感应电动机的功率流程图及损耗

三相感应电动机的定子输入功率为：

$$\mathrm{𝑃_{𝑖𝑠} = \sqrt{3} 𝑉_𝐿𝐼_𝐿 cos \varphi_i = 3 𝑉_{𝑠𝑝ℎ} 𝐼_{𝑠𝑝ℎ} cos \varphi_i}$$

其中：

• V_L = 线电压
• I_L = 线电流
• V_sph = 定子相电压
• I_sph = 定子相电流
• cos \varphi_i = 输入功率因数

定子损耗

• 定子铜损或定子绕组电阻中的I²R损耗，计算公式如下：

$$\mathrm{𝑃_{𝑠𝑐𝑢} = 3 𝐼_{𝑠𝑝ℎ}^{2} 𝑅_{𝑠𝑝ℎ}}$$

• 定子铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗，称为定子铁损，计算公式如下：

$$\mathrm{𝑃_{𝑠𝐶} = 𝑃_{𝑠ℎ} + 𝑃_{𝑠𝑒}}$$

因此，定子的输出功率为：

$$\mathrm{𝑃_{𝑜𝑠} = 𝑃_{𝑖𝑠}− 𝑃_{𝑠𝑐𝑢} − 𝑃_{𝑠𝐶}}$$

定子的输出功率 (Pos) 通过定子与转子之间的气隙传递到电动机的转子。它也称为该机的气隙功率 (P_g)。因此：

$$\mathrm{定子输出功率 (𝑃_{𝑜𝑠})\:=\: 气隙功率 (𝑃_𝑔)\:=\: 转子输入功率 (𝑃_{𝑖𝑟})}$$

转子损耗

• 转子铜损或转子电阻中的I^2R损耗，计算公式如下：

• $$\mathrm{𝑃_{𝑟𝑐𝑢} = 3 𝐼_2^2 𝑅_2}$$

• 转子铁损或磁滞损耗和涡流损耗，计算公式如下：

• $$\mathrm{𝑃_{𝑟𝐶} = 𝑃_{𝑟ℎ} + 𝑃_{𝑟𝑒}}$$

• 摩擦和风损 (P_fw)
• 附加负载损耗 (P_misc)，包括所有未包含在上述损耗中的损耗，例如谐波磁场引起的损耗。

机械功率 (P_m)

如果从转子输入功率 (P_g 或 P_ir) 中减去转子铜损，则剩余功率将从电功率转换为机械功率。这称为输出机械功率 (P_m)。

$$\mathrm{输出机械功率,\: 𝑃_𝑚 = 𝑃_{𝑖𝑟} − 𝑃_{𝑟𝑐𝑢}}$$

$$\mathrm{⇒ 𝑃_𝑚 = 𝑃_𝑔 − 𝑃_{𝑟𝑐𝑢} = 𝑃_𝑔 − (3𝐼_2^2𝑅_2)}$$

因此，电动机的输出功率为：

$$\mathrm{𝑃_𝑜 = 𝑃_𝑚 − 𝑃_{𝑓𝑤} − 𝑃_{𝑚𝑖𝑠𝑐}}$$

功率 P_o 称为有效功率或轴功率。

旋转损耗

在启动和加速过程中，转子铁损较高，并随着电机速度的增加而降低。摩擦和风损在启动时为零，并随着速度的增加而增加。

因此，铁损与摩擦和风损之和随电机速度变化而近似恒定。因此，这些损耗可以合并在一起，称为旋转损耗，计算公式如下：

$$\mathrm{𝑃_{旋转损耗}= 𝑃_𝐶 + 𝑃_{𝑓𝑤} + 𝑃_{𝑚𝑖𝑠𝑐}}$$

则电动机的输出功率为：

$$\mathrm{𝑃_𝑜 = 𝑃_𝑚 − 𝑃_{旋转损耗}= 𝑃_𝑜 = 𝑃_𝑚 − 𝑃_𝐶 − 𝑃_{𝑓𝑤} − 𝑃_{𝑚𝑖𝑠𝑐}}$$

下图显示了感应电动机的功率图。

Manish Kumar Saini

更新于：2021年8月26日

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