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感應電機等效電路比較

感應電機是一種廣泛應用於工業和日常生活中的電動機,由於其結構簡單、成本低廉和可靠性高,成為電動機市場上的主流。理解和分析感應電機的性能,需要使用等效電路來描述其電氣特性。本文將介紹兩種常見的感應電機等效電路表示方法:T等效電路(T-equivalent circuit)和逆Γ等效電路(Inverse Γ-equivalent circuit),並對它們的優缺點及適用情境進行比較分析。在MR2中,可任意使用其中一種等效模型的參數帶入感應電機的模型中。



T等效電路(T-equivalent circuit)介紹

T等效電路是一種詳細描述感應電機內部電氣元件的表示方法。這種方法將感應電機分解為五個主要元素,包括定子電阻R_s、定子漏電感l_ls、轉子電阻R_r、轉子漏電感l_lr和磁化電感L_m。定、轉子電阻能反映出分別繞組的銅損耗,定、轉子漏電感能反映出分別繞組的漏磁損耗,磁化電感能反映出磁化過程中的電感特性與損耗。



其中,定轉子漏感可等效為 l_ls=L_S-L_m ,l_lr=L_R-L_m, L_S為定子自感,L_R為轉子電感。



T等效電路(T-equivalent circuit)優缺點

  • 優點:T等效電路詳細描述了感應電機的各個電氣元件,適合進行詳細分析和設計,尤其在低頻特性和機械特性分析中具有較高準確性。

  • 缺點:相對較複雜,不易在簡單分析中使用,需要處理更多的參數和元件。



逆Γ等效電路(Inverse Γ-equivalent circuit)介紹

逆Γ等效電路是一種簡化的感應電機等效電路表示方法。這種方法將感應電機分解為四個主要元素,包括定子電阻R_s、定子漏抗l_ls'、轉子電阻R_r'和磁化電感L_m'




逆Γ等效電路(Inverse Γ-equivalent circuit)優缺點

  • 優點:逆Γ等效電路結構簡單,適合進行快速估算和初步分析,由於只有四個主要元件,數值計算和公式推導較為簡便。

  • 缺點:詳細性不足,忽略了某些次要元件,在高精度分析和高頻特性分析中可能不夠準確。



T等效電路與逆Γ等效電路的轉換

透過等效轉換,可將T等效電路之參數轉換為Γ等效電路之參數,已知



可將Γ等效電路之四元素整理如下




結論

T等效電路和逆Γ等效電路是兩種常見的感應電機等效電路表示方法。T等效電路詳細而準確,適合進行詳細設計和分析;逆Γ等效電路簡單而快捷,適合進行快速估算和初步分析。根據具體應用需求選擇合適的等效電路方法,能夠更好地滿足設計和分析的要求。


在未來的研究和應用中,隨著電機技術的不斷發展,這兩種等效電路方法將繼續在不同的情境下發揮重要作用。理解和掌握這些等效電路方法,將有助於更好地進行感應電機的設計、控制和優化。



參考文獻

Alturas, Ahmed M & Gadoue, Shady & Zahawi, Bouchaib & Elgendy, Mohammed. (2015). On the Identifiability of Steady-State Induction Machine Models Using External Measurements. IEEE Transactions on Energy Conversion. PP. 1-9. 10.1109/TEC.2015.2460456.



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