定子等效电路的分析与应用

在分析三相交流异步电动机的电路时，必须做好两件事情：

1.力求简化

三相绕组的接法如图2-8a所示，其电路图如图2-8b所示，电源电压是线电压U_1L。

由于三相电流是平衡的，在接成Y形时，中线里没有电流，中线可以省去。

又因为各相的相电压和相电流之间，只有相位的差别，其他完全相同，只需把一相电路分析清楚就可以了。所以，在分析异步电动机的定子电路时，通常只分析一相电路，如图2-8c所示。

图2-8 定子电路的简化

a）三相绕组接法 b）三相电路 c）一相电路

2.区别对待

定子电流产生的磁通路径，并不完全相同，必须区别对待。

（1）主磁通 定子大部分磁通都能够穿过气隙，进入转子，被转子绕组切割，使转子产生能量。学术上称为和转子绕组相连，把能量传递给转子。这部分磁通，称为主磁通Ф₁，如图2-9a中之虚线所示。

传递能量也就是做功。凡是做功的过程，一定是作用的一方克服反作用一方的过程。在电动机的定子电路里，作用的一方是电源电压，反作用的一方就是自感电动势，所以，在异步电动机里，通常把由主磁通引起的自感电动势称为反电动势，如图2-9b中的E₁所示。

图2-9 定子一相等效电路

a）磁通的路径 b）一相等效电路

（2）漏磁通 少部分磁通不能够穿过空气隙，并不被转子绕组切割，如图2-9a中之点划线所示。从传递能量的角度看，它是无用的，故称为漏磁通Ф₀。

漏磁通也要被定子绕组切割，也会产生自感电动势，也要阻碍电流的变化，但它并不参与传递能量，所以用感抗的方式来描述，称为漏磁电抗，如图2-9b中之X₁所示。”

“等一等，”小李打断了张老师的话，说：“对于漏磁电抗和反电动势的概念，能不能这样来归纳：它们都是定子绕组自感电动势的反映，反电动势是由主磁通引起的自感电动势；而漏磁电抗上的电压降则等于漏磁通引起的自感电动势。对不对？”

张老师高兴地说：“归纳得很好，我们接着说吧。

3.一相等效电路

定子绕组本身，不可避免地要有电阻r₁。所以，一个完整的一相等效电路，如图2-9b所示。图中，反电动势有效值的计算公式是：

E₁=4.44K_W1fW₁Ф_m （2-10）

式中 E₁——定子每相绕组的反电动势，V；

K_W1——绕组系数；

W₁——定子每相绕组的匝数；

Ф_m——每极下磁通的振幅值，Wb。

4.电动势平衡方程(www.xing528.com)

在这里，我要插入一点关于做功的要点，如图2-10所示。当我们用手推动重物G以速度v前进而做功时，对于做功过程的描述，要注意如下要点：

（1）能量的载体 这里是重物G；

（2）作用的一方 在这里是人的推力F₁；

（3）反作用的一方 在这里是重物和桌面的摩擦力F₂；

（4）做功的标志 在这里是重物以速度v前进；

（5）些许损耗 在这里是空气的阻力ΔF。

图2-10 做功要点

所谓电动势平衡方程，实质上就是电路做功过程的反映。在图2-9b所示电路中：

（1）能量的载体 就是定子绕组；

（2）作用的一方 是电源电压U₁；

（3）反作用的一方 是反电动势E₁；

（4）做功的标志就是电路内的电流I₁；

（5）些许损耗就是电阻r₁和漏磁电抗X₁上的电压降ΔU₁：

式中 ΔU₁——定子一相绕组的阻抗压降，V。

现在，我们就可以直接写出一相绕组的电动势平衡方程：

式中 U₁——定子的相电压，V；

I₀——空载时的定子相电流，A；

r₁——定子一相绕组的电阻，Ω；

X₁——定子一相绕组的漏磁电抗，Ω。

“老师，主磁通的自感电动势能不能也用感抗的方式来描述？”小李又问。

“当然可以，”张老师一边说，一边在纸上画了起来。然后说：“如图2-11所示，由主磁通引起的感抗用X_m表示。但是，因为主磁通是交变的，所以，它除了引起感抗外，还必然在磁路里产生铁损耗，即涡流损耗和磁滞损耗，它们是有功损耗，所以在电路里要加入与铁损耗相当的有功元件r_m。图2-11所示电路，是转子绕组开路时的等效电路。因为这时的电流只起到产生磁通的作用，通常把这条支路称为励磁支路。”

图2-11 励磁支路