43-三相异步电动机的空载运行

4.3三相异步电动机的空载运行三相异步电动机与变压器相似，定子与转子之间是通过电磁感应联系的。定子相当于变压器的一次绕组，转子相当于二次绕组，可仿照分析变压器的方式进行分析。4.3.1空载运行的电磁关系当三相异步电动机的定子绕组接到对称三相电源时，定子绕组中就通过对称三相交流电流，三相交流电流将在气隙内形成按正弦规律分布，并以同步转速n1弦转的磁动势F1。由旋转磁动势建立气隙主磁场。这个旋转磁场切割定、转子绕组，分别在定、转子绕组内感应出对称定子电动势，转子绕组电动势和转子绕组电流。空载时，轴上没有任何机械负载，异步电动机所产生的电磁转矩仅克服了摩擦、风阻的阻转矩，所以是很小的。电机所受阻转矩很小，则其转速接近同步转速，n≈n1，转子与旋转磁场的相对转速就接近零，即n1-n≈0。在这样的情况下可以认为旋转磁场不切割转子绕组，则E2s≈0（“s”下标表示转子电动势的频率与定子电动势的频率不同），I2s≈0。由此可见，异步电动机空载运行时定子上的合成磁动势F1即是空载磁动势F10，则建立气隙磁场Bm的励磁磁动势Fm0就是F10，即Fm0=F10，产生的磁通为m0。WVUIII111,,WVUEEE111,,WVUEEE222,,WVUIII222,,三相异步电动机的空载运行（续1）励磁磁动势产生的磁通绝大部分同时与定转子绕组交链,这部分称为主磁通，用m表示,主磁通参与能量转换，在电动机中产生有用的电磁转矩。主磁通的磁路由定转子铁心和气隙组成，它受饱和的影响，为非线性磁路。此外有一小部分磁通仅与定子绕组相交链，称为定子漏磁通。漏磁通不参与能量转换并且主要通过空气闭合，受磁路饱和的影响较小，在一定条件下漏磁通的磁路可以看做是线性磁路。三相异步电动机的空载运行（续2）4.3.2空载时的定子电压平衡关系设空载时定子绕组上每相所加的端电压为，相电流为，主磁通m在定子绕组中感应的每相电动势为，定子漏磁通1在每相绕组中感应的电动势为Es1，定子绕组的每相电阻为R1，类似于变压器空载时的一次侧，则可以列出电动机空载时每相的定子电压平衡方程式（4-4）与变压器的分析方法相似，可写出（4-5）式中为励磁阻抗，其中Rm为励磁电阻，是反映铁耗的等效电阻，Xm为励磁电抗，与主磁通相对应。1U0I1E10111RIEEUmWkNfXIE11110144.4)j(01mmXRIEmmmZXRjm三相异步电动机的空载运行（续3）（4-6）111110144.4WkNfXIE101jXIEs10111011)j(zIEXRIEU11EU11EUmUm式中X1为定子漏磁电抗，与漏磁通相对应，N1为定子每相绕组的总匝数，于是电压方程式可以改写为（4-7）式中z1为定子每相漏阻抗Z1=R1+jX11因为E1远大于I1z1，可近似地认为或显然，对于一定的电动机，当频率f1一定时，。由此可见，在异步电动机中，若外加电压一定，主磁通大体上也为一定值，这和变压器的情况一样，只是变压器无气隙，空载电流很小，仅为额定电流的2%～10%而异步电动机有气隙，空载电流则较大，在小型异步中，甚至可达到额定电流的60%。