2.  转子等效电路         如果把实际电机的转子抽出，换上一个“新转子”，它的绕组相数、每相串联总匝数及绕组系数都分别和定子绕组的一样，并且所产生的转子旋转磁动势Fr保持不变。这样，虽然换成了新转子，但并不影响定子边及定、转子的合成磁场，同时保持功率守恒关系，这就是进行绕组折算的基本依据。                  设新转子每相绕组的感应电动势为 E’r0、电流为I’r 、转子漏阻抗为Z’r = R’r + jX’r 。 第9章 交流异步电机        （1）电压比ke            定子感应电动势与转子静止感应电动势之比，即  （9-18）         如果把转子原来的N2kW2看成和定子边的N1kW1一样，这样，转子绕组中每相的感应电动势便为E’r0 ，且有E’r0 = Es = keEr ，用相量形式表示为  （9-19） 第9章 交流异步电机        （2）电流比ki          折算前后转子电流与之比。根据式（9-7），定、转子磁动势的合成关系为  认为合成磁动势Fsr是由励磁电流If 产生的，这样上式可以写成  第9章 交流异步电机 （9-20） （9-21） 令  这里我们称折算前后转子电流Ir与I’r之比为电流比，用ki 表示 （9-22）         上式是在假定电机的定子和转子绕组均为三相的条件下推导的。实际上，只有绕线式三相异步电动机转子绕组是三相，笼式异步电动机转子绕组一般不是三相，而是m2 相。为不失一般性，还可设异步电动机定子绕组是m1相，这样，折算前后转子电流的关系就变成  上式可简化为 第9章 交流异步电机 （9-23） 由此，可得异步电动机的电流比 （9-24）        本来异步电动机定、转子绕组之间没有电的直接联系，只存在磁动势的平衡关系，经过上述变换，复杂的相数、匝数和绕组因数被消除，剩下的只是定、转子电流之间的简单关系了。  第9章 交流异步电机        （3） 频率换算         当异步电动机转子以转速n恒速运转时，转子回路的电压方程为  如果将此方程式折合到定子绕组，则应有  （9-25）         由于                  ，而                  ，    E’r 与Es不仅在数值上不相等，在频率上也不一致，  故仍不能使异步电动机形成统一的等效电路，  其主要问题就在于转子电压方程式中转子感应电动势和漏电抗的值与转子频率有关。  如果进一步将转子绕组进行频率的换算，即用定子频率f1替代转子频率f2，则上述问题便可得到解决。  第9章 交流异步电机         因为f2 = sf1 ，所以只有当s = 1（转子不动）时，才有f2= f1 。因此，转子绕组频率的换算实际上是用一个假想的静止的转子代替实际的旋转转子，换算的原则仍然是要保持折合前后的磁动势及功率关系不变。要保证折合前后转子磁动势不变，也就必需保证换算前后转子电流的大小和相位均不变。由式（9-25）可得  （9-26） 上式表明，所谓频率的换算，可用E’r0和X’r0分别取代E’r 和X’r ，这时为保证转子中电流的大小和相位均不变，就必须用转子电阻用R’r/s取代R’r 。此时功率因数也保持不变。   第9章 交流异步电机         按照功率守恒原则，折算前后转子绕组的有功功率（损耗）应不变，即  所以折算后转子绕组的每相电阻 第9章 交流异步电机         另外，折算前后转子绕组的无功功率也应不变，即  所以折算后转子绕组的每相漏电抗 （9-27） （9-28） 阻抗比 阻抗比        由于R’r/s与R’r 之间的差值为             ，这又表明，为了等效地将旋转着的转子折算成不动的转子，  就必需在转子回路中串入一个实际上并不存在的虚拟电阻             。 这个虚拟电阻的损耗，实质上表征了异步电动机的机械功率。         最终，在式（9-25）的基础上，经频率换算后转子回路的电压平衡方程为    第9章 交流异步电机 （9-29） 这样，就得到了图9-13所示的转子侧的等效电路。 max.book118.com   异步电动机的基本方程式和相量图         经过绕组折算和频率换算，异步电动机转子绕组的相数、每相串联总匝数、绕组因数和频率都折合成与定子绕组一样，定、转子基本方程式为  （9-30） 第9章 交流异步电机        以上5个方程式与图9-13所示的T形等效电路是对应的，其相应的相量图如图9-14所示。异步电动机的基本方程式、等效电路和相量图都是分析异步电动机工作特性的有效方法。 第9章 交流异步电机 第9章 交流异步电机 例9-2 9.3  异步电动机的功率与转矩         异步电动机的机电能量转换过程和直流电动机相似，其不同之处在于异步电动机的气隙磁场基本上与负载无关，故无电枢反应。    因此，异步电动机由定子绕组输入电功率，并产生电磁功率，  然后经由气隙送给转子， 扣除一些损耗以后， 在转轴上输出。在机电能量转换过程中，不可避免地要产生一些损耗，其种类和性质也和直流电动机相似。 max.book118.com  功率关系        当三相异步电动机以转速n稳定运行时，从电源输入的功率为  （9-31） 定子铜耗为  （9-32） 第9章 交流异步电机         正常运行情况下的异步电动机，由于转子转速接近于同步转速，所以气隙旋转磁场与转子铁心的相对转速很小。再加上转子铁心和定子铁心同样是用0.5mm厚的硅钢片叠压成，转子铁损耗很小，可以忽略不计，因此异步电动机的铁损耗可近似认为只有定子铁损耗，即          从图9-13所示的等效电路看出，传输给转子回路的电磁功率Pem等于转子回路全部电阻上的损耗，即  （9-33） 电磁功率也可表示为  （9-34） （9-35） 第9章 交流异步电机          转子绕组中的铜损耗为          电磁功率Pem减去转子绕组中的铜损耗就是等效电阻              上的电功率。这部分电功率应该是传输给电机轴上的机械功率，用Pm表示。它是转子绕组中电流与气隙旋转磁密共同作用产生的电磁转矩，带动转子以转速n旋转所对应功率。  （9-36） （9-37）         电动机在运行时，会产生轴承以及风阻等摩擦阻转矩，这也要损耗一部分功率，把这部分功率叫做机械损耗，用Δpm 表示。  第9章 交流异步电机         在异步电动机中，除了上述各部分损耗外，由于定、转子开了槽和定、转子磁动势中含有谐波磁动势，还要产生一些附加损耗，用Δpadd表示。Δpadd一般不易计算，往往根据经验估算，在大型异步电动机中，约为输出额定功率的0.5%；而在小型异步电动机中，满载时，可达输出额定功率的（1~3）%或更大些。         转子的机械功率Pm减去机械损耗Δpm和附加损耗Δpadd，才是转轴上真正输出的功率，用P2表示，  （9-38） （9-39） 因此，可得电源输入电功率P1与转轴上输出功率P2的关系为  第9章 交流异步电机          综上分析，异步电动机运行时其能量传递过程可用图9-15所示的功率流程图来表示。 第9章 交流异步电机  
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