转子绕组短路并堵转时电磁关系

    

    正常情况下，转子短路电动机就要旋转，为使电动机停转我们需用强制的方法把转子堵住。因此，这种状态也称为异步电动机的堵转状态，它相当于变压器短路。其接线图如图7.2.5所示。

    1.电磁状况

    当定子侧加入三相对称电压之后，定子绕组中流过电流，转子短路之后磁路也发生了较大的变化。这时定子三相对称电流产生的空间旋转磁动势在定、转子绕组中分别感应出电动势。旋转磁场极对数为p，同步转数为n1，不转的转子导体与磁场有相对运动，每经过一对磁极，导体中感应电动势就变化一周，即f＝pn1／60（Hz）。旋转磁场转数与电网频率f1之间有n1＝60f1／p的关系，所以感应电动势的频率f，等于电网频率。转子绕组短接，故转子绕组有对称的三相电流流过也要建立旋转磁动势由于此时定、转子电流有相同的频率、相同的相序。定、转子极数又相等，所以在电机气隙圆周上同向、同速旋转，两者相对静止，并合成为电机气隙圆周上实际存在的磁动势才是在定、转了绕组中产生电动势的磁动势。

    

图7.2.5　转子绕组短路并堵转时异步电动机

    磁动势平衡方程

    

    定子绕组中流过电流，它在定子绕组中产生相应的漏阻抗降。此外，定子绕组还有由旋转磁动势感生的电动势，所以此时定子电路除电流比转子开路时的定子电流大之外，与转子开路时没有什么区别。这时的转子电路由于绕组短路，所以旋转磁动势在转子绕组中感生的电动势也类似于定子中的被绕组内部的漏阻抗压降I和所平衡。是转子电流在转子产生是漏磁通所产生的漏电势，表示方法同定子的漏电势

    

图7.2.6　异步电动机转子堵转时定、转子等效电路

    图7.2.6是异步电动机转子堵转时定、转子侧等效电路。定子按用电惯例规定正方向，转子按发电惯例规定正方向。电动势平衡方程式

    

    其中Z2＝r2＋jx2

    综上所述，异步电机堵转时的电磁关系可用图7.2.7表示。

    2.转子绕组的折算

    通常异步电动机转子的相数、每相串联的匝数和绕组系数与定子对应的相数、每相串联的匝数和绕组系数不同。为简化分析和计算，与变压器相似，这要找到一个假想的新转了，让新转子的相数、绕组串联匝数及绕组系数与定子完全一致，这样新转子的电动势与定子电动势相等，就可以把转子电路接到定子电路—上去。把本来是两个电路和一个磁路组成的异步电动机用一个比较简单的等效电路来代替。要想让这个新转子与实际转子完全等效，就要使新转子产生的磁动势与原转子的磁动势完全一致。这样转子对定子的影响才能相同。因此，转子折算的原则是折算前后磁动势、功率损耗等关系不变。折算后转子每相电动势变为E ·′2、电流变为转子漏阻抗变为Z′＝r′2＋jx′2。

    

图7.2.7　转子堵转时的电磁关系示意图

    3.电流的折算

    根据折算前后转子磁动势保持不变的条件，有

    

    故得

    

    式中，为定、转子电流比。

    对于绕线式异步电动机有m1＝m2＝3。对于笼型电机，m1≠m2（详细解释请参考有关书），这里的相数比的物理意义是把m2相的笼型转子在磁动势等效的前提下，折算为等效的三相转子，然后可以接到定子上去。

    4.电动势的折算

    转子电动势折算应是，因此有

    

    折算后的转子电动势E′2＝keE2。ke称为异步电动机定、转子电动势比。

    5.阻抗的折算

    根据折算前后转子上的有功功率不变，即铜耗保持不变，可得

    

    则折算后的转子电阻r′2为

    

    根据转子漏磁场储能不变，有

    

    得

    

    折算后的转子功率因数φ′2为

    

    根据磁动势方程（5－9）有

    

    可得电流形式的异步电动机磁动势方程

    

    6.折算后的方程式、等值电路和相量图

    根据式（7－9）、式（7－11）、式（7－13）、式（7－14）、式（7－15）、式（7－17），转子短路且堵转的异步电动机折算后的基本方程式为

    

    根据式（7－18），可以画出如图7.2.8所示的等值电路和相量图。

    定子侧的输入阻抗为

    

    

图7.2.8　异步电动机堵转时的等效电路

    

图7.2.9　异步电动机堵转时的相量图