流動。這些定子電流會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)的MMF，可以將其表征為旋轉(zhuǎn)磁場。根據(jù)法拉第的電磁誘導定律，這種旋轉(zhuǎn)的磁場會在轉(zhuǎn)子繞組中誘導電壓。這些感應(yīng)電壓導致平衡電流流過短路轉(zhuǎn)子。這些轉(zhuǎn)子電流會產(chǎn)生轉(zhuǎn)子MMF，也可以將其表征為旋轉(zhuǎn)磁場。由于這兩個旋轉(zhuǎn)磁場之間的相互作用，產(chǎn)生了電磁扭矩，該扭矩 用于轉(zhuǎn)動機械載荷T m。在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下，當電動機損耗被忽略時，T m 和T e 相等。
電機繞組是電感器，能量通過磁場存儲在繞組中。
從定子上的固定位置看，轉(zhuǎn)子磁場的旋轉(zhuǎn)速度等于定子磁場的旋轉(zhuǎn)速度，即同步速度N S。但是，轉(zhuǎn)子速度n r 與同步速度不同。如果n r 等于n s，則轉(zhuǎn)子中不會有通量連接的變化，否則不會有凈通量切割；因此，轉(zhuǎn)子不會誘導電壓。因此，轉(zhuǎn)子速度必須小于同步速度。速度的差異由滑動s表示，該速度被定義為：
\ [s = \ frac {n_ {s} -n_ {r}} {n_ {s}}} \，\，\，（1）\]
在哪里
N R =轉(zhuǎn)子速度（rpm）
n s = \（\ frac {120f} {p} \）=同步速度（rpm）
p =電線桿數(shù)
轉(zhuǎn)子磁場的速度與以每分鐘旋轉(zhuǎn)表示的定子速度之間的差異稱為滑動rpm，等于（N S - N R）。因此，轉(zhuǎn)子電流的頻率由：
\ [f_ {r} = {\ big（} n_ {s} -n_ {r} {r} {\ big）}} \ frac {p} {p} {120} = s {\ big（} \ big（}
由于\（\ frac {pm_ {s}} {120} \）等于定子電流的頻率，因此等式2也可以寫為：
f r = sf（3）
對于穩(wěn)態(tài)操作，滑動值的正常范圍在1％至5％之間。
在三相感應(yīng)電動機中的等效電路的發(fā)展
在三相感應(yīng)電動機的性能分析中，等效電路是無價的。因此，在本節(jié)中開發(fā)了等效電路以及近似等效電路。
三相感應(yīng)電動機的等效電路的一般形式可以源自三相變壓器的等效電路。感應(yīng)電動機可以視為三相變壓器，其次級或轉(zhuǎn)子是短路的，并以運動速度旋轉(zhuǎn)。由于電動機通常在平衡條件下運行，因此僅需要單相等效電路。
當平衡的三相電流在定子和轉(zhuǎn)子繞組中流動時，所得的同步旋轉(zhuǎn)氣隙通量波會在定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組中誘導平衡的三相電壓。定子引起的電壓的頻率等于施加電壓的頻率F，而轉(zhuǎn)子誘導的電壓的頻率為頻率F R， 由等式3給出。
首先考慮定子。跨定子端子的每個相的施加電壓等于每個相的定子誘導的電壓的總和，加上跨定子繞組電阻的電壓降，以及由于泄漏通量引起的定子泄漏電抗的電壓下降，這僅連接定子繞組。從數(shù)學上講，以相位形式，這種關(guān)系可以表示為：
V 1 = E 1 + R 1 I 1 + JX 1 I 1 = E 1 + I 1（R 1 + JX 1）（4）
在哪里
V 1 =每個階段的定子端子電壓
E 1 =每個相的定子誘導的電壓
I 1 =每個階段定子電流
R 1 =定子繞組電阻
x 1 =定子繞組電抗
可以將磁芯建模為電阻R C的平行組合 ，以解釋磁滯和渦流損耗以及電抗X M ，以解釋產(chǎn)生氣隙磁通量所需的磁化電流。感應(yīng)電動機中的磁化電流比變壓器中的磁化電流大得多，因為電動機中存在氣隙。
接下來，開發(fā)了轉(zhuǎn)子的模型。令E 2 表示靜止的轉(zhuǎn)子誘導的電壓，即s = 1.0。在停滯狀態(tài)下，感應(yīng)電動機可以被視為帶有氣隙的變壓器，并且定子每相誘導的電壓E 1 與轉(zhuǎn)彎比（n 1 /n 2 ）的 轉(zhuǎn)子誘導的電壓E 2有關(guān)：
\ [e_ {1} = {\ big（} \ frac {n_ {1}}} {n_ {2}}} {\ big）} e_ {2} \，\，\，\，（5）\]
在哪里
n 1 =定子繞組中的轉(zhuǎn)彎數(shù)
n 2 =轉(zhuǎn)子繞組中的轉(zhuǎn)彎數(shù)
感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子中誘導的電壓與轉(zhuǎn)子的相對運動和同步旋轉(zhuǎn)的氣隙磁場成正比。當感應(yīng)電動機以速度n或滑動s旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子誘導的電壓e 2s等于靜止E 2 處的誘導電壓 乘以滑動。在短路的轉(zhuǎn)子電路中，誘導的電壓E 2S 顯示為跨轉(zhuǎn)子電阻和泄漏電抗的電壓下降。
轉(zhuǎn)子電阻不取決于滑動。但是，轉(zhuǎn)子泄漏電抗確實并且等于x r =2πfr l r = s2πflr ，其中 l r是由于 磁通量僅連接轉(zhuǎn)子繞組而導致的轉(zhuǎn)子繞組的泄漏電感。因此，滑動處的轉(zhuǎn)子誘導的電壓可以在數(shù)學上表示如下：
e 2s = se 2 = i r r r r + j（2πfr l l r）i r
= IRRR+JS2πflrir
= i r r r + jsx 2'i r （ 6）
在哪里
e 2s =滑動s的轉(zhuǎn)子誘導的電壓
E 2 =轉(zhuǎn)子在停滯處誘導電壓（s = 1.0）
i r =轉(zhuǎn)子相電流
R R =每個相的轉(zhuǎn)子電阻
x2'=2πflr =連續(xù)的轉(zhuǎn)子泄漏抗性
將等式6的兩側(cè)除以滑動s，然后將轉(zhuǎn)子數(shù)量引用到定子側(cè)，如變壓器中所產(chǎn)生
\ [e_ {2} = {\ big（} \ frac {r_ {r}} {s}+jx^{'} _ {2} {2} {\ big）} i_ {r}
\ [{{\ big（} \ frac {n_ {1}} {n_ {2}}} {\ bigG）} e_ {2} = {\ bigG（} \ big（} \ frac {n_ {1}}}} \ big（} \ frac {r_ {r}} {s}+jx^{'} _ {2} {2} {\ bigG）} {\ bigG（} \ big（} \ frac {n_ {n_ {2}}}}
\ [e_ {1} = {\ bigG（} \ frac {r_ {2}}} {s}+jx_ {2} {2} {\ bigG）} i_ {2}} \，\，\，\，\，\，\，（7）\，（7）\]
在哪里
e 1 =（n 1 /n 2）e 2 =轉(zhuǎn)子誘導的電壓轉(zhuǎn)介給定子
i 2 =（n 2 /n 1）i r =轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)介給定子
r 2 =（n 1 / n 2）r 1 =轉(zhuǎn)子電阻指的是定子
x 2 =（n 1 / n 2）2 x2'=轉(zhuǎn)子泄漏電抗抗定子
感應(yīng)發(fā)生器
就像直流和同步機一樣，感應(yīng)機可以用作發(fā)電機或電機。
傷口轉(zhuǎn)子具有三個繞組，類似于定子電樞繞組。轉(zhuǎn)子繞組端子連接到安裝在轉(zhuǎn)子軸上的絕緣滑環(huán)。安裝在這些環(huán)上的碳刷使機器操作員進入轉(zhuǎn)子端子。在穩(wěn)態(tài)操作期間，這些終端短路。
在松鼠式轉(zhuǎn)子中，導電條固定在轉(zhuǎn)子磁芯中的插槽中，并且通過傳導末端環(huán)在兩端都短路。由于轉(zhuǎn)子條和短路環(huán)的形狀像松鼠的籠子一樣，因此將轉(zhuǎn)子稱為松鼠式轉(zhuǎn)子。
大多數(shù)感應(yīng)電動機都有松鼠籠轉(zhuǎn)子，但是，從建模的角度來看，兩種類型的轉(zhuǎn)子相似。
應(yīng)用于定子的三個平衡交替電壓會導致平衡的定子電流流動。這些定子電流會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)的MMF，可以將其表征為旋轉(zhuǎn)磁場。根據(jù)法拉第的電磁誘導定律，這種旋轉(zhuǎn)的磁場會在轉(zhuǎn)子繞組中誘導電壓。這些感應(yīng)電壓導致平衡電流流過短路轉(zhuǎn)子。這些轉(zhuǎn)子電流會產(chǎn)生轉(zhuǎn)子MMF，也可以將其表征為旋轉(zhuǎn)磁場。由于這兩個旋轉(zhuǎn)磁場之間的相互作用，產(chǎn)生了電磁扭矩，該扭矩 用于轉(zhuǎn)動機械載荷T m。在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下，當電動機損耗被忽略時，T m 和T e 相等。
電機繞組是電感器，能量通過磁場存儲在繞組中。
從定子上的固定位置看，轉(zhuǎn)子磁場的旋轉(zhuǎn)速度等于定子磁場的旋轉(zhuǎn)速度，即同步速度N S。但是，轉(zhuǎn)子速度n r 與同步速度不同。如果n r 等于n s，則轉(zhuǎn)子中不會有通量連接的變化，否則不會有凈通量切割；因此，轉(zhuǎn)子不會誘導電壓。因此，轉(zhuǎn)子速度必須小于同步速度。速度的差異由滑動s表示，該速度被定義為：
\ [s = \ frac {n_ {s} -n_ {r}} {n_ {s}}} \，\，\，（1）\]
在哪里
N R =轉(zhuǎn)子速度（rpm）
n s = \（\ frac {120f} {p} \）=同步速度（rpm）
p =電線桿數(shù)
轉(zhuǎn)子磁場的速度與以每分鐘旋轉(zhuǎn)表示的定子速度之間的差異稱為滑動rpm，等于（N S - N R）。因此，轉(zhuǎn)子電流的頻率由：
\ [f_ {r} = {\ big（} n_ {s} -n_ {r} {r} {\ big）}} \ frac {p} {p} {120} = s {\ big（} \ big（}
由于\（\ frac {pm_ {s}} {120} \）等于定子電流的頻率，因此等式2也可以寫為：
f r = sf（3）
對于穩(wěn)態(tài)操作，滑動值的正常范圍在1％至5％之間。
在三相感應(yīng)電動機中的等效電路的發(fā)展
在三相感應(yīng)電動機的性能分析中，等效電路是無價的。因此，在本節(jié)中開發(fā)了等效電路以及近似等效電路。
三相感應(yīng)電動機的等效電路的一般形式可以源自三相變壓器的等效電路。感應(yīng)電動機可以視為三相變壓器，其次級或轉(zhuǎn)子是短路的，并以運動速度旋轉(zhuǎn)。由于電動機通常在平衡條件下運行，因此僅需要單相等效電路。
當平衡的三相電流在定子和轉(zhuǎn)子繞組中流動時，所得的同步旋轉(zhuǎn)氣隙通量波會在定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組中誘導平衡的三相電壓。定子引起的電壓的頻率等于施加電壓的頻率F，而轉(zhuǎn)子誘導的電壓的頻率為頻率F R， 由等式3給出。
首先考慮定子。跨定子端子的每個相的施加電壓等于每個相的定子誘導的電壓的總和，加上跨定子繞組電阻的電壓降，以及由于泄漏通量引起的定子泄漏電抗的電壓下降，這僅連接定子繞組。從數(shù)學上講，以相位形式，這種關(guān)系可以表示為：
V 1 = E 1 + R 1 I 1 + JX 1 I 1 = E 1 + I 1（R 1 + JX 1）（4）
在哪里
V 1 =每個階段的定子端子電壓
E 1 =每個相的定子誘導的電壓
I 1 =每個階段定子電流
R 1 =定子繞組電阻
x 1 =定子繞組電抗
可以將磁芯建模為電阻R C的平行組合 ，以解釋磁滯和渦流損耗以及電抗X M ，以解釋產(chǎn)生氣隙磁通量所需的磁化電流。感應(yīng)電動機中的磁化電流比變壓器中的磁化電流大得多，因為電動機中存在氣隙。
接下來，開發(fā)了轉(zhuǎn)子的模型。令E 2 表示靜止的轉(zhuǎn)子誘導的電壓，即s = 1.0。在停滯狀態(tài)下，感應(yīng)電動機可以被視為帶有氣隙的變壓器，并且定子每相誘導的電壓E 1 與轉(zhuǎn)彎比（n 1 /n 2 ）的 轉(zhuǎn)子誘導的電壓E 2有關(guān)：
\ [e_ {1} = {\ big（} \ frac {n_ {1}}} {n_ {2}}} {\ big）} e_ {2} \，\，\，\，（5）\]
在哪里
n 1 =定子繞組中的轉(zhuǎn)彎數(shù)
n 2 =轉(zhuǎn)子繞組中的轉(zhuǎn)彎數(shù)
感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子中誘導的電壓與轉(zhuǎn)子的相對運動和同步旋轉(zhuǎn)的氣隙磁場成正比。當感應(yīng)電動機以速度n或滑動s旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子誘導的電壓e 2s等于靜止E 2 處的誘導電壓 乘以滑動。在短路的轉(zhuǎn)子電路中，誘導的電壓E 2S 顯示為跨轉(zhuǎn)子電阻和泄漏電抗的電壓下降。
轉(zhuǎn)子電阻不取決于滑動。但是，轉(zhuǎn)子泄漏電抗確實并且等于x r =2πfr l r = s2πflr ，其中 l r是由于 磁通量僅連接轉(zhuǎn)子繞組而導致的轉(zhuǎn)子繞組的泄漏電感。因此，滑動處的轉(zhuǎn)子誘導的電壓可以在數(shù)學上表示如下：
e 2s = se 2 = i r r r r + j（2πfr l l r）i r
= IRRR+JS2πflrir
= i r r r + jsx 2'i r （ 6）
在哪里
e 2s =滑動s的轉(zhuǎn)子誘導的電壓
E 2 =轉(zhuǎn)子在停滯處誘導電壓（s = 1.0）
i r =轉(zhuǎn)子相電流
R R =每個相的轉(zhuǎn)子電阻
x2'=2πflr =連續(xù)的轉(zhuǎn)子泄漏抗性
將等式6的兩側(cè)除以滑動s，然后將轉(zhuǎn)子數(shù)量引用到定子側(cè)，如變壓器中所產(chǎn)生
\ [e_ {2} = {\ big（} \ frac {r_ {r}} {s}+jx^{'} _ {2} {2} {\ big）} i_ {r}
\ [{{\ big（} \ frac {n_ {1}} {n_ {2}}} {\ bigG）} e_ {2} = {\ bigG（} \ big（} \ frac {n_ {1}}}} \ big（} \ frac {r_ {r}} {s}+jx^{'} _ {2} {2} {\ bigG）} {\ bigG（} \ big（} \ frac {n_ {n_ {2}}}}
\ [e_ {1} = {\ bigG（} \ frac {r_ {2}}} {s}+jx_ {2} {2} {\ bigG）} i_ {2}} \，\，\，\，\，\，\，（7）\，（7）\]
在哪里
e 1 =（n 1 /n 2）e 2 =轉(zhuǎn)子誘導的電壓轉(zhuǎn)介給定子
i 2 =（n 2 /n 1）i r =轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)介給定子
r 2 =（n 1 / n 2）r 1 =轉(zhuǎn)子電阻指的是定子
x 2 =（n 1 / n 2）2 x2'=轉(zhuǎn)子泄漏電抗抗定子
以等式4表示的定子電路和公式7表示的轉(zhuǎn)子電路在施加電壓的相同頻率F處。因此，這些定子和轉(zhuǎn)子電路可以連接在一起，并將磁芯的模型結(jié)合到感應(yīng)電動機的每相等效電路中，如圖1所示。
通過并行移動分流元件r c 和x m來得出感應(yīng)電動機的近似等效電路 ，代表電動機端子的核心。這種簡化引入了很少的錯誤，但大大減少了計算工作。該近似等效電路如圖2所示。圖2所示，等效的轉(zhuǎn)子電阻r 2 /s，已分解為r 2 和r 2 [（1-s） /s]。第一個電阻分量r 2表示轉(zhuǎn)子銅損耗，第二個組件代表電動機開發(fā)的功率。
感應(yīng)發(fā)生器
就像直流和同步機一樣，感應(yīng)機可以用作發(fā)電機或電機。
0次
版權(quán)與免責聲明
凡本網(wǎng)注明“出處：維庫電子市場網(wǎng)”的所有作品，版權(quán)均屬于維庫電子市場網(wǎng)，轉(zhuǎn)載請必須注明維庫電子市場網(wǎng)，http://www.hbjingang.com，違反者本網(wǎng)將追究相關(guān)法律責任。
本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它出處的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點或證實其內(nèi)容的真實性，不承擔此類作品侵權(quán)行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時，必須保留本網(wǎng)注明的作品出處，并自負版權(quán)等法律責任。
如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
電路圖分類
廣告
熱門電路圖
最新電路圖
