为什么电机绕组电阻值很小,但运转中不会短路?

水牢中的卡卡西

我们先来了解下电机的铭牌:电机主要的参数有功率、电流、功率因素,其实还有一些参数铭牌上是没有标注的,比如说堵转电流、启动电流。

我们先讲讲图中所讲P=160KW、I=280A、U=380V三角形接法:P=√3×线电压U(380V)×线电流I×功率因数COSΦ=154KW。

那么堵转电流即为

将电机轴固定不使其转动,通电的情况下电机线圈中通过的电流就是堵转电流。这个堵转电流也可以叫做启动电流,因为启动的瞬间电机可视为静止不动。

电机短路即电源提供的电流远远超过正常使用时的电流定义为短路。

电动机在运行的时候电流和电压之间是存在相位角Φ的,当电动机所带的负荷越大时Φ值越小趋近慢慢趋近于0,如果电机制动不转那么就是0,这个时候的电流就叫堵转电流,也可称为短路电流。电机所带的负荷越小Φ值越大,趋近于90°,异步电动机不会达到90°,因为存在铁损和铜损。

电动机运行的电流:I=P/(√3×线电压U(380V)×功率因数COSΦ),也就是说电动机的电流大小是由负荷大小决定的,如果负荷太大电动机会因电流过大而烧掉就是这么一个原因。


凤栖夕阳

这个问题其实网友高个儿12已经简明扼要得作了正确的回答,即电机绕组的电阻虽然很小,但运转中不会短路的原因:除了绕组具有电感以外还会有反电动势产生,这部分电动势会抵消大部分输入电压,进而使输入电流降低。


我的这个回答主要是从我自己的理解上往下再挖一层,尽量说清楚以下两个问题,如有不足或不对的地方请大家指正。

为什么会产生反电动势?
反电动势为什么会抵消大部分输入电压?

电动机的种类繁多,本文分别从直流电动机和三相永磁同步电动机为例进行说明。

直流电动机

直流电动机的模型比较简单,印象中高中物理课上就有学过。这里简单描述一下,这种电动机的定子会产生一个固定的磁场,模型中就是两个磁铁,分别为N和S。在这两个磁铁之间是一个线圈绕组,即转子。这个绕组的两端接直流电压(当然绕组和电源间有电刷、换向器等东西)。

当绕组通电时,线圈上就会有电流,我们先不论通电瞬间电流大小。—> 通电的导体在磁场中就会受到力的作用,然后转子开始旋转。—> 进而再使线圈的磁链发生变化;—> 因为磁链的变化在线圈上产生电动势,磁链变化率越大电动势越大,即转速越大电动势越大; —> 因为楞茨老先生发现,线圈上的感应电动势产生的电流总是阻碍原先磁场的变化,所以该感应电动势的方向与输入电压的方向相反,即反电动势;这就是反电动势产生的机理。 前面已经说明了反电动势的方向和电源的方向相反,假设U为输入电压,E为反电动势,R为线圈电阻,I为线圈电流。那么以上变量之间的关系为:U=E+IR 所以电流为:I=(U-E)/R 以上公式说明反电动势能抵消输入电压,使电流不致于过大。在相同输入电压及励磁条件下,转数越大电流越小。

三相永磁同步电动机

三相永磁同步电动机的结构与直流电动机不同。它的反电动势由两部分组成,一部分是定子本身生成的; 另一部分是转子磁场对定子绕组作用后生成的;

先说第一部分,三相永磁同步电动机定子上有三相绕组,在空间上分别相差120度。由于绕组的电源为正弦交流电,因此绕组上的电流也为正弦交流电;—> 所以线圈上的磁场大小也按正弦规律变化;—> 本线圈的磁链变化及另外两相线圈的磁链也有部分链过本线圈,这些合成的磁链变化就会产生感应电动势;—> 由于感应电动势与输入电源有相位差,总体上施加在线圈电阻上的净电压变小;

对于第二部分,当永磁体的转子旋转起来后,转子产生的磁场也一同旋转,因此链过每一相的磁链会随着转子位置不同而不同; —> 绕组中因磁链的变化会产生感应电压;—>这部分感应电压也会抵消一部分输入电压,使施加在线圈电阻上的净电压变小;


口口木的笔记

我没学过专业的物理知识,强答一发!

电机绕组阻值实在电机静止的时候测出来的,基本可以相当于短路。

(图画的有点丑,基本意思画出来了,不考虑线圈方向)

红,蓝,黄分别电机内代表三根线,黑色为转子,绿色为电刷。

我们可以看到,测电阻时由于电机静止,我们测到的就是一根线圈(图示为蓝色)的阻值,接近于短路,没有问题吧?

但是,当我们电机正常工作时,转子带动线圈时转起来的,电路一直处于一个通-断-通-断的过程,所以整体电流是相对较低的。还有,当我们线圈高频通断电时,其会成为电感,通的一瞬间,电流不会增加到最大值,而是缓慢增大,还没增大到最大电流,转子已经转走了,电刷又通向另外一条线了,所以始终不会增大到最大电流。

(凭借上学时候物理知识和业余电子知识强答,不严谨的地方欢迎指正)


PHP开发者

看了很多大神的回答,感觉有点绕,没学过的不太好理解。我试着用简单的说法来解释一下。

题主所说的电阻属于直流电阻,直接通直流电时,电机相当于一根导线,肯定要短路烧毁的。通交流电时,电机就是一个感性的设备,由于交流电是以50hz的频率交替变化的,因为电机绕组可以看成一个个大型的电感,而通过电感的电流不能突变这个特性,流经线圈的电流还未达到可以烧毁线圈的时候,交变为极性相反的电流,不停往复。所以电机定子绕组可以产生持续旋转的磁场带动转子转动,而本身不会因为电流过大导致短路烧毁。

就是因为电感对电流有阻碍作用,通过电感的电流不能突变,只能慢慢增加或慢慢减小这个特性来实现的。


玖五二柒

所有的电动机,测量电阻值都会很小,因为测量的时候用的是万用表,万用表的电源是电池,也就是直流电压,电机绕组的电阻不会超过1欧姆。

但是电机运行时通过的是交流电源,绕组的电阻很小,但是电感很大,感抗,阻碍了电流。所以,电动机不会短路。

当然,如果你把交流电动机接到直流电源,那肯定会出现短路。

大家可以看一看最常见的电焊变压器, 电焊机(电焊变压器,一般都是高压变低压)外面的绕组是低压绕组,只有几百匝,运行的时候低压绕组串联电抗器(和绕组反向缠绕的线圈),限制电流的增加,所以,即使焊条和搭铁短路了,电焊机也不会短路。


王俊杰猛

如果单纯地考虑绕组静态电阻,对于电源来说当然是短路的,这也是电机启动或者堵转时电流会急剧升高导致跳闸甚至烧毁的原因。但是电机转动起来情况就不同了,电机绕组在磁场中运动,会产生感生电动势,分析电机磁场和绕组运动可以得知这个电动势是和电源电压方向相反的,因此叫做反电动势。正常转速下,反电动势抵消了大部分的电源电压,转速越快,反电动势越高,因此绕组电流就越小。所以同一个电机来说,转速越慢电流越大,转速越高电流越小。


高个儿12

这个现象可以有好几种解释方法:

1、阻抗解释: 这是因为电机绕组的直流阻抗虽然很低,但交流阻抗却很高,电机运转时由于高速转动,导致绕组内流过的电流和电压实际上是周期性变化的交流电,因此必须使用交流阻抗来计算其电流,只有在电机完全堵转时,线圈电流不再变化,才变成直流阻抗,所以电机堵转时电流非常大。

2、发电机解释: 电机转动时,不仅有电机的一面,实际上它也有发电机的一面,因为它的结构与发电机完全一样,因此转动起来后电机也会变成一台发电机,而且它“发电”的一面总是在阻挡“电机”的一面,因此加在线圈绕组上的电压实际上要减去发电的电压,这个压差最后才是作用在绕组的真正产生电流的那个电压,它其实不大了,所以绕组电阻虽小,但驱动压差也很小,电动机电流并不大。

3、感生电动势解释: 和发电机解释很相近,线圈绕组在转动时,会产生一个反电动势,其方向一定是与加载的驱动电压反向,这个反电动势抵消了大部分驱动电压,使得加载在线圈绕组上的真实电压并不大,因此电机线圈内的电流也不很大。

但电机因为负载增加后,转速下降,导致这个反电动势下降,加在线圈上的电压差增加,电机电流会显著加大的。


楚楚夫

《基础电工学》也并非每一个人都学习过,通俗一点讲吧,简单的电路主要分为两种,即“纯电感电路”与“纯电阻电路”。纯电感电路是指除交变电源外,只含有电感元件的电路。电感两端的电压与电流同频,但电压比电流的相位超前π/2,线圈不消耗能量。在“纯电阻电路”中,阻值小肯定会因电流大而出现短路的情况。。但电机是“纯电感电路”,电流与电阻的积不是电压值,电的热效应在电机中占比很小,造成电机的温度升高也很缓慢,电在纯电感电路中电的主要效应是“磁效应”,在这个电路中电能通过磁效应转化成了机械能,完成了从一种能量向另一种能量的转换。在纯电感电路中的电流瞬时值为i=Imsinωt,而在线圈两端的自感电压为uL=Umsin(ωt+π/2),纯电感电路中的电压在相位上超前电流π/2。在电机的铭牌上,标有额定功率,有功功率,无功功率等,只有当无功功率增大时,电机的线圈中才会有大的电流通过,电机就会发热。衡量一个电机质量的重要检测指标就是“温升”,即在一定的时间之内,空转与有效荷载时温度的变化值。现在为了保护电机的绕组不致于在高温时融溶,通常在风冷的全封电机中安置一个“热保护器”,也就是通常讲的“温控”,它的原理与电炒锅上的“热保护器”原理相同。当温度超过设定的温度时,热保护器自动启动,断开电路,促使电机降温。



本问答的正解就是电机是纯电感电路,“线圈不消耗能量”,因此也就不会短路。


春风化雨雨过无痕

通俗点讲,电机运动时经过线圈电流不会很大,这些电流做功大部分是机械功,极小部分才是发热了。如果电机强行被停止转动,两端还加电的话就会立马大量发热,甚至烧毁。这时通过电机的电流全部发热。


朕满血归来

个人理解,如有错误请指出!

简单理解:电机线圈绕组,通电产生旋转磁场,由转子铁心(硅钢片),在旋转磁场中消除磁场,电流越大(根据定子线圈绕组阻值大小决定)扭矩越大,消除交流电在定子线圈中产生的旋转磁场从而不会短路。

对于初学者来说,这样理解应该可以