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电机转子,往往像是被忽略的存在!

作者:技成培训

与变压器一样,在电机中也存在着漏磁,因为,定子与转子之间存在着0.5~3mm的气隙,如此,定子的漏磁通就是定子铁芯与气隙成闭合回路的磁通,转子的漏磁则是转子铁芯与气隙成闭合回路的磁通。这点结合变压器的漏磁特性,非常好理解。

电机转子,往往像是被忽略的存在!

定子的漏磁通在定子绕组中引起漏电感L1σ,转子的漏磁通则在转子绕组中引起漏电感L2σ。Xm记作转子绕组最大感抗,也就是电机在起动瞬间的感抗,则Xm=ωL2σ=2πfL2σ。转子的瞬时感抗则等于转差率s与Xm的乘积,即X2=sXm。

所以,在转子绕组中,既有电阻,又有感抗,合起来就叫做阻抗。常温下,电阻基本可以看做是一个不变的量,但感抗则是一个瞬时变化的量,两者之间满足阻抗三角形关系。阻抗等于电阻平方与感抗平方的和,再开根号。

电机转子,往往像是被忽略的存在!

有了转子阻抗和转子感应电势,就可求转子电流,因为转子阻抗与转子电势都与转差率s有关,所以,转子电流I2是一个动态量,转子电路的电流I2随s的增大而增大。

负载运行时,当阻转矩增大,电机转速降低时,转差率增大,转子电流变大,反映到定子侧,定子电流也随之增大,这就是电机电流增大的原因。

电机起动时,转差率最大,s=1,此时,转子感应电势最大,转子电流也最大,定子电流通常为额定电流的4~7倍,起动冲击电流且不论,可以达到额定电流的10~14倍,按12倍选择开关设备,同样源于此。

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再看一些转子功率因数cosθ,电阻r与阻抗Z的比值。因为阻抗Z是个动态量,所以,cosθ必然是个动态量。r不变,Z随转差率s的增大而增大,所以,cosθ必然随着s的增大而减小,转速越慢,功率因数cosθ就越低。电机起动时,s=1,此刻,功率因数最低。

电机转子,往往像是被忽略的存在!

电机中定子电流I1是由转子电流I2来决定的。在异步电动机中,能量以旋转磁通为媒介,由定子传递到转子。转子旋转磁场所获得的能量,除很小一部分转换为热损耗外(电阻发热),其余均转换为转子输出的机械能。如此,就将电机的定子与转子联系在了一块。

最后,再看一下转子的输出转矩,输出转矩等于电磁转矩与摩擦转矩之差。转矩是看转轴来输出的,而转子则压装在了转轴上,两端用轴承加以配合,所以,轴承会带来一部分的摩擦损耗,但很小,基本可以忽略不计。电机空载时,可以默认为输出转矩为0,定子电流则为电机的励磁电流,其负载电流为0。

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电磁转矩是由旋转磁场的磁通Φ与转子电流I2相互作用而产生的,因而,电磁转矩与转子电流的有功分量及定子旋转磁场磁通呈正比,磁场越强,转子电流越大,电磁转矩也越大,其表达式为:T=kΦI2cosθ。

由4.44公式可知,电源电压若保持不变,磁通则不会变化,如此,电磁转矩正比于转子电流的有功分量,即T∝I2cosθ。所以,阻转矩增大,电流必然增大,因为,输出转矩要与阻转矩保持平衡。

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若电源电压发生变化,影响到的是旋转磁场磁通,所以电源电压对电机输出转矩影响较大,输出转矩与定子每相电压的平方呈正比关系,相电压降低一点,转矩将按平方关系降低,这也是电机在电源电压降低时容易报过流的原因。

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