异步电动机的等效电路分析和负载增加对电流的影响

小李想了一想后，首先把定、转子的等效电路画到了一起，如图2-19所示，然后说：

这里有两个很重要的关系：

（1）因为转子的等效三相绕组是和定子绕组完全相同的，则感应电动势E₂′的计算公式是

所以，定子U相绕组的端子U₁、U₂完全可以和转子等效u相绕组的端子u₁、u₂直接连接起来。

（2）由式（2-26），当电动机不带负载时，I₂′≈0，等效电路如图2-11所示；当电动机带动负载时，再把转子等效电路加上去，得到完整的异步电动机的等效电路，如图2-20所示。这时，式（2-11）的电动势平衡方程应该修改为：

图2-19 定、转子等效电路

张老师微笑着点点头说：“很好。从这个等效电路里，可以归纳出异步电动机的所有电磁关系：

1.电磁关系的归纳

（1）U₁=-E₁+ΔU₁=-E₁+I₁r₁+jI₁X₁

（2）E₂′=I₂′R_L+ΔU₂′=I₂′（r₂′+R_L）+jI₂′X₂′

（3）I₁=-I₂′+I₀

（4）E₁=E₂′=-I₀（r_m+jX_m）”

“老师，这励磁支路的阻抗压降前面为什么要加‘-’号？”小李问。

张老师回答说：“I₀的正方向是从上向下的，所以，其阻抗压降是上‘+’下‘-’的；电动势的正方向虽然也是从上向下，但电动势方向是从‘-’指向‘+’的，在图2-20中，电动势的正方向是上‘-’下‘+’的。你看，两者是不是正好相反？”

小李又问：“图2-20中的E₂′，也包涵了代表铁损耗的电阻r_m，前面说过，转子的铁损耗是可以忽略不计的，怎么理解？”

图2-20 异步电动机的等效电路

张老师说：“转子的铁损耗可以忽略不计是在转子旋转的状态下，转子电流的频率很低时得出的结论，现在等效成静止电路了，转子电流的频率等于电源频率了，铁损耗就应该计入了。”

2.等效电路的简化

小李想起了电工基础课里的串、并联交流电路，就说：这个电路计算起来挺麻烦的。

张老师说：这个电路很像英语大写的T字，所以也称为T形等效电路，计算起来的确比较麻烦。但在工程计算中，常常不需要计算得十分精确，所以就出现了多种简化的等效电路。常见的有两种：

（1）Г形等效电路 把图2-20中的励磁支路移到前面，如图2-21所示。因为电路像俄语里大写的Г字，故称为Г形等效电路。这个电路实际上把定、转子电路串联起来了。

（2）近似等效电路 在T形等效电路里，忽略掉定、转子的漏磁电抗，以及涡流损耗和磁滞损耗等因素，就得到如图2-22所示的近似等效电路。在近似等效电路中，电流I₂′和I₀之间的相位差正好是π/2，在进行粗略分析时，将十分方便。(www.xing528.com)

图2-21 Г形等效电路

图2-22 近似等效电路

现在，你能不能说明，当电动机的负载增加时，电动机电流增大的过程。分别通过电动机里发生的物理过程定性地说明，然后通过等效电路作定量的分析。”

小李想了一想，说：“试试看吧。

3.电动机运行的分析

（1）物理过程 当负载增加时：

→转子的转速有所减慢，转差增大；

→转子导体切割磁力线的速度增大；

→转子侧的感应电动势和电流增大；

→转子电流的反磁动势增大；

→空气隙的合成磁通减小；

→定子的反电动势减小；

→定子电流增大。

（2）等效电路里的反映 当负载增加，电动机的转速有所减慢时：

→转差率s增大；

→转子的等效电阻r₂′/s减小；

→转子电流增大；

→根据磁动势平衡原理，定子电流也增大。

这样讲，可以吗？”

张老师赞许地说：“很好。下次来，我们来看看异步电动机的相量图吧。”

小李的归纳

异步电动机的等效电路