三相异步电机从启动到稳态运行，激磁电抗的变化是从大到小么？

吴永硕

不知道分析的对不对，请高人指点。

标准答案

分析得有道理，但不知你要这个结论想做什么？一般来说，这个变化不会太大。

kaku2013

电抗 = 电角速度 * 电感；
电感量已由线圈材质与形态确定；
电源接入电机瞬间，相当于接入无限次谐波，此时电感抑制电流的变化，无法用T型等效电路来描述电抗量吧；
励磁电流稳态（呈现单频性，谐波可忽略）时，电抗值正比于电角速度，即正比于励磁电流的频率；
电机建立稳态旋转状态所需时间远远大于励磁电流的建立时间。即，异步电机的励磁电抗不是随电机进入稳态运行而由大到小变化的；
这样理解对吗？

标准答案

kaku2013 发表于 2013-12-31 10:18
电抗 = 电角速度 * 电感；
电感量已由线圈材质与形态确定；
电源接入电机瞬间，相当于接入无限次谐波，此 ...

      你说的没错，“电源接入电机瞬间，相当于接入无限次谐波”，此时讨论电机的激磁电抗问题确实没有多大意义，但同时你也提到“励磁电流稳态（呈现单频性，谐波可忽略）时，电抗值正比于电角速度，即正比于励磁电流的频率；电机建立稳态旋转状态所需时间远远大于励磁电流的建立时间。”这点非常正确，特别是你括号中对励磁电流稳态的解释“（呈现单频性，谐波可忽略）”非常到位，这就意味着一旦励磁电流呈现单频性谐波可忽略就可以说其进入了“稳态”，尽管此时这个电流还在由大到小地变化。因此这个所谓的“稳态”我打了个引号。对这个“稳态”的理解应该是励磁电流虽然还在变化，但其变化规律可以用稳态的分析方法来进行分析，也就是说可以用等效电路来分析。
      由于达到这个“稳态”（呈现单频性，谐波可忽略）的时间非常短暂，可以认为励磁电流达到“稳态”时，电机的转速仍然为0，这样可以用等效电路来分析整个启动过程。电流的变化只取决于转速（转差）的变化（假设电压一定），随转速的升高（转差的减小）而减小，频率不变，此时你的最后结论“异步电机的励磁电抗不是随电机进入稳态运行而由大到小变化的；”就有些问题了，应该是楼主得出的结论正确，随着转速的升高，转子侧电压的折算值（即激磁电抗上的电压值）将随之最高，磁通随之增大，饱和程度随之提高，磁导随之减小，激磁电感随之减小，电抗也随之减小。但我2楼已经说了，这个变化不应该很大，最多也就是打了个饱和系数的折，如果电机设计的不饱和或降压启动过程可以认为电抗基本不变。
      顺便说一下，用等效电路来分析这一过程时，电流随转速（转差）的变化不仅要考虑R2‘/s中s的变化因素，还应该考虑因转子频率变化导致的集肤效应引起的R2的变化因素。这样就更全面了。

kaku2013

标准答案 发表于 2013-12-31 22:16
你说的没错，“电源接入电机瞬间，相当于接入无限次谐波”，此时讨论电机的激磁电抗问题确实没有多 ...

谢谢你的点拨；
我一直认为定子绕组中的励磁电抗仅取决于定子电流，看来这个概念有问题。
琢磨你的点评及楼主的附图有感：励磁电抗亦受转子侧产生的磁场的影响（互感作用？），对此我还要仔细琢磨一下。

吴永硕

标准答案 发表于 2013-12-30 20:49
分析得有道理，但不知你要这个结论想做什么？一般来说，这个变化不会太大。

如果我这个结论正确，是否可以把它应用到单相电容启动异步电机中呢，因为单相电容启动异步电机也可以做到是旋转的圆形磁场，那么其副绕组的等效电路图与三相异步电机应该相似，仅多了个电容（等效电路见附图），其励磁电抗的变化应该遵循相似的规律，即从启动到稳态运行，激磁电抗的变化是从大到小么 。这样的话就与书中介绍的矛盾，看红色划线部分，"转子转速上升向同步速靠近时，副绕组感抗增大"。

吴永硕

kaku2013 发表于 2013-12-31 10:18
电抗 = 电角速度 * 电感；
电感量已由线圈材质与形态确定；
电源接入电机瞬间，相当于接入无限次谐波，此 ...

太感谢您的回复了，您所说的“电源接入电机瞬间，相当于接入无限次谐波”，“电机建立稳态旋转状态所需时间远远大于励磁电流的建立时间”等论断，请问读哪些书可以了解或感悟出这些东西。我很希望多了解点理论知识，您能够推荐相关的书籍吗，如果可以，感激不尽。

kaku2013

说实话，这些判断均来自电工原理、电子电路、电机学的基本概念。
电抗公式表明，L确定之后，电抗正比于电流频率；
正弦波电流接入电路瞬间，相当于脉冲冲击（多频或基频不定），完成过渡过程后建立给定频率的正弦波形；
电机主轴达到稳态转动受电机的机电时间常数约束，该常数远大于电路的电气时间常数；

我的迷惑在于，电机运行中，转子侧磁场耦合到定子侧形成的电场形态对绕组中的电抗值有何贡献？
这一点才是你所提问题的关键之处，还是请教标准答案吧。

张老五

分析并没有问题，其实也不用这么复杂，总之就是启动时启动电流大，因此定子上的电阻和漏抗压降也大，感应电势就小。
考虑到饱和因素，感应电势小时饱和程度低，自然激磁电抗就大了。
问题分析这个是为了啥呢？

吴永硕

张老五 发表于 2014-1-3 14:51
分析并没有问题，其实也不用这么复杂，总之就是启动时启动电流大，因此定子上的电阻和漏抗压降也大，感应电 ...

五哥，因为我看单相电机的书，书中介绍"转子转速上升向同步速靠近时，副绕组感抗增大"，这不相互矛盾吗？具体见我在6楼的阐述。

kaku2013

吴永硕 发表于 2014-1-3 19:20
五哥，因为我看单相电机的书，书中介绍"转子转速上升向同步速靠近时，副绕组感抗增大"，这不相互矛盾吗？ ...

你好像没有领会"转子转速上升向同步速靠近时，副绕组感抗增大"的意思。
电机转速随旋转磁场频率增减；
低速时，副绕组（LC串联回路）的容抗大于感抗；随着转速增大（电流频率升高），感抗大于容抗；
此即引文所述"副绕组感抗增大"的意思。
由于主副绕组空间分布90°，应当没有互感，也没有转差因素的影响，我认为不适用三相电机等效电路。

另，我的附帖中多处出现的电抗应表述为感抗，特此改过。

吴永硕

kaku2013 发表于 2014-1-3 21:18
你好像没有领会"转子转速上升向同步速靠近时，副绕组感抗增大"的意思。
电机转速随旋转磁场频率增减；
...

但是电流的频率是固定不变的，不会随转速的升高而减小呀。

kaku2013

吴永硕 发表于 2014-1-2 22:05
如果我这个结论正确，是否可以把它应用到单相电容启动异步电机中呢，因为单相电容启动异步电机也可以做到 ...

并无变频器在其中，的确没有电流频率的变化。
主绕组（单相）仍可采用三相电机等效电路的分析方法。
原文已说明，电容的作用是形成副绕组与主绕组电流的90°相位关系，以便产生旋转磁场；
原文还说，随着转子转速升高，1）电容的存在导致副绕组感抗升高（而不是磁场变化导致感抗变化？）；
2）总电抗减小导致电流增大，进而副绕组电压（电势？）增高；似乎都没有提到副绕组感抗与磁场的关系。
我前面跟帖中的理解是有问题；
没有找到相关的参考资料，临时上网也没有查到权威作品；我的跟帖很有些自不量力，致歉。

吴永硕

kaku2013 发表于 2014-1-4 15:04
并无变频器在其中，的确没有电流频率的变化。
主绕组（单相）仍可采用三相电机等效电路的分析方法。
原 ...

论坛回帖重在技术交流，不是做演讲，在论坛中交流技术问题，就贵在发言，对错先丢一边，更何况有了错误才能进步，不用致歉。我已感觉您很用心的帮我解答问题，感激不尽。

标准答案

我明白楼主的困惑了，下面就给你理出个标准答案：
1 首先你犯了个概念性的错误，混淆了“激磁电抗”和“副绕组感抗”这两个截然不同的概念！“激磁电抗”是指等效电路中的Xm；而“副绕组感抗”是指从副绕组端口（不包括电容）看进去的阻抗的感抗部分（虚部），即激磁电抗与转子阻抗折算值的并联再与定子漏阻抗串联后得到的阻抗的虚部。“激磁电抗”减小不代表“副绕组感抗”减小！！！
2 在分析“副绕组感抗”随转速升高的变化情况之前，还要对电机各参数有一个数量级的概念，这一点很重要，所谓的“经验”其实就是对事物的影响因素有个大概的判断，分清楚数量级的概念，知道什么是影响事物发展的主要因素，什么可以忽略，这样可以大大简化对事物发展规律分析的过程，搞清楚这些也就意味着你经验就丰富了，呵呵！对于异步电机，各绕组的漏阻抗与激磁电抗（主电抗）Xm比，漏阻抗远远小于主电抗Xm！尽管启动过程中，随着转速的升高主电抗Xm会有所减小，但是我前面已经说过，这种变化是很小的，最多就是打个饱和系数的折，而对一个设计合理的电机来讲，饱和系数基本在1.1左右，不会太大，这样即使打完折主电抗Xm也远远大于漏电抗。这里我就告诉你这些参数的大概值，对一台设计合理的异步电机，如果用标幺值表示，主电抗Xm的标幺值大概在2~3左右（小电机此值会偏小，大电机此值会大一些），而漏阻抗基本为主电抗的5~10%左右（小电机此值会偏大，大电机此值会小一些）。超过这个范围电机设计就不太合理了。
3 接下来我们分析“副绕组感抗”随转速升高的变化情况。前面说过从等效电路来看，“副绕组感抗”是激磁电抗与转子阻抗折算值的并联再与定子漏阻抗串联后得到的阻抗的虚部。在启动初始瞬间，转速为0，转差率为1，此时转子支路的阻抗即为转子的漏阻抗，它远小于激磁电抗，并联电路中一个支路的阻抗远大于另一个支路的阻抗时其并联后的总阻抗主要取决于阻抗小的那个支路阻抗，即可以近似认为大阻抗的支路是断开的，总阻抗约等于小支路的阻抗，因此激磁支路与转子支路并联后的阻抗可以认为是激磁回路断开时的阻抗，这样可以认为启动瞬间“副绕组感抗”就近似等于定转子的漏抗之和。随着转速的提高，转差率逐步减小，转子回路的阻抗R2‘/s逐步增大，当接近同步转速时，s=0，R2‘/s为无穷大，此时相当于转子支路断开，这样“副绕组感抗”就等于主电抗与定子的漏抗之和了，又由于主电抗Xm远大于漏电抗（尽管启动完成后主电抗会略小于启动初期的主电抗值），因此此时的“副绕组感抗”当然就比启动初期的“副绕组感抗”大了！以上分析是把突出主要因素而忽略次要因素时定性的一个分析，当然如果你不忽略，直接把各参数代入串并联公式去硬算会得到一个精确的结果，但这样将会极其复杂，我就不给你推演了，如果你有时间和兴趣就留个作业自己去推算吧，不过我想这个规律一定和我上面的简化分析是一致的！
      希望以上分析能帮你理解那段话。

kaku2013

标准答案 发表于 2014-1-5 01:34
我明白楼主的困惑了，下面就给你理出个标准答案：
1 首先你犯了个概念性的错误，混淆了“激磁电抗”和“副 ...

标准答案能否给个说明，副绕组电阻（激磁电抗、转子折算值、漏抗，三项中的电阻部分）与副绕组感抗的相对数量关系？
我的想法是，若副绕组电流、电压的变化主要取决于副绕组感抗的变化，则可以测取旋转磁场建立过程中的电流、电压波形；
由电流电压关系判明副绕组感抗的变化，即由试验结果验证理论分析。
不知我的想法是否可行，请指教。

吴永硕

标准答案 发表于 2014-1-5 01:34
我明白楼主的困惑了，下面就给你理出个标准答案：
1 首先你犯了个概念性的错误，混淆了“激磁电抗”和“副 ...

{:soso_e127:} 我的确把副绕组与励磁绕组搞混了。队长，您讲的很透彻，很有条理，太谢谢您了。

标准答案

吴永硕 发表于 2014-1-5 12:27
我的确把副绕组与励磁绕组搞混了。队长，您讲的很透彻，很有条理，太谢谢您了。

你又说错了，不是“副绕组与励磁绕组搞混了”，没有“励磁绕组”，而是副绕组的激磁电抗和整个副绕组的电抗搞混了！呵呵！

吴永硕

标准答案 发表于 2014-1-5 16:35
你又说错了，不是“副绕组与励磁绕组搞混了”，没有“励磁绕组”，而是副绕组的激磁电抗和整个副绕组的电 ...

呵呵，队长，我懂了，谢谢您。{:soso_e113:}