淺談異步電動機與變壓器的異同

摘#8195;要：電動機和變壓器在原理上有不少共同之處，兩者都建立在電磁感應理論基礎上，本文從工作原理、磁勢平衡及電路模型方面來剖析，比較它們的異同點。

關鍵詞：異步電動機#8195;變壓器#8195;異同

一、工作原理比較

以繞線式三相異步電動機與變壓器做對比，電動機定子繞組相當于變壓器一次側繞組，轉子繞組相當于二次側繞組，這兩者都沒有電的聯系，是靠磁場傳遞能量的。鐵芯就是其磁路通道，磁路與其一次側、二次側、定子繞組、轉子繞組的關系分析是關鍵點，即電與磁關系式。變壓器一二次側繞組借助交變磁場的感應作用將電能從一次側傳遞到二次側繞組；異步電動機定、轉子之間也是靠磁場的感應作用實現機電能量的轉換。

變壓器原理可簡單概括為“電—磁—電”，由于主磁通壓縮于鐵芯中，二次側繞組處于主磁通之外；異步電動機原理為“電—磁—機械轉矩”，在結構上，異步電動機轉子處于旋轉磁場中且可自由轉動，受到安培力的作用，完成機械能轉換。這就是常說的什么樣的構造決定了有什么樣的功能。

二、磁勢平衡比較

由于這兩個都屬單邊勵磁設備，只要電源電壓、頻率及線圈匝數不變，鐵芯或定、轉子中的主磁通就不變。當變壓器空載運行時，主磁通由一次側繞組單獨產生，負載運行時主磁通由一次側、二次側兩者共同作用產生，二次側負載的變化導致一次側電流改變來維持主磁通不變，這種一次側電流隨二次側負載的自我調節作用本質是磁動勢的動態平衡。

在異步電動機中，若外加電壓一定，主磁通大體上也為一定值，這和變壓器的情況一樣，當異步電動機空載運行時，主磁通是由定子繞組的空載磁動勢單獨產生的。異步電動機在負載運行時，轉子旋轉磁動勢對定子旋轉磁動勢產生去磁作用，二者共同作用在主磁路中產生主磁通，從外部參數變化來看，定子電流增加以維持主磁通不變，磁動勢的動態平衡和變壓器類似。只是變壓器無氣隙，空載電流很小，僅為額定電流的2%～10%；而異步電動機有氣隙，空載電流較大，在小型異步電動機中，可達到額定電流的60%左右。

這兩個設備的磁場由于勵磁部分結構不同還是有區別的，變壓器的集中繞組產生的是脈動磁場，一二次側的磁勢合成只有大小和時間關系；異步電動機定子的分布繞組產生的是旋轉磁場，定、轉子的磁勢合成不僅有大小和時間關系，而且還有空間的差異，具體分析要復雜得多。

三、電路模型比較

我們在做定量分析計算時，采用等值電路比較方便。下面就變壓器與異步電動機負載運行經折算后的基本方程式、等值電路模型加以分析比較，如圖1、圖2所示。

圖1#8195;變壓器電路模型

圖2#8195;電動機電路模型（轉子繞組短路）

變壓器一次側、二次側電動勢計算公式：

異步電動機定、轉子電動勢計算公式：

變壓器一次側，二次側電動勢平衡方程：

異步電動機定、轉子電動勢平衡方程：

，

電動機與變壓器電路模型相似，感應電動勢大小與頻率、匝數、磁通成正比。在轉子不動時，定、轉子電動勢有相同頻率，由轉子電流所產生的基波旋轉磁勢與由定子電流所產生的基波旋轉磁勢有相同轉速，沒有相對運動。從電路分析角度來看，轉子不動時的異步電動機的電路方程與二次側短路時變壓器方程相似。所以我們通常把變壓器也稱為“靜止電動機”。

公式中兩者還是有區別的：變壓器N1 N2為一次二次一相繞組總匝數，每相電動勢是所有匝電動勢和；異步電動機N1 N2是定、轉子一相繞組一條支路串聯匝數，為改善電動勢和磁勢波形，一般采用短距和分布繞組，對應于全距和集中繞組打了折扣（K1 K2）。異步電動機定、轉子中電壓電流頻率不同，在等值電路中參數的折算與變壓器折算不相同，除了繞組折算還要進行頻率的折算。

（作者單位：無錫技師學院）