R159022530變壓器和異步電動機在功能、外型特征和運行方式上很不相同，但它們在原理分析上有很大的相似性，探討它們在電磁原理分析上的異同，有利于進一步透徹深入地掌握變壓器和異步電動機的電磁原理，簡化分析過程，豐富電機理論分析手段。
交流電機的分析計算過程主要是依據(jù)方程式、等值電路和向量圖來進行，在下面的分析中，主要對一般電力變壓器和異步電動機的基本公式、方程式以及等值電路和向量圖進行剖析，文中電壓、電勢、電流和阻抗均是指一相的量，各量大小比較關(guān)系均是指實際值相對于額定值的比值，異步電動機以繞線式為例，定子繞組相當于變壓器的原方，轉(zhuǎn)子繞組相當于變壓器的付方。
1電勢計算公式變壓器原、付方電勢計算公式為：異步電動機定、轉(zhuǎn)子繞組電勢計算公式為兩者感應電勢的大小均與頻率、匝數(shù)和磁通成正比，形式上相似，不同點為：變壓器原、付方感應電勢同頻率，原、付方電勢計算公式僅匝數(shù)不同。異步電動機正常運行時，定、轉(zhuǎn)子繞組感應電勢不同頻率，定、轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù)以及短距和分布糸數(shù)一般也不相同。
R159022530變壓器的和2是原、付方一相繞組的總匝數(shù)，異步電動機的1和2是定、轉(zhuǎn)子一相繞組一條支路的串聯(lián)匝數(shù)。
變壓器的主磁通！m為脈振磁通，被約束在鐵芯中，其大小和方向隨時間以電源頻率按正弦規(guī)律變化，為鐵芯柱中總磁通。異步電動機的主磁通！m為空間位置不斷移動的旋轉(zhuǎn)磁通，其轉(zhuǎn)速取決于電源頻率和定子繞組的磁極對數(shù)，為每極磁通量。
變壓器一相繞組的全部線圈繞在同一鐵芯柱上，為集中布置繞組，每一匝線圈交鏈相同的主磁通，各匝電勢同相位，一相電勢是一相繞組所有匝電勢的代數(shù)和。在異步電動機中，為了改善電勢和磁勢波形，沿鐵芯圓周合理布置線圈，往往采用了短距和分布繞組，短距線匝兩個有效邊感應電勢相位不是相差180.，而是小于180.，在一個線匝中是向量相加，另外，分布繞組的各個線圈電勢不同相位，各個相鄰的線圈電勢在相位上相差一個槽距電角"，極相組電勢是'個線圈電勢的向量和，所以在電勢計算公乘以短距和分布糸數(shù)，即相對于全距和集中繞組電勢打了折扣，略有減小。
2原方定子%電勢平衡方程式變壓器原方和異步電動機定子電勢平衡方程式形式上均為即原方（定子）外加電壓被感應電勢及電阻和漏抗壓降所平衡，由于）1*1和）1，1均比-1和（1小得多，公式近似可寫成即外加電壓和感應電勢近似相等，鐵芯中主磁通大小主要取決于外加電壓，不同點為：變壓器的電阻很小，異步電動機導線通常細些，線圈匝數(shù)多些，電阻稍大些；另外，異步電動機磁路中有氣隙存在，繞組為分布布置，且置于鐵芯槽中，漏磁通要多些，漏電抗要稍大些，忽略i%i產(chǎn)生的誤差比變壓器大。
變壓器相對于電網(wǎng)可認為是負載，如果變壓器負載阻抗不變，當外加電壓下降時，1會減??；另外，下降導致主磁通減少，感應電勢減小，忽略某些次要的非線性因素，方程和與大致相同的比例減小。對于異步電動機，如果負載轉(zhuǎn)距不變，電壓下降時，主磁通減少，由于電磁轉(zhuǎn)距'與！2成正比，下降導致轉(zhuǎn)距特性曲線下降，則轉(zhuǎn)差率（上升，轉(zhuǎn)速）下降，轉(zhuǎn)子電流頻率/2上升，轉(zhuǎn)子回路功率因數(shù)cs?。p小，計算電磁轉(zhuǎn)距公式：為維持轉(zhuǎn)距不變，轉(zhuǎn)子電流上升，定子電流也同時上升，定子漏阻抗壓降隨下降反而上升，由于！下降，"m減小，加之i%i上升，則1下降，且下降比例比略大。
異步電動機電流1隨下降而上升并不是無止境的，而是有一定范圍，如轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時，隨下降，1也會下降。
上述討論不涉及電壓變化對電機運行的不利影響。
3付方"轉(zhuǎn)子電勢平衡方程式變壓器付方電勢平衡方程式為：22'2―2=22%2異步電動機轉(zhuǎn)子電勢平衡方程式為兩者在形式上相似，不同點為：（1）變壓器正常運行時，付方輸出端接有負載阻抗，輸出電壓和電流，即輸出電功率，付方感應電勢2被輸出電壓！2和漏阻抗壓降2 %2的向量和所平衡。異步電動機正常運行時，轉(zhuǎn)子繞組是短接的，軸上輸出機械功率，轉(zhuǎn)子繞組感應電勢僅被漏阻抗壓降所平衡。
在正常工作范圍內(nèi)，變壓器付方電勢主要決定于原、付方電勢的變比關(guān)系，與負載的大小和性質(zhì)關(guān)系不大，即使從空載到滿載，只要外加電壓不變，2變化很小。異步電動機的2除與定、轉(zhuǎn)子繞組的電勢比有關(guān)外，還與轉(zhuǎn)速有關(guān)，或者說與機械負載有關(guān)，通常，異步電動機制成后，定、轉(zhuǎn)子繞組的電勢比就固定了，定子外加電壓一般基本不變，2實際上主要取決于軸上的機械負載，隨負載變動2的變化幅度較大。
變壓器的負載阻抗％z通常比漏阻抗大得多，在負載阻抗上的壓降（輸出電壓）也比漏阻抗壓降大得多，2%2相對于2和！2很小，幾乎可忽略，所以有如下近似關(guān)系。
異步電動機正常運行時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）很接近于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速）1，轉(zhuǎn)差率（很小，轉(zhuǎn)子電勢2=（20也很小，通常2比轉(zhuǎn)子靜止時的感應電勢2變化而變化，2和2%2總是保持平衡，沒有輸出電壓。
變壓器的負載大小和性質(zhì)發(fā)生變化時，漏阻抗壓降的大小和相位也隨之變化，從而使輸出電壓發(fā)生變化，影響供電質(zhì)量。異步電動機的機械負載大小發(fā)生變化時，軸上的制動轉(zhuǎn)矩也隨之變化，從而使轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，影響機械性能。
變壓器的付方漏抗―2比電阻2大，在漏阻抗壓降中漏抗壓降起主導作用。異步電動機轉(zhuǎn)子靜止時轉(zhuǎn)子漏抗―20也比電阻2大，正常運行時，由于轉(zhuǎn)子電流頻率很低，這時的轉(zhuǎn)子漏抗很小，在漏阻抗壓降中電阻壓降起主導作用。
4磁勢平衡方程式變壓器和異步電動機的磁勢平衡方程式均為：。1兩者鐵芯中主磁通均為原（定）、付方（轉(zhuǎn)子）磁勢共同建立，原方（定子）磁勢中包含有建立磁場的勵磁磁勢。0和抵消付方（轉(zhuǎn)子）磁勢的分量。2，都體現(xiàn)了能量傳遞關(guān)系。不同點為：（1）變壓器的原、付方磁勢h和。2的大小和方向隨時間按正弦規(guī)律變化，作用位置在固定的鐵芯中，為脈振磁勢，脈振頻率就是電源頻率。異步電動機的定、轉(zhuǎn)子磁勢。1和。2在空間按正弦規(guī)律分布，以相同轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向在電機內(nèi)空間轉(zhuǎn)動，為旋轉(zhuǎn)磁勢，轉(zhuǎn)速取決于電源頻率和定子繞組的磁極對數(shù)，轉(zhuǎn)向取決于流過定子三相繞組電流的相序。
2）變壓器的磁路無氣隙，磁路磁阻小，建立一定量的磁通所需勵磁磁勢很小，正常運行情況下?。┍群托〉枚?，幾乎可忽略。而異步電動機的磁路有氣隙存在，磁阻較大，建立一定量磁通所需勵磁磁勢比變壓器大得多，在方程！'不能忽略。
3）變壓器的負載變化體現(xiàn)在付方所接負載阻抗的變化，引起付方電流變化，由磁勢平衡關(guān)系導致原方電流和輸入功率變化，異步電動機的負載變化體現(xiàn)在轉(zhuǎn)子軸上負載制動轉(zhuǎn)矩的變化，引起轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速"變化，使轉(zhuǎn)子電勢和電流變化，由磁勢平衡關(guān)系，導致定子電流和輸入功率變化。
5等值電路變壓器的等值電路圖異步電動機的等值電路見。
它們在形式上極為相似，不同點為1）變壓器原、付方匝數(shù)不等，要得到原、付方連為一體的等值電路，需進行繞組折算。異步電動機除定、轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù)和繞組糸數(shù)不等外，正常運行時的定、轉(zhuǎn)子頻率也不相等，在繞組折算前，還要進行頻率折算，將旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子等值變換為靜止的轉(zhuǎn)子，從而得到定、轉(zhuǎn)子連為一體的等值電路。
2）變壓器磁路磁阻小，單位勵磁電流產(chǎn)生的感應電勢較大，勵磁阻抗m+J'%m=m很大，往往比漏阻抗大得多，勵磁電流/幾乎可忽略，去掉勵磁支路，可得出簡化等值電路，產(chǎn)生的誤差很小，在工程允許范圍內(nèi)。異步電動機由于有氣隙，磁路磁阻比變壓器大，單位勵磁電流產(chǎn)生的感應電勢比變壓器小，勵磁阻抗比變壓器小，也比漏阻抗大得多，但不像變壓器相差那么懸殊，不能忽略，勵磁支路不能去掉。
3變壓器的負載阻抗在電路中是實際存在的。異步電動機的等值電阻k2在電路中并不存在，它是通過頻率折算引伸出的機械功率模擬電阻。
4變壓器既輸出有功，又輸出無功，等值電路輸出端接的是阻抗。異步電動機輸出純有功的機械功率，等值電路輸出端接的是純電阻。
5變壓器付方電流在負載阻抗6=+fz+/%fz上流過時消耗的有功功率fz為完全輸出的有功功率。異步電動機轉(zhuǎn)子電流在等值電阻k2上流過時消耗的有功功率/%k2還包含有異步電動機內(nèi)部的機械損耗。
6向量圖變壓器和異步電動機的向量圖分別見、4.它們在形式上相似，不同點為：1）變壓器原、付方各交變物理量同頻率，可以畫在同一個向量圖上。異步電動機在正常運行時定、轉(zhuǎn)子交變物理量不同頻率，需進行頻率折算才華中電網(wǎng)電力節(jié)能潛力分析劉文勝'，葉永松2，胡獻忠3，賴敏％1.華中電網(wǎng)有限公司計劃發(fā)展部，湖北武漢430077；2.華中電網(wǎng)有限公司技術(shù)中心，湖北武漢430077 3.華能武漢陽邏電廠，湖北武漢431415能潛力，并從電力供應側(cè)和需求側(cè)提出了具體的節(jié)能措施。
0前言能源是國民經(jīng)濟的命脈，我國人均能源可采儲量遠低于世界平均水平，與此同時，我國能源消費量巨大，已成為世界第二大能源消費國，我國的能源安全已經(jīng)引起了人們的高度關(guān)注。
雖然我國經(jīng)濟取得了令人矚目的成就，但能源的利用效率非常低，能源浪費相當嚴重。我們每創(chuàng)造一美元國民生產(chǎn)產(chǎn)值所消耗的煤、電等能源是美國的4.3倍，德國和法國的7.7倍，日本的11.5倍。
而水資源消耗，我國萬元GDP用水量是美國的近10倍、日本的24倍。
我國主要用能產(chǎn)品的單位產(chǎn)品能耗比發(fā)達國家高25%~90%，加權(quán)平均高達40%左右。例如，我國火電廠供電煤耗為每千瓦時404 g標準煤，國際先進水平為317g標準煤，高出27.4%. 2003年的煤炭產(chǎn)量為16億t標準煤，已經(jīng)達到了原先規(guī)劃中2010年的水平。據(jù)測算，我國2003年能源消費總量16.78億t標準煤，比上年增長10.1%.其中，原油消費量2.52億t，增長12%；原煤15.79億t，增長13.6%.其中，電煤8.26億t標準煤，比去年增加近1億t標準煤，而往年電煤每年僅增加3000萬t標準煤左右。我國正處于工業(yè)化中期和新一輪經(jīng)濟周期的上升階段，能源消耗強度較大。到2020年，國內(nèi)煤炭需求將在20億t標準煤以上。
能源低效率利用一方面造成巨大浪費，另一方面將造成嚴重的能源短缺，并將危及經(jīng)濟發(fā)展和國家安全。節(jié)能工作刻不容緩。
1華中電網(wǎng)地區(qū)能源消費現(xiàn)狀1.1一次能源消費華中電網(wǎng)地區(qū)的一次能源消耗逐年增加，從1980年的12306萬t標準煤增加到2002年的32200萬t標準煤左右，人均能源消費量為841kg標準煤，為我國平均水平的64.4%.其中，華中地區(qū)2002年火力發(fā)電包括供熱用能源總量約為8 547萬t標準煤，占一次能源消費總量的26.54%.能畫在同一個向量圖上。
2變壓器總的功率因數(shù)角！1的大小取決于變壓器本身的內(nèi)阻抗及負載的性質(zhì)和大小，變壓器負載一般為感性，滯后于，在特殊情況下，如帶有足夠的容性負載，1也可能超前于。異步電動機總的功率因數(shù)角！'的大小取決于異步電動機本身的內(nèi)阻抗和負載大小，由于異步電動機對電源來說是感性負載，無論負載怎樣變化，/1總是滯后于"1.！結(jié)束語探討歸納變壓器和異步電動機電磁原理的異同，在理論分析上提煉共性，區(qū)分個性，對于提高交流電機運行分析水平和專業(yè)教學的質(zhì)量具有現(xiàn)實意義。聯(lián)系人：小費
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