异步电动机输入的电功率是指异步电机从电源取得的功率,用P1表示,计算式为
2.定子铜损耗PCu1
定子铜损耗指电流流过定子绕组时产生的电阻损耗,以热的形式消耗在定子绕组上,使绕组发热,用PCu1表示,计算式为
3.铁芯损耗PFe
异步电机铁损耗指定子的铁损耗。由于一般情况下,异步电动机的转速接近同步转速,转差率s很小,转子电流频率f2=sf1=1~3Hz,转子铁损耗很小,在计算异步电动机铁损耗时一般忽略转子铁损耗,所以有
4.电磁功率Pem
异步电动机从电源汲取的功率P1以后,一部分作为定子铜损消耗在定子绕组中,使绕组发热,另一部分作为铁芯损耗消耗在定子铁芯中,使铁芯发热,其余功率称为电磁功率Pem,所以Pem=P1-PCu1-PFe。所以电磁功率Pem是异步电动机的定子通过电磁耦合传输给转子的有功功率。从等效电路的转子支路可知,转子得到的总的有功功率有两种方法表示。
(1)用等效电阻和转子电流表示的电磁功率,认为有功功率全部消耗在等效电阻上,即
从式(3-35)可知,进入转子的电磁功率分为两部分,第一部分是转子绕组铜损3I2′2R2′,第二部分是等效附加电阻之上的功率,称为机械功率
(2)用转子回路的电势、电流和功率因数也可以求出电磁功率,即
5.转子铜损耗PCu2
转子电流I′2在转子电阻上的损耗,以热的形式消耗在转子电阻上,使转子绕组温度升高,其计算式为(www.xing528.com)
6.总机械功率Pm
定子传递到转子的功率仅去掉转子铜损,就是使转子产生机械旋转的总机械功率Pm,数值上Pm等于转子支路的附加等效电阻上的损耗值,即
从式(3-34)可知PCu2=sPem。
从以上对电磁功率Pem、转子铜损耗PCu2以及总机械功率Pm的定量分析中,异步电动机运行时Pem,PCu2和Pm之间的定量关系为
从式(3-39)可见,当电磁功率一定时,转差率s越小,转子回路铜损越小,总机械功率越大。电机运行时,若s大,效率一定不高。另外,当异步电机处于电磁制动状态时s>1,即转子铜损大于电磁功率,故由定子传送到转子的电磁功率都消耗于转子铜损仍不够,还应从轴上输入机械功率去补偿。这里再次说明,异步电机处于电磁制动状态时,从电源和转轴两方面输入功率,而消耗于转子电阻上。
电动机转动时,还会有风阻、轴承摩擦等阻力,也要损耗一部分功率,这部分功率损耗称为机械损耗,用PΩ表示。除此之外,异步电动机由于定、转子齿、槽对气隙磁动势的影响,磁动势中会含有谐波磁动势,会产生一些不易计算的损耗,称为附加损耗,用PΔ表示。附加损耗虽然很小但计算复杂,一般根据经验估算。小型异步电动机的PΔ较大些,PΔ≈PN(1~3)%。大型异步电动机,PΔ≈PN0.5%。
可见,总机械功率Pm减去机械损耗PΩ和附加损耗PΔ才是轴上输出的机械功率,即
7.功率方程
综合以上各项功率和损耗,可写出异步电动机的功率传递过程的方程为
式(3-41)表示异步电机的功率转换过程的物理概念和各功率之间的联系。4个方程不是全部独立的。
总结上述分析可见,异步电动机运行时,从电源输入的电功率P1到电动机轴上输出的机械功率P2,在电动机内功率传递过程中的损耗可以用异步电动机的功率流程图表示,如图3-14所示。
图3-14 异步电动机的功率流程图
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