电动机在电压升高时的工作状态变化

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：这是因为，与原来的平衡状态相比，转速升高的比率远小于电压上升的比率的缘故。当到达B点时，电动机转矩重又减小为TMA，又和负载转矩TLA处于平衡状态，但这时的转速已经增大为nB了。需要说明的是，这里所说的“电压升高”，是指电压在允许范围内的升高。也就是说，由电压升高引起的磁通增大，并不足以使磁路饱和。

1.基本分析电源电压升高，意味着定子侧的输入功率增加了。在刚升高的瞬间，转子侧的输出功率并未变化，于是作为中间环节的磁场能量必然增大。增大了的磁场能传递到转子，又必将使转子的输出功率增加，最后达到新的平衡。

2.变化过程

（1）在电压U₁升高的瞬间，反电动势E₁未变，由式（1-33）可知，定子侧的电动势平衡方程被破坏，电流I₁和磁动势I₁N₁增大。

（2）由式（1-36）可知，磁动势平衡方程被破坏，励磁磁动势I₀N₁增大，磁通增大。

（3）随着磁通Φ_M的增大，转子电动势E₂也增大，转子电流I₂增大。

（4）由式（1-25）可知，电磁转矩T_M增大，转矩平衡方程被破坏（T_M>T_L），转速n_M（=n_L）升高，输出功率P_L增加。

（5）随着n_M的升高，转差Δn和转差率s减小，转子侧的等效电阻（r₂/s）增大，又使I₂和电磁转矩T_M开始减小。

由于负载转矩T_L未变，故转速n_M（=n_L）一直升高到电磁转矩T_M重新与负载转矩T_L平衡（T_M≈T_L）时为止。

因为磁通Φ_M已经增大，故重新平衡后的I₂′，甚至比原来的I₂还略有减小。

（6）与此同时，由于磁通Φ_M已经增大，反电动势E₁也增大，使定子电流I₁和磁动势I₁N₁减小，直至定、转子的磁动势之间重又平衡时为止。重新平衡后的I₂′，甚至比原来的I₂还略有减小。这是因为，与原来的平衡状态相比，转速升高的比率远小于电压上升的比率的缘故。

结果是：电源电压增大后，输入功率P₁（=3U₁I₁cosφ₁）、输出功率P₂（P₂=T_Mn_M/9550）以及传递能量的磁场能（以磁通Φ_M的大小为标志）都增大了。

3.从机械特性看，电压增大后的重新平衡过程

（1）电压增大后的机械特性如图1-30b中的曲线②所示（曲线①为自然机械特性）。其特点是：临界转矩增大为T_K′，但临界转差率和临界转差不变。

（2）在电压增大的瞬间，转速n_A未变，但机械特性已变为曲线②，故工作点由曲线①上的A点跳变到曲线②上的A′点，电动机转矩增大为T_M′_A，大于负载转矩T_LA，故转速顺曲线②上升。

（3）当到达B点时，电动机转矩重又减小为T_MA，又和负载转矩T_LA处于平衡状态，但这时的转速已经增大为n_B了。

需要说明的是，这里所说的“电压升高”，是指电压在允许范围内的升高。也就是说，由电压升高引起的磁通增大，并不足以使磁路饱和。如果电压升高过大，足以使磁路饱和时，情况就很不一样了，详见第2章中的有关论述。

电动机在电压升高时的工作状态变化

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