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剖析变压器和异步减速机的电磁原理
来源: | 作者:佚名 | 发布时间: 2020-11-22 | 548 次浏览 | 分享到:
变压器和异步减速机在功用、外型特征和工作方法上很不相同,但它们在原理分析上有很大的相似性,谈论它们在电磁原理分析上的不同,有利于进一步透彻深化地掌握变压器和异步减速机的电磁原理,简化分析进程,丰厚电机理论分析方法。
  交流电机的分析计算进程首要是依据方程式、等值电路和向量图来进行,在接下来的分析中,首要对一般电力变压器和异步减速机的底子公式、方程式以及等值电路和向量图进行分析,文中电压、电势、电流和阻抗均是指一相的量,各量大小比照联络均是指实习值相对于额定值的比值,异步减速机以绕线式为例,定子绕组适当于变压器的原方,转子绕组适当于变压器的付方。
  1.电势计算公式变压器原、付方电势计算公式为:异步减速机定、转子绕组电势计算公式为两者感应电势的大小均与频率、匝数和磁通成正比,形式上相似,不相同点为:变压器原、付方感应电势同频率,原、付方电势计算公式仅匝数不相同。异步减速机正常工作时,定、转子绕组感应电势不相同频率,定、转子绕组匝数以及短距和分布糸数一般也不相同。
  变压器的和2是原、付方一相绕组的总匝数,异步减速机的1和2是定、转子一相绕组一条支路的串联匝数。
  变压器的主磁通!m为脉振磁通,被捆绑在铁芯中,其大小和方向随时间以电源频率按正弦规矩改动,为铁芯柱中总磁通。异步减速机的主磁通!m为空间方位不断移动的旋转磁通,其转速取决于电源频率和定子绕组的磁极对数,为每极磁通量。
  变压器一相绕组的全部线圈绕在同一铁芯柱上,为会合安顿绕组,每一匝线圈交链相同的主磁通,各匝电势同相位,一相电势是一相绕组全部匝电势的代数和。在异步减速机中,为了改进电势和磁势波形,沿铁芯圆周合理安顿线圈,一般采用了短距和分布绕组,短距线匝两个有用边感应电势相位不是相差180.,而是小于180.,在一个线匝中是向量相加,其他,分布绕组的各个线圈电势不相同相位,各个相邻的线圈电势在相位上相差一个槽距电角",极相组电势是'个线圈电势的向量和,所以在电势计算公乘以短距和分布糸数,即相对于全距和会合绕组电势打了扣头,略有减小。
  2.原方定子%电势平衡方程式变压器原方和异步减速机定子电势平衡方程式形式上均为即原方(定子)外加电压被感应电势及电阻和漏抗压降所平衡,由于)1*1和)1,1均比-1和(1小得多,公式近似可写成即外加电压和感应电势近似相等,铁芯中主磁通大小首要取决于外加电压,不相同点为:变压器的电阻很小,异步减速机导线一般细些,线圈匝数多些,电阻稍大些;其他,异步减速机磁路中有气隙存在,绕组为分布安顿,且置于铁芯槽中,漏磁通要多些,漏电抗要稍大些,忽略i%i发作的差错比变压器大。
  变压器相对于电网可认为是负载,假设变压器负载阻抗不变,当外加电压下降时,1会减小;其他,下降致使主磁通减少,感应电势减小,忽略某些非有必要的非线性要素,方程和与大致相同的比例减小。对于异步减速机,假设负载转距不变,电压下降时,主磁通减少,由于电磁转距'与!2成正比,下降致使转距特性曲线下降,则转差率(上升,转速)下降,转子电流频率/2上升,转子回路功率因数cs!(减小,计算电磁转距公式:为坚持转距不变,转子电流上升,定子电流也一起上升,定子漏阻抗压降随下降反而上升,由于!下降,"m减小,加之i%i上升,则1下降,且下降比例比略大。
  异步减速机电流1随下降而上升并不是无止境的,而是有一定规划,如转子不转时,随下降,1也会下降。
  上述谈论不涉及电压改动对电机工作的倒霉影响。
  3.付方"转子电势平衡方程式变压器付方电势平衡方程式为:22'2―2=22%2异步减速机转子电势平衡方程式为两者在形式上相似,不相同点为:(1)变压器正常工作时,付方输出端接有负载阻抗,输出电压和电流,即输出电功率,付方感应电势2被输出电压!2和漏阻抗压降2 %2的向量和所平衡。异步减速机正常工作时,转子绕组是短接的,轴上输出机械功率,转子绕组感应电势仅被漏阻抗压降所平衡。
  在正常工作规划内,变压器付方电势首要决定于原、付方电势的变比联络,与负载的大小和性质联络不大,即便从空载到满载,只需外加电压不变,2改动很小。异步减速机的2除与定、转子绕组的电势比有关外,还与转速有关,或者说与机械负载有关,一般,异步减速机制成后,定、转子绕组的电势比就固定了,定子外加电压一般底子不变,2实习上首要取决于轴上的机械负载,随负载变化2的改动起伏较大。
  变压器的负载阻抗%z一般比漏阻抗大得多,在负载阻抗上的压降(输出电压)也比漏阻抗压降大得多,2%2相对于2和!2很小,几乎可忽略,所以有如下近似联络。
  异步减速机正常工作时,转子转速)很接近于旋转磁场的同步转速)1,转差率(很小,转子电势2=(20也很小,一般2比转子中止时的感应电势2改动而改动,2和2%2老是坚相等衡,没有输出电压。
  变压器的负载大小和性质发作改动时,漏阻抗压降的大小和相位也随之改动,然后使输出电压发作改动,影响供电质量。异步减速机的机械负载大小发作改动时,轴上的制动转矩也随之改动,然后使转速发作改动,影响机械性能。
  变压器的付方漏抗―2比电阻2大,在漏阻抗压降中漏抗压降起主导作用。异步减速机转子中止时转子漏抗―20也比电阻2大,正常工作时,由于转子电流频率很低,这时的转子漏抗很小,在漏阻抗压降中电阻压降起主导作用。
  4.磁势平衡方程式变压器和异步减速机的磁势平衡方程式均为:。1两者铁芯中主磁通均为原(定)、付方(转子)磁势一起建立,原方(定子)磁势中包含有建立磁场的励磁磁势。0和抵消付方(转子)磁势的分量。2,都体现了能量传递联络。不相同点为:(1)变压器的原、付方磁势h和。2的大小和方向随时间按正弦规矩改动,作用方位在固定的铁芯中,为脉振磁势,脉振频率便是电源频率。异步减速机的定、转子磁势。1和。2在空间按正弦规矩分布,以相同转速和转向在电机内空间转动,为旋转磁势,转速取决于电源频率和定子绕组的磁极对数,转向取决于流过定子三相绕组电流的相序。
  (2)变压器的磁路无气隙,磁路磁阻小,建立一定量的磁通所需励磁磁势很小,正常工作情况下!)比和小得多,几乎可忽略。而异步减速机的磁路有气隙存在,磁阻较大,建立一定量磁通所需励磁磁势比变压器大得多,在方程!'不能忽略。
  (3)变压器的负载改动体如今付方所接负载阻抗的改动,致使付方电流改动,由磁势平衡联络致使原方电流和输入功率改动,异步减速机的负载改动体如今转子轴上负载制动转矩的改动,致使转子转速"改动,使转子电势和电流改动,由磁势平衡联络,致使定子电流和输入功率改动。
  5.等值电路变压器的等值电路图异步减速器的等值电路见。
  它们在形式上极为相似,不相同点为(1)变压器原、付方匝数不等,要得到原、付方连为一体的等值电路,需进行绕组折算。异步减速机除定、转子绕组匝数和绕组糸数不等外,正常工作时的定、转子频率也不相等,在绕组折算前,还要进行频率折算,将旋转的转子等值变换为中止的转子,然后得到定、转子连为一体的等值电路。
  (2)变压器磁路磁阻小,单位励磁电流发作的感应电势较大,励磁阻抗m+J'%m=m很大,一般比漏阻抗大得多,励磁电流/几乎可忽略,去掉励磁支路,可得出简化等值电路,发作的差错很小,在工程答应规划内。异步减速机由于有气隙,磁路磁阻比变压器大,单位励磁电流发作的感应电势比变压器小,励磁阻抗比变压器小,也比漏阻抗大得多,但不像变压器相差那么悬殊,不能忽略,励磁支路不能去掉。
  (3)变压器的负载阻抗在电路中是实习存在的。异步减速机的等值电阻k2在电路中并不存在,它是通过频率折算引伸出的机械功率模仿电阻。
  (4)变压器既输出有功,又输出无功,等值电路输出端接的是阻抗。异步减速机输出纯有功的机械功率,等值电路输出端接的是纯电阻。
  (5)变压器付方电流在负载阻抗6=+fz+/%fz上流过期消耗的有功功率fz为完全输出的有功功率。异步减速机转子电流在等值电阻k2上流过期消耗的有功功率/%k2还包含有异步减速机内部的机械损耗。
  6.向量图变压器和异步减速机的向量图别离见、4.它们在形式上相似,不相同点为:1)变压器原、付方各交变物理量同频率,可以画在同一个向量图上。异步减速机在正常工作时定、转子交变物理量不相同频率,需进行频率折算才华中电网电力节能潜力分析刘文胜',叶永松2,胡献忠3,赖敏%1.华中电网有限公司方案发展部,湖北武汉430077;2.华中电网有限公司技术基地,湖北武汉430077 3.华能武汉阳逻电厂,湖北武汉431415能潜力,并从电力供应侧和需求侧提出了具体的节能方法。
  0前语动力是国民经济的命脉,我国人均动力可采储量远低于世界均匀水平,与此一起,我国动力花费量无量,已成为世界第二大动力花费国,我国的动力安全现已致使了咱们的高度重视。
  虽然我国经济取得了令人瞩目的成果,但动力的运用功率非常低,动力浪费适当严重。咱们每创造一美元国民生产产量所消耗的煤、电等动力是美国的4.3倍,德国和法国的7.7倍,日本的11.5倍。
  而水资源消耗,我国万元GDP用水量是美国的近10倍、日本的24倍。
  我国首要用能产品的单位产品能耗比发达国家高25%~90%,加权均匀高达40%支配。例如,我国火电厂供电煤耗为每千瓦时404 g标准煤,世界先进水平为317g标准煤,高出27.4%. 2003年的煤炭产量为16亿t标准煤,现已达到了原先方案中2010年的水平。据测算,我国2003年动力花费总量16.78亿t标准煤,比上年增加10.1%.其间,原油花费量2.52亿t,增加12%;原煤15.79亿t,增加13.6%.其间,电煤8.26亿t标准煤,比上一年增加近1亿t标准煤,而从前电煤每年仅增加3000万t标准煤支配。我国正处于工业化中期和新一轮经济周期的上升时期,动力消耗强度较大。到2020年,国内煤炭需求将在20亿t标准煤以上。
  动力低功率运用一方面构成无量浪费,另一方面将构成严重的动力缺少,并将危及经济发展和国家安全。节能工作火烧眉毛。
  (1)华中电网区域动力花费现状1.1一次动力花费华中电网区域的一次动力消耗逐年增加,从1980年的12306万t标准煤增加到2002年的32200万t标准煤支配,人均动力花费量为841kg标准煤,为我国均匀水平的64.4%.其间,华中区域2002年火力发电包含供热用动力总量约为8 547万t标准煤,占一次动力花费总量的26.54%.能画在同一个向量图上。
  (2)变压器总的功率因数角!1的大小取决于变压器本身的内阻抗及负载的性质和大小,减速机变压器负载一般为理性,滞后于,在特别情况下,如带有满意的容性负载,1也也许超前于。异步减速机总的功率因数角!'的大小取决于异步减速机本身的内阻抗和负载大小,由于异步减速机对电源来说是理性负载,不论负载如何改动,/1老是滞后于"1.!结束语谈论概括变压器和异步减速机电磁原理的异同,在理论分析上提炼共性,差异特性,对于进步交流电机工作分析水陡峭专业教育的质量具有现实意义。