《相异步电动机的功率转矩和运行特性》由会员分享，可在线阅读，更多相关《相异步电动机的功率转矩和运行特性（81页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十章 三相异步电动 机的功率、转矩与运行 性能1本章主要内容本章主要内容第一节第一节 三相异步电动机的功率与转矩平衡关系三相异步电动机的功率与转矩平衡关系第二节第二节 三相异步电动机的电磁转矩及机械特性三相异步电动机的电磁转矩及机械特性第三节第三节 三相异步电动机的工作特性三相异步电动机的工作特性第四节第四节 三相异步电动机的参数测定三相异步电动机的参数测定2第一节第一节 三相异步电动机的功三相异步电动机的功 率与转矩平衡关系率与转矩平衡关系1. 1.功率平衡方程功率平衡方程电源输入的电功率电源输入的电功率定子绕组铜耗定子绕组铜耗31. 1.功率平衡方程功率平衡方程铁心损耗铁心损耗铁耗包括磁
2、滞损耗和涡流损耗，电动机铁耗包括磁滞损耗和涡流损耗，电动机 正常运行时转子电势频率很低，正常运行时转子电势频率很低，2-32-3周周/ /秒，秒， 所以铁耗主要集中在定子中，转子铁耗可忽所以铁耗主要集中在定子中，转子铁耗可忽 略。略。为什么电机铁耗只考虑定子侧铁耗，而为什么电机铁耗只考虑定子侧铁耗，而 不考虑转子铁耗？不考虑转子铁耗？4输入电功率输入电功率 P P1 1 减去减去 p pCuCu1 1 和和 p pFeFe 后，后， 余下的功率即为余下的功率即为电磁功率电磁功率。也可表示为：也可表示为： 1. 1.功率平衡方程功率平衡方程电磁功率：通过电磁感应从定子侧传递到电磁功率：通过电磁感
3、应从定子侧传递到 转子侧的功率。转子侧的功率。5附加电阻上的损耗附加电阻上的损耗 1. 1.功率平衡方程功率平衡方程电磁功率电磁功率转子铜耗转子铜耗注意：注意：附加电阻上的损耗即为电机输出的总附加电阻上的损耗即为电机输出的总 机械功率。机械功率。 61. 1.功率平衡方程功率平衡方程电磁功率电磁功率P Pemem扣除转子铜耗扣除转子铜耗p pcucu2 2后，即为消耗在后，即为消耗在 附加电阻附加电阻 上的功率（总机械功率）：上的功率（总机械功率）：总总机械功率机械功率71. 1.功率平衡方程功率平衡方程转子铜耗与电磁功率的关系转子铜耗与电磁功率的关系电磁功率也可表示为：电磁功率也可表示为：结
4、论：电磁功率等于转子铜耗和电机输出的总结论：电磁功率等于转子铜耗和电机输出的总 机械功率之和。机械功率之和。8zz几个重要功率关系几个重要功率关系转差功率转差功率转子铜耗转子铜耗转子铜耗与转差有关，转差越大，铜耗越大。转子铜耗与转差有关，转差越大，铜耗越大。 电机正常运行时，电机正常运行时，s s不大，所以铜耗也小。不大，所以铜耗也小。1. 1.功率平衡方程功率平衡方程9zz几个重要功率关系几个重要功率关系电磁功率与总机械功率的关系电磁功率与总机械功率的关系1. 1.功率平衡方程功率平衡方程10转子铜耗与电磁功率的关系：转子铜耗与电磁功率的关系： 总机械功率与电磁功率的关系：总机械功率与电磁功
5、率的关系： 1. 1.功率平衡方程功率平衡方程电磁功率、总机械功率与转子铜耗的关系：电磁功率、总机械功率与转子铜耗的关系： 11结论：从气隙传递到转子的电磁功率分为两部分，一结论：从气隙传递到转子的电磁功率分为两部分，一 小部分为转子铜损耗，绝大部分转变为总机械功率。小部分为转子铜损耗，绝大部分转变为总机械功率。 转差率越大，转子铜损耗就越多，电机效率越低。因转差率越大，转子铜损耗就越多，电机效率越低。因 此正常运行时电机的转差率均很小。此正常运行时电机的转差率均很小。zz几个重要关系几个重要关系1. 1.功率平衡方程功率平衡方程12在大型异步电动机中，在大型异步电动机中， 约为输出额定功率的
6、约为输出额定功率的 0.50.5，小型异步电动机满载时，小型异步电动机满载时， 可达输出额定可达输出额定 功率的功率的1 13 3或更大。或更大。 附加损耗：定、转子开槽和定、转子磁动势中的附加损耗：定、转子开槽和定、转子磁动势中的 谐波磁动势等产生的损耗，用谐波磁动势等产生的损耗，用 表示，表示， 一般一般 不易计算，往往根据经验估算。不易计算，往往根据经验估算。机械损耗：轴承以及风阻等摩擦阻转矩，这也要机械损耗：轴承以及风阻等摩擦阻转矩，这也要 损耗一部分功率，用损耗一部分功率，用 表示。表示。1. 1.功率平衡方程功率平衡方程13总机械功率总机械功率减去机械损耗和附加损耗，才是减去机械损
7、耗和附加损耗，才是 转轴上真正输出的机械功率，用转轴上真正输出的机械功率，用 表示：表示：1. 1.功率平衡方程功率平衡方程电机转轴输出的机械功率电机转轴输出的机械功率电机功率平衡方程电机功率平衡方程14图图10-1 10-1 异步电动机功率流程图异步电动机功率流程图1. 1.功率平衡方程功率平衡方程152. 2.转矩平衡方程转矩平衡方程转子机械角速度转子机械角速度 输出转矩输出转矩 电磁转矩电磁转矩 与负载无关的空载转矩与负载无关的空载转矩 功率平衡方程式功率平衡方程式转矩平衡方程式转矩平衡方程式16同步角速度同步角速度电磁转矩电磁转矩电磁转矩既可通过机械功率求出，也可通过电磁转矩既可通过机
8、械功率求出，也可通过 电磁功率求出。电磁功率求出。机械功率求电磁转矩机械功率求电磁转矩-机械机械角速度角速度电磁功率求电磁转矩电磁功率求电磁转矩-同步同步角速度角速度2. 2.转矩平衡方程转矩平衡方程171 1、为什么异步电动机正常运行时转差率很小？异、为什么异步电动机正常运行时转差率很小？异 步电动机的运行效率与转速有无关系？步电动机的运行效率与转速有无关系？转速高，效率高，转速高，效率高， 铜耗随转差率增大而增大。铜耗随转差率增大而增大。2 2、电磁转矩与电磁功率有什么关系？电磁转矩与、电磁转矩与电磁功率有什么关系？电磁转矩与 机械功率有什么关系？机械功率有什么关系？同步角速度，机械角速度
9、同步角速度，机械角速度181. 1.电磁转矩表达式电磁转矩表达式 （1 1）物理表达式）物理表达式电磁功率：电磁功率：电磁转矩为：电磁转矩为： 第二节第二节 三相异步电动机的电磁三相异步电动机的电磁 转矩及机械特性转矩及机械特性19表明：表明：三相异步电动机的电磁转矩是由三相异步电动机的电磁转矩是由 主磁通主磁通 与转子电流的有功分量与转子电流的有功分量 相互作用产生的。相互作用产生的。结论：结论：T T为为mm、I I2 2 及及coscos 2 2的函数，当异步电的函数，当异步电 动机起动时，转子边电路动机起动时，转子边电路coscos 2 2很低，尽管此很低，尽管此 时时I I2 2 很
10、大，电磁转矩很大，电磁转矩T T却不大。却不大。电磁转矩物理表达式电磁转矩物理表达式1. 1.电磁转矩表达式电磁转矩表达式20（2 2）参数表达式）参数表达式物理表达式物理表达式-定性分析定性分析 参数表达式参数表达式-定量分析定量分析( (推导从略推导从略) )，为异步电动机的短路电抗。，为异步电动机的短路电抗。1. 1.电磁转矩表达式电磁转矩表达式21（2 2）参数表达式）参数表达式 1. 1.电磁转矩表达式电磁转矩表达式讨论讨论：电磁转矩与电源参数电磁转矩与电源参数（U U、f f）、结构参结构参 数数（r r、x x、mm、p p）和运行参数和运行参数（s s）有关。有关。221 1、
11、异步电动机带恒转矩负载运行，电源电压下降、异步电动机带恒转矩负载运行，电源电压下降 ，当电动机稳定运行后，电动机电磁转矩如何变化，当电动机稳定运行后，电动机电磁转矩如何变化 ？不变不变23定义：定义：异步电动机电源电压恒定，电机参数异步电动机电源电压恒定，电机参数 已知时，转差率已知时，转差率s s与电磁转矩与电磁转矩T T的关系曲线，的关系曲线， 即即 曲线，称为异步电动机的机械特曲线，称为异步电动机的机械特 性曲线。性曲线。 2. 2.机械特性机械特性24图图10-2 10-2 异步电机的机械特性异步电机的机械特性2. 2.机械特性机械特性25理想空载运行点：理想空载运行点：（实际（实际
12、）Tmax0T+STstTNS=1SKSN机械特性的几个特殊点：机械特性的几个特殊点：额定运行点：额定运行点：最大转矩点：最大转矩点：起动点：起动点：2. 2.机械特性机械特性26（1 1）额定电磁转矩）额定电磁转矩 T TN N3. 3.最大电磁转矩、起动转矩、额定转矩最大电磁转矩、起动转矩、额定转矩27最大转矩最大转矩: :电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。令令 ，求出当，求出当T T最大时的转差率最大时的转差率s sK K。，电机因带不动负载而停转。，电机因带不动负载而停转。电磁转矩电磁转矩（2 2）最大电磁转矩）最大电磁转矩 T Tmaxmax3. 3.最大电磁转矩、起动
13、转矩、额定转矩最大电磁转矩、起动转矩、额定转矩28（2 2）最大电磁转矩）最大电磁转矩 T Tmaxmax3. 3.最大电磁转矩、起动转矩、额定转矩最大电磁转矩、起动转矩、额定转矩最大转矩又叫最大转矩又叫停转转矩停转转矩，如果超过这个转矩，如果超过这个转矩， 电动机将停止运行，对应转差率电动机将停止运行，对应转差率s sK K为稳定运行最大为稳定运行最大 转差率，称为转差率，称为临界转差率临界转差率。29分析分析电源频率不变及电机电源频率不变及电机 参数固定时，参数固定时，T Tmaxmax与与U U1 12 2成正比，但产生成正比，但产生T Tmaxmax时的时的 临界转差率不变，与电临界转
14、差率不变，与电 源电压无关。源电压无关。最大电磁转矩最大电磁转矩T Tmaxmax的大小与转子电阻无关，但转子电阻的大小与转子电阻无关，但转子电阻大大小变化会影响小变化会影响s sK K的变化，的变化， r2r2增大，增大， s sK K增大。增大。电源电压和频率一定，最电源电压和频率一定，最大转矩与短路阻抗成反比。大转矩与短路阻抗成反比。3. 3.最大电磁转矩、起动转矩、额定转矩最大电磁转矩、起动转矩、额定转矩30最大转矩最大转矩绕线式异步电机可在绕线式异步电机可在 转子回路串电阻，使起动转子回路串电阻，使起动 转矩随转子电阻的增大而转矩随转子电阻的增大而 增加，直到增加，直到s sK K=
15、1=1，起动转，起动转 矩为最大转矩。此时，起矩为最大转矩。此时，起 动转矩最大，转差也大，动转矩最大，转差也大， 转子铜耗增加。转子铜耗增加。3. 3.最大电磁转矩、起动转矩、额定转矩最大电磁转矩、起动转矩、额定转矩31uu当其它参数一定时当其它参数一定时：l l最大电磁转矩与电源电压平方成正比；临界转差最大电磁转矩与电源电压平方成正比；临界转差 率与电源电压无关。率与电源电压无关。l l频率越高，最大电磁转矩和临界转差率越小；频率越高，最大电磁转矩和临界转差率越小；漏漏 抗越大，最大电磁转矩和临界转差率越小。抗越大，最大电磁转矩和临界转差率越小。l l转子回路电阻越大，临界转差率越大；转子回路电阻越大，临界转差率越大；最大电磁最大电磁 转矩与转子电阻无关。转矩与转子电阻无关。3. 3.最大电磁转矩、起动转矩、额定转矩最大电磁转矩、起动转矩、额定转矩32工作时，一定令负载转矩工作时，一定令负载转矩 ，否则，否则 电机将停转。致使电机将停转。致使注意：注意：（1 1）三相异步机的）三相异步机的
