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公告：关于公众号和博主的重要内容信息2025年8月11日更新

    哈喽，大家好，我是大家的老朋友-小小夏，这期分享给大家一些五步法一步一步“绘制”电机相量图，希望大家喜欢。请注意，本博文是博主原创，文中内容仅供参考，如有错误，欢迎指正，未经博主允许，任何人均可分享，但是不得私自转载引用。

    本博文内容参考以下书籍

以下内容部分引用自上述实体书籍的第27页

章节目录为第二章 2.3.3相量图

在之前的博文里，我们用三步分析法理解了电机等效电路图

三步分析法理解电机等效电路

相量图是理解等效电路的另一种方式，如果说等效电路是用“代数”来描述电机，那么相量图就是用“几何”来描述它。

博主刚开始看相量图时候也觉得很抽象，很难懂，但是通过一些技巧，按步骤一步一步学习，绘制，它就会变得非常清晰，那么，我们就开始吧~

什么是向量图？

相量图是一个“矢量地图”，用来表示交流电路中所有电压和电流的大小与相位关系。

箭头的长度：代表电压或电流的大小

箭头的角度：代表他们在时间上相互超前或滞后的相位关系。

一步步“绘制”相量图

我们将从电机最核心的部分--磁场  开始，一步步画出这张图。

第一步：确定基准---主磁通Φm

操作：画出一条水平向右的箭头，代表主磁通Φm。

理由：电机的一切电磁现象都源于这个穿过气隙的主磁场，所以我们把它作为我们地图的“0度参考线”。

第二步：磁场生电---感应电动势E1和E2'

操作：从原点画一条垂直向下的箭头，代表定子和转子的感应电动势E1和E2'。

理由：根据法拉第电磁感应定律，由正弦波磁场感应出的电动势，在相位上总是滞后磁通90°，所以在这个地图上，-90°就是正下方。

第三步：电生电流---转子电流I2'

操作：从原点画一条箭头代表转子电流I2'，它滞后于电动势E2'一个角度ψ2.

理由：电动势E2'驱动电流I2'流过转子电路。因为转子电路中既有电阻(R2'/s),也有电抗（X2'），所以它是一个感性电路，在感性电路中，电流总是滞后于电压。滞后的角度ψ2的大小，由转子的“感性程度”（即X2'与R2'/s的比值）决定。

第四步：电流的合成---定子电流I1

操作：将代表励磁电流Im的箭头（与磁通Φm同向）和代表转子电流I2'的箭头，进行矢量相加（平行四边形法则），得到最终的定子电流I1

理由：定子电流I1必须完成两项任务：

        1.提供励磁电流Im建立主磁场。

        2.提供一个大小相等，方向相反的电流-I2'去抵消和平衡转子电流I2'所产生的磁场，根据楞次定律，转子的磁场总是反抗定子的，所以定子必须产生一个反作用力来压制它，才能将能量传递过去，因此，I1是这两者的矢量和：

第五步：电压的平衡---终端电压U1

操作：这是关键的一步。我们从代表-E1(即E1的反向，箭头垂直向上）的终点开始，依次画上与I1平行的电压降I1*R1和比I1超前90度的电压降j*I1*X1.最终得到的从原点指向终点的箭头，就是我们必须在电机两端施加的终端电压U1.

理由：这是在应用电路学的基尔霍夫电压定律。我们加在电机上的外部电压U1,必须等于电机内部产生的反电动势E1加上电流I1在定子绕组自身阻抗上产生的压降（I1*R1和j*I1*X1）.公式为：

U1=（-E1）+I1*R1+j*I1*X1

想必大家有一些疑问，

疑问1：转子电流I2为什么指向第三象限？

答：由于两个物理规律决定的，一个是感应电动势的方向，另一个是电感电路中电流与电压的关系。我们已经很清楚了转子电动势滞后主磁通90°，是垂直向下的，但是在任何含有电感（线圈）的交流电路中，电流的变化总是慢半拍，即电流的相位会滞后于电压的相位。转子鼠笼本身就是一个电感项圈，它既有电阻，也有漏电抗，因此当向下的电压E2'驱动电流时，产生的电流I2'必须滞后于E2'，滞后就意味着顺时针方向偏转，两者合成起来的I2'最终方向会朝向第三象限。

疑问2：定子电流I1为什么和主磁通Φm有一个角度？

答：严格意义下的磁化电流Im和主磁通Φm是没有任何角度误差的，但是此处的角度是包含铁耗电流的，所以会有一个小小的夹角。

疑问3：I1*R1为什么箭头朝向第一象限，但是J*I1*X1箭头却是朝向第二象限？

答：电阻不改变电流和电压的相位，所以电压I1*R1的方向随电流I1的方向

电感会使电压相位超前电流90°，所以电压j*I1*X1方向的基础上逆时针旋转90°。

疑问4：为什么Im箭头朝向第一象限和I2箭头朝向第三象限，得到的I1箭头却是朝向第一象限？

答：按常理来讲，结果不应该向上，正确的方式应该是有一个反抗电流-I2'，用以抵消和平衡转子I2'所产生的磁场，如下图

书中的图示是为了和等效电路一直，所以有些不是很严谨。

如何从图中读取电机性能？

现在你已经学会如何画这张相量图了，也得到了一个强大的分析工具。

功率因数（cosφ1）：图中终端电压U1和定子总电流I1之间的夹角φ1，就是功率因数角，这个夹角越小，说明电压和电流的相位越相近，做的“有用功”占比越高，功率因数就越高。

负载变化的影响：当电机负载增加时，转差率s变大，转子电流I2'会急剧增大，在相量图上，你会看到I2'箭头变得更长，导致总电流I1也变得更长，角度也发生变化，最终引起功率因数角φ1的变化。

你学会了么？