圖1 異步電動(dòng)機(jī)的功率圖
異步電動(dòng)機(jī)的功率傳遞關(guān)系如圖1所示，該圖表現(xiàn)出了電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換過程，其中包括了電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的各種損耗和實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的幾種功率。
1．電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的5種損耗
pcu1 定子繞組銅損耗：。
pcu2 轉(zhuǎn)子繞組銅損耗：。
pfe 鐵心損耗：。由于正常運(yùn)行時(shí)，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率很小，轉(zhuǎn)子頻率很小，只有1～3hz，轉(zhuǎn)子的鐵心損耗很小，可忽略不計(jì)，所以pfe實(shí)際上只是定子的鐵心損耗。
pmec 機(jī)械損耗。機(jī)械損耗是由于軸承摩擦和通風(fēng)引起的，與此相應(yīng)，轉(zhuǎn)子軸上產(chǎn)生一個(gè)制動(dòng)性質(zhì)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩tmec。
pad 附加損耗。附加損耗是由于定、轉(zhuǎn)子齒槽的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及磁場(chǎng)中的高次諧波分量的影響，在定、轉(zhuǎn)子鐵心中產(chǎn)生的。它和機(jī)械損耗一樣，在轉(zhuǎn)子軸上產(chǎn)生一個(gè)制動(dòng)性質(zhì)的附加轉(zhuǎn)矩tad，因而是消耗在電動(dòng)機(jī)軸上的機(jī)械功率。在小型異步電機(jī)中，滿載時(shí)pad約為輸出功率的l～3％，而在大型異步電機(jī)中，pad可取為輸出功率的0．5%。
2．電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的4種功率
p1 由電源輸入異步電動(dòng)機(jī)定子的電功率，即：
（1）
pem 電磁功率，它是通過電磁感應(yīng)作用借助氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)從定子傳遞到轉(zhuǎn)子的功率，。由p1減去定子銅耗pcu1和鐵心損耗pfe后得到，即定子側(cè)的功率平衡方程式為：
?。?）
pmec 總機(jī)械功率，由傳遞到轉(zhuǎn)子側(cè)的電磁功率減去轉(zhuǎn)子銅耗pcu2得，即轉(zhuǎn)子側(cè)的功率平衡方程式為：
（3）
p2 輸出功率，總機(jī)械功率再減去機(jī)械損耗pmec和附加損耗pad后就是電動(dòng)機(jī)軸端輸出的凈機(jī)械輸出功率，也就是電動(dòng)機(jī)的額定功率。即轉(zhuǎn)軸上的功率平衡方程式為：
?。?）
綜上所述，異步電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)輸入的電功率在扣除電機(jī)內(nèi)部五項(xiàng)損耗之后才轉(zhuǎn)變成從軸端輸出的機(jī)械功率，故最后有功功率平衡方程式為:
（5）
3．功率平衡方程式中的兩個(gè)重要公式
等效電路圖可以對(duì)異步電機(jī)的長期運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，包括隨著負(fù)載的變化，電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速、功率損耗、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及最大轉(zhuǎn)矩的變化過程的分析。而通過繞組折算用一等效靜止轉(zhuǎn)子來模擬實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，其能量傳遞關(guān)系不會(huì)改變，所以上述的各種功率和損耗可在異步電機(jī)的t型等效電路中，利用電流通過各種電阻的損耗來表示，如圖2所示。
圖2 從等效電路看異步電動(dòng)機(jī)的功率關(guān)系
定子銅耗pcu1可等效為電阻r1上消耗的電功率，即：；鐵心損耗pfe可等效為電阻rm上消耗的電功率，即：。從等效電路圖可見，輸入電路的總功率p1減去電阻r1、rm上消耗的功率應(yīng)等于電阻/s上消耗的功率，即。再由式（zj．1）可知，這個(gè)功率就是借助氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)從定子傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率pem，即：
（6）
其次，轉(zhuǎn)子銅耗pcu2可等效為電阻上消耗的電功率，即：
（7）
可見pem減去pcu2之后的功率可以用電阻上消耗的電功率來等效，即。再由式（zj．2）可知，這個(gè)功率就是電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的總機(jī)械功率pmec，即：
（8）
從等效電路圖可以得到兩個(gè)非常實(shí)用的重要關(guān)系式：
?。?）
（10）
該式說明，轉(zhuǎn)子銅耗等于電磁功率與轉(zhuǎn)差率s的乘積，當(dāng)異步機(jī)轉(zhuǎn)子通過外接電阻短路時(shí)，還包括消耗在轉(zhuǎn)子回路中的總電功率。s越大，電磁功率消耗在轉(zhuǎn)子銅耗上的份量就越大，效率就越低。所以，異步電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率很小，可以保證一定的效率。從計(jì)算的角度可見，已知轉(zhuǎn)子銅耗和電機(jī)轉(zhuǎn)速可計(jì)算出電磁功率和總機(jī)械功率。