异步电机有哪些不同的运行状态?对应的转差率有何特征?

2022-03-11 照明小编 www.gdzrlj.com
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电机是一种实现电能与机械能转换的装置,当将电能转换为机械能时,电机作为电动机使用,当将机械能转换为电能时,电机又作为发电机使用。

异步电机是电机的一个分支,运用范围较为广泛,更多的时候异步电机作为电动机运行,因而更多的时候人们将电动机称为电机。异步电机也被称为感应电机,从电磁关系分析,异步电机又和变压器比较相似,异步电机的定子相当于变压器的原线圈,而转子绕组相当于变压器的副线圈。

异步电机有哪些不同的运行状态?对应的转差率有何特征?

从异步电机的工作原理分析,可以将其运行状态分为三类,即电动机运行状态、发电机运行状态和电磁制动运行状态。

异步电机之异步,是缘于其工作转速与同步转速的差异性,即电机转子转速与定子旋转磁场的转速不同,也就引入异步电机转差的概念,转差与同步转速之比称为转差率。

转差率作为异步电机的重要性能参数,其大小及正负属性反映了电机的运行状态和质量状态。我们可以通过转差率的数值状态区分电机的运行状态。

01.电动机运行状态——转差率为正值,在0-1之间

电动机状态是我们大家最熟悉的状态,即将电能转换为机械能的状态。该状态下转子的旋转方向与定子的旋转磁场方向一致,转子转速小于旋转磁场的转速,按照转差率概念,其值大于0且小于1(不等于0也不会等于1)。

电动机转子的速度与其所拖动的负载相关,当电机空载运行时,转子转速与定子旋转磁场的转速最接近,但永远小于同步转速。

02.发电机运行状态——转差率为负值,小于0至负无穷

电机的发电机状态其实我们也不陌生,比如我们经常见到的小型柴油发电机,移动电站等。该状态是将机械能转换为电能,机械能的获取通过风能、热能等多种方式。

该状态下,通过转子的旋转感应电机定子的旋转磁场,此时转子的转速由原动装置决定,转子的旋转方向与所感应的定子旋转磁场方向一致,转子转速大于所感应出的旋转磁场转速,因而电机在该状态下的转差率即为负值。

从发电机的工作原理分析,转子的转速可以按照需求通过原动装置实现无限高,相对于定子旋转磁场转速的差值也就无穷大,按照转差率概念,该值也就是一个可以无限接近于0也可以无穷大的负数。

03.电磁制动运行状态——转差率为正值,大于1至正无穷

对于异步电机的电磁制动状态,我们采用起重机下放货物的过程进行分析,如果没有制动,货物将按照自由落体运动进行,即越接近地面,转速越快,特别是对于从较高高度下落的物体。为了控制下落速度,就需要有一个与转子旋转方向相反的力矩去控制,此时的电机就处于电磁制动状态。

该状态下转子转速相对于旋转磁场转速为负值,按照转差率概念,电机制动状态下的转差率即为大于1的正数,而且可到无穷大。

按照以上分析,我们可以采用电机产品的某一个性能参数,去界定电机不同的运行状态,从狭义的电动机向广义的电机产品进行拓展。事实上,学习也就是将书先读厚再读薄的过程,知识的融会贯通,更有利于提升我们分析问题和解决问题的能力。