第十章第十章 三相异步电三相异步电动机的功率、转矩与运动机的功率、转矩与运行性能行性能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三相异步电动机的功率与转矩平衡关系系第二节第二节 三相异步电动机的电磁转矩及机械特三相异步电动机的电磁转矩及机械特性性第三节第三节 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.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3 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，2-3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 P1 减去减去 pCu1 和和 pFe 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.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附加电阻上的损耗附加电阻上的损耗 1.功率平衡方程功率平衡方程电磁功率电磁功率电磁功率电磁功率转子铜耗转子铜耗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6 1.功率平衡方程功率平衡方程 电磁功率电磁功率电磁功率电磁功率P Pemem扣除转子铜耗扣除转子铜耗扣除转子铜耗扣除转子铜耗p pcucu2 2后，即为消耗在后，即为消耗在后，即为消耗在后，即为消耗在附加电阻附加电阻附加电阻附加电阻 上的功率（总机械功率）：上的功率（总机械功率）：上的功率（总机械功率）：上的功率（总机械功率）：总总总总机械功率机械功率机械功率机械功率7 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：电磁功率也可表示为：电磁功率也可表示为：结论：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结论：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。
机械功率之和机械功率之和机械功率之和8 z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差功率转差功率——转子铜耗转子铜耗转子铜耗转子铜耗 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，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，所以铜耗也小不大，所以铜耗也小不大，所以铜耗也小1.功率平衡方程功率平衡方程9 z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.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：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率的关系： 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：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z几个重要关系几个重要关系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，在大型异步电动机中，在大型异步电动机中， 约为输出额定功率约为输出额定功率约为输出额定功率约为输出额定功率的的的的0.50.5％，小型异步电动机满载时，％，小型异步电动机满载时，％，小型异步电动机满载时，％，小型异步电动机满载时， 可达输出额可达输出额可达输出额可达输出额定功率的定功率的定功率的定功率的1 1％－％－％－％－3 3％或更大％或更大％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，表示，表示， 一般一般一般一般不易计算，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，用损耗一部分功率，用损耗一部分功率，用 表示1.功率平衡方程功率平衡方程13 总机械功率总机械功率总机械功率总机械功率减去机械损耗和附加损耗，才是减去机械损耗和附加损耗，才是减去机械损耗和附加损耗，才是减去机械损耗和附加损耗，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：表示：表示： 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电机功率平衡方程电机功率平衡方程14 图图图图10-1 10-1 异步电动机功率流程图异步电动机功率流程图异步电动机功率流程图异步电动机功率流程图1.功率平衡方程功率平衡方程15 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转子机械角速度转子机械角速度 ——输出转矩输出转矩输出转矩输出转矩 ——电磁转矩电磁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同步角速度同步角速度电磁转矩电磁转矩电磁转矩电磁转矩 电磁转矩既可通过机械功率求出，也可电磁转矩既可通过机械功率求出，也可电磁转矩既可通过机械功率求出，也可电磁转矩既可通过机械功率求出，也可通过电磁功率求出。
通过电磁功率求出通过电磁功率求出通过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功率求电磁转矩机械功率求电磁转矩------------机械机械机械机械角速度角速度角速度角速度电磁功率求电磁转矩电磁功率求电磁转矩电磁功率求电磁转矩电磁功率求电磁转矩------------同步同步同步同步角速度角速度角速度角速度2.转矩平衡方程转矩平衡方程17 1 1 1 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、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？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，转速高，效率高，转速高，效率高， 铜耗随转差率增大而增铜耗随转差率增大而增铜耗随转差率增大而增铜耗随转差率增大而增大2 2 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、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？机械功率有什么关系？机械功率有什么关系？ 同步角速度，机械角速度同步角速度，机械角速度同步角速度，机械角速度同步角速度，机械角速度18 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）物理表达式）物理表达式电磁功率：电磁功率：电磁功率：电磁功率：电磁转矩为：电磁转矩为：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为为 m、、I2’及及cos 2的函数，当异步的函数，当异步电动机起动时，转子边电路电动机起动时，转子边电路cos 2很低，尽很低，尽管此时管此时I2’很大，电磁转矩很大，电磁转矩T却不大电磁转矩物理表达式电磁转矩物理表达式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）参数表达式）参数表达式 物理表达式物理表达式物理表达式物理表达式------定性分析定性分析定性分析定性分析参数表达式参数表达式参数表达式参数表达式------定量分析定量分析定量分析定量分析( (推导从略推导从略推导从略推导从略) )，为异步电动机的短路电抗为异步电动机的短路电抗为异步电动机的短路电抗为异步电动机的短路电抗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）参数表达式）参数表达式 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、、f））、、结构参结构参数数（（r、、x、、m、、p））和运行参数和运行参数（（s））有关22 1 1 1 1、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，、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？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与电磁转矩与电磁转矩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.机械特性机械特性24 图图图图10-2 10-2 异步电机的机械特性异步电机的机械特性异步电机的机械特性异步电机的机械特性2.机械特性机械特性25 理想空载运行点：理想空载运行点：理想空载运行点：理想空载运行点：（实际（实际（实际（实际 ））））Tmax0T+STstTNS=1SKSN机械特性的几个特殊点：机械特性的几个特殊点：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：额定运行点：额定运行点：最大转矩点：最大转矩点：最大转矩点：最大转矩点：起动点：起动点：起动点：起动点：2.机械特性机械特性26 （（（（1 1）额定电磁转矩）额定电磁转矩）额定电磁转矩）额定电磁转矩 T TN N3.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电机带动最大负载的能力电机带动最大负载的能力令令令令 ，求出当，求出当，求出当，求出当T T最大时的转差率最大时的转差率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，电机因带不动负载而停，电机因带不动负载而停，电机因带不动负载而停转电磁转矩电磁转矩电磁转矩电磁转矩（（（（2 2）最大电磁转矩）最大电磁转矩）最大电磁转矩）最大电磁转矩 T Tmaxmax3.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28 （（（（2 2）最大电磁转矩）最大电磁转矩）最大电磁转矩）最大电磁转矩 T Tmaxmax3.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最大转矩又叫最大转矩又叫停转转矩停转转矩停转转矩停转转矩，如果超过这个转矩，，如果超过这个转矩，，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为稳定运行最大为稳定运行最大转差率，称为转差率，称为转差率，称为转差率，称为临界转差率临界转差率临界转差率临界转差率。
29 分析分析分析分析 电源频率不变及电机电源频率不变及电机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，参数固定时，参数固定时，T Tmaxmax与与与与U U1 12 2成正比，但产生成正比，但产生成正比，但产生成正比，但产生T Tmaxmax时的时的时的时的临界转差率不变，与电临界转差率不变，与电临界转差率不变，与电临界转差率不变，与电源电压无关源电压无关源电压无关源电压无关 最大电磁转矩最大电磁转矩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，但转子电阻大大大大小变化会影响小变化会影响小变化会影响小变化会影响s sK K的变化，的变化，的变化，的变化， r2’r2’增大，增大，增大，增大， s sK K增大 电源电压和频率一定，最电源电压和频率一定，最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大转矩与短路阻抗成反比大转矩与短路阻抗成反比。
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，直到增加，直到增加，直到s sK K=1=1，起动转，起动转，起动转，起动转矩为最大转矩此时，起矩为最大转矩此时，起矩为最大转矩此时，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，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转子铜耗增加转子铜耗增加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31 u当其它参数一定时当其它参数一定时当其它参数一定时当其它参数一定时：：：：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。
率与电源电压无关率与电源电压无关率与电源电压无关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；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；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转矩与转子电阻无关转矩与转子电阻无关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，一定令负载转矩工作时，一定令负载转矩工作时，一定令负载转矩 ，否则，否则，否则，否则电机将停转致使电机将停转致使电机将停转致使电机将停转致使注意：注意：注意：注意： （（（（1 1）三相异步机的）三相异步机的）三相异步机的）三相异步机的 和电压的平方成正比，所和电压的平方成正比，所和电压的平方成正比，所和电压的平方成正比，所以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。
以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化 （（（（2 2））））电机严重过热电机严重过热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33 （（（（3 3）起动转矩）起动转矩）起动转矩）起动转矩 起动转矩（又叫起动转矩（又叫起动转矩（又叫起动转矩（又叫堵转转矩堵转转矩堵转转矩堵转转矩）的大小决定电动机）的大小决定电动机）的大小决定电动机）的大小决定电动机的起动性能的起动性能的起动性能的起动性能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34 ，电压减小，起动转矩成平方倍减小电压减小，起动转矩成平方倍减小电压减小，起动转矩成平方倍减小电压减小，起动转矩成平方倍减小 要增大起动转矩，可在转子回路串电阻，随所串电要增大起动转矩，可在转子回路串电阻，随所串电要增大起动转矩，可在转子回路串电阻，随所串电要增大起动转矩，可在转子回路串电阻，随所串电阻的增大，起动转矩也增加。
但是，转子电阻增加，阻的增大，起动转矩也增加但是，转子电阻增加，阻的增大，起动转矩也增加但是，转子电阻增加，阻的增大，起动转矩也增加但是，转子电阻增加，转差率增大，转子铜耗也增大转差率增大，转子铜耗也增大转差率增大，转子铜耗也增大转差率增大，转子铜耗也增大 电动机起动时有最大转矩，可令电动机起动时有最大转矩，可令电动机起动时有最大转矩，可令电动机起动时有最大转矩，可令s sk k=1 =1 ，则起动，则起动，则起动，则起动转矩为最大转矩时转子回路所串的电阻应为：转矩为最大转矩时转子回路所串的电阻应为：转矩为最大转矩时转子回路所串的电阻应为：转矩为最大转矩时转子回路所串的电阻应为：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35 1 1 1 1、三相绕线式异步电动机转子回路串电阻后，下、三相绕线式异步电动机转子回路串电阻后，下、三相绕线式异步电动机转子回路串电阻后，下、三相绕线式异步电动机转子回路串电阻后，下列参数将如何变化？列参数将如何变化？列参数将如何变化？列参数将如何变化？（（（（1 1 1 1）起动电流）起动电流）起动电流）起动电流（（（（2 2 2 2）起动转矩）起动转矩）起动转矩）起动转矩（（（（3 3 3 3）最大转矩）最大转矩）最大转矩）最大转矩（（（（4 4 4 4）临界转差率）临界转差率）临界转差率）临界转差率 减小，增大，不变，增大减小，增大，不变，增大减小，增大，不变，增大减小，增大，不变，增大36 2 2 2 2、、、、若频率为若频率为若频率为若频率为50HZ50HZ的三相异步电动机接在频率为的三相异步电动机接在频率为的三相异步电动机接在频率为的三相异步电动机接在频率为60Hz60Hz的电网的电网的电网的电网上运行，电动机下列参数将如何变化？上运行，电动机下列参数将如何变化？上运行，电动机下列参数将如何变化？上运行，电动机下列参数将如何变化？（（（（1 1 1 1）起动转矩；）起动转矩；）起动转矩；）起动转矩；（（（（2 2 2 2）最大转矩；）最大转矩；）最大转矩；）最大转矩；（（（（3 3 3 3）起动电流。
起动电流起动电流起动电流 减小，减小，减小减小，减小，减小减小，减小，减小减小，减小，减小37 3 3 3 3、异步电动机电源电压升高对最大转矩和起动转矩、异步电动机电源电压升高对最大转矩和起动转矩、异步电动机电源电压升高对最大转矩和起动转矩、异步电动机电源电压升高对最大转矩和起动转矩有何影响？若负载转矩保持不变，转速及转差率如有何影响？若负载转矩保持不变，转速及转差率如有何影响？若负载转矩保持不变，转速及转差率如有何影响？若负载转矩保持不变，转速及转差率如何变化？何变化？何变化？何变化？ 最大转矩和起动转矩增大，转速升高，转差最大转矩和起动转矩增大，转速升高，转差最大转矩和起动转矩增大，转速升高，转差最大转矩和起动转矩增大，转速升高，转差率减小38 （（（（1 1）过载能力）过载能力）过载能力）过载能力 电机负载转矩大于最大转矩，电机将停转为电机负载转矩大于最大转矩，电机将停转为电机负载转矩大于最大转矩，电机将停转为电机负载转矩大于最大转矩，电机将停转为保证电机不因短时过载而停转，要求电机具有一定保证电机不因短时过载而停转，要求电机具有一定保证电机不因短时过载而停转，要求电机具有一定保证电机不因短时过载而停转，要求电机具有一定的过载能力。
的过载能力的过载能力的过载能力 一般异步电动机的一般异步电动机的一般异步电动机的一般异步电动机的 K Kmm=1.6=1.6－－－－2.5 2.5 ，特殊要求时，特殊要求时，特殊要求时，特殊要求时 K Kmm=2.8=2.8～～～～3.0 3.0 4.过载能力和起动转矩倍数过载能力和起动转矩倍数过载能力：过载能力：过载能力：过载能力：最大电磁转矩与额定电磁转矩之比最大电磁转矩与额定电磁转矩之比最大电磁转矩与额定电磁转矩之比最大电磁转矩与额定电磁转矩之比用用用用 K Km m 表示，表示，表示，表示，K Km m 为：为：为：为： 39 （（（（2 2）起动转矩倍数）起动转矩倍数）起动转矩倍数）起动转矩倍数 起动转矩太小，一定负载下电动机可能无法起起动转矩太小，一定负载下电动机可能无法起起动转矩太小，一定负载下电动机可能无法起起动转矩太小，一定负载下电动机可能无法起动起动转矩越大，电动机起动越容易起动转矩越大，电动机起动越容易起动转矩越大，电动机起动越容易起动转矩越大，电动机起动越容易用用用用 T Tst st 和和和和 T TN N 的比值来表示电动机起动转矩的倍数的比值来表示电动机起动转矩的倍数的比值来表示电动机起动转矩的倍数的比值来表示电动机起动转矩的倍数，为：，为：，为：，为： 起动转矩倍数是电动机的又一个重要性能指标，起动转矩倍数是电动机的又一个重要性能指标，起动转矩倍数是电动机的又一个重要性能指标，起动转矩倍数是电动机的又一个重要性能指标，我国生产的我国生产的我国生产的我国生产的Y Y系列三相笼型异步电动机，系列三相笼型异步电动机，系列三相笼型异步电动机，系列三相笼型异步电动机，K Kst st 为为为为1.2-1.2-2.42.4（中小型）和（中小型）和（中小型）和（中小型）和0.50.5－－－－0.80.8（大中型）。
大中型）大中型）大中型）4.过载能力和起动转矩倍数过载能力和起动转矩倍数40 恒转矩负载：转矩与转速无关，恒转矩负载：转矩与转速无关，恒转矩负载：转矩与转速无关，恒转矩负载：转矩与转速无关，T TL L= =C C离心式负载：离心式负载：离心式负载：离心式负载：n n , , T TL L ，，，，如：风机、水泵如：风机、水泵如：风机、水泵如：风机、水泵1 1恒转矩负载恒转矩负载恒转矩负载恒转矩负载2 2离心式负载离心式负载离心式负载离心式负载T TL Ln n0 0u机械负载类型机械负载类型机械负载类型机械负载类型负载性质不同，电机稳定运行区域不一样负载性质不同，电机稳定运行区域不一样5.稳定运行问题稳定运行问题41 u 电动机拖动机械负载：电动机拖动机械负载：电动机拖动机械负载：电动机拖动机械负载： 稳定运行：稳定运行：稳定运行：稳定运行：T T= = T TL L T T> > T TL L：：：：电机加速电机加速电机加速电机加速 T
电机受到扰动，如突加和突减负载，电源电压电机受到扰动，如突加和突减负载，电源电压电机受到扰动，如突加和突减负载，电源电压电机受到扰动，如突加和突减负载，电源电压急剧变化等，当外界扰动结束，电动机有可能恢复急剧变化等，当外界扰动结束，电动机有可能恢复急剧变化等，当外界扰动结束，电动机有可能恢复急剧变化等，当外界扰动结束，电动机有可能恢复到原先的稳定运行状态，也可能失去稳定到原先的稳定运行状态，也可能失去稳定到原先的稳定运行状态，也可能失去稳定到原先的稳定运行状态，也可能失去稳定5.稳定运行问题稳定运行问题42 •恒转矩负载：恒转矩负载：恒转矩负载：恒转矩负载： T TL L= =C CTLST0TT"T'aa'a"bb'b"SN "SN'SNTL "TL'a a点点点点: : T T= = T TL LT TL L n n S SN N ( (S S N N) )T T (T(T ) )；；；；a a 点：点：点：点：T T = = T T L LT TL L n n S SN N ( (S S N N) )T T (T(T ) )；；；；a a 点：点：点：点：T T = = T T L La a点为稳定运行点。
点为稳定运行点点为稳定运行点点为稳定运行点5.稳定运行问题稳定运行问题43 •b b点点点点: : T TL L n n S S b b ；；；； T T < < T T L Lb b点点点点: : T TL L n n S S b b ；；；； T T L L > >T T S >SS >SKKTS0TLTT"T'aa'a"bb'b"SN "SN'SNTL "TL'•恒转矩负载：恒转矩负载：恒转矩负载：恒转矩负载： T TL L= =C Cb b点为不稳定运行点点为不稳定运行点点为不稳定运行点点为不稳定运行点5.稳定运行问题稳定运行问题44 TLTS0TT"T'aa'a"bb'b"SN "SN'SNTL "TL'恒转矩负载稳定运行区域：恒转矩负载稳定运行区域：恒转矩负载稳定运行区域：恒转矩负载稳定运行区域：S S （（（（0 0，，，，S Sk k））））稳定运行必要条件：稳定运行必要条件：稳定运行必要条件：稳定运行必要条件：SK 5.稳定运行问题稳定运行问题45 稳定运行于稳定运行于稳定运行于稳定运行于c c点点点点: : T T= = T TL LT TL L n n S S T- T- T TL L >0 >0n n T TL L n n S S T- T- T TL L <0 <0n n u风机水泵类离心式机械负载风机水泵类离心式机械负载风机水泵类离心式机械负载风机水泵类离心式机械负载负载特点：阻力转矩随转差率减小急剧增加。
负载特点：阻力转矩随转差率减小急剧增加负载特点：阻力转矩随转差率减小急剧增加负载特点：阻力转矩随转差率减小急剧增加TL0CTSTTLn5.稳定运行问题稳定运行问题46 稳定运行区域更宽：稳定运行区域更宽：稳定运行区域更宽：稳定运行区域更宽：或或u风机水泵类离心式机械负载风机水泵类离心式机械负载风机水泵类离心式机械负载风机水泵类离心式机械负载TL0CTSTTLn5.稳定运行问题稳定运行问题47 5.稳定运行问题稳定运行问题图图图图1010－－－－5 5 稳定运行分析稳定运行分析稳定运行分析稳定运行分析异步电动机稳定运行异步电动机稳定运行异步电动机稳定运行异步电动机稳定运行的条件为：的条件为：的条件为：的条件为： 48 异步电动机负载变化，电机转速、电流、功率异步电动机负载变化，电机转速、电流、功率异步电动机负载变化，电机转速、电流、功率异步电动机负载变化，电机转速、电流、功率因数、效率、电磁转矩等均变化因数、效率、电磁转矩等均变化因数、效率、电磁转矩等均变化因数、效率、电磁转矩等均变化工作特性工作特性工作特性工作特性：额定电压和额定频率下，：额定电压和额定频率下，：额定电压和额定频率下，：额定电压和额定频率下，转速转速转速转速、电、电、电、电磁转矩、定子电流、定子功率因数及效率等与输磁转矩、定子电流、定子功率因数及效率等与输磁转矩、定子电流、定子功率因数及效率等与输磁转矩、定子电流、定子功率因数及效率等与输出功率出功率出功率出功率之间的关系。
之间的关系之间的关系之间的关系 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49 1 转速调整特性转速调整特性定义：异步电动机定义：异步电动机定义：异步电动机定义：异步电动机转速随负载变化而变化转速随负载变化而变化转速随负载变化而变化转速随负载变化而变化的关系曲的关系曲的关系曲的关系曲线，称为转速调整特性曲线线，称为转速调整特性曲线线，称为转速调整特性曲线线，称为转速调整特性曲线 转速过低，即转差率过大，转子铜耗大，电机效率转速过低，即转差率过大，转子铜耗大，电机效率转速过低，即转差率过大，转子铜耗大，电机效率转速过低，即转差率过大，转子铜耗大，电机效率低，对电机运行性能不利低，对电机运行性能不利低，对电机运行性能不利低，对电机运行性能不利额定转差率一般为额定转差率一般为额定转差率一般为额定转差率一般为0.020.02－－－－0.050.05，即额定转速仅比同，即额定转速仅比同，即额定转速仅比同，即额定转速仅比同步转速低（步转速低（步转速低（步转速低（2 2－－－－5 5）％转速调整特性的软硬：额定负载时转速变化较小，转速调整特性的软硬：额定负载时转速变化较小，转速调整特性的软硬：额定负载时转速变化较小，转速调整特性的软硬：额定负载时转速变化较小，这样的特性称之为这样的特性称之为这样的特性称之为这样的特性称之为硬特性硬特性硬特性硬特性。
50 电动机的转差率和转速：电动机的转差率和转速：电动机的转差率和转速：电动机的转差率和转速： 异步电机运行时，转差率不能太大，否则铜异步电机运行时，转差率不能太大，否则铜异步电机运行时，转差率不能太大，否则铜异步电机运行时，转差率不能太大，否则铜耗很大，效率降低，对电机运行不利耗很大，效率降低，对电机运行不利耗很大，效率降低，对电机运行不利耗很大，效率降低，对电机运行不利1 转速调整特性转速调整特性51 图图10－－6 异步电动机工作特性曲线异步电动机工作特性曲线52 电机从空载到额定负载时，转速变化很小，电机从空载到额定负载时，转速变化很小，电机从空载到额定负载时，转速变化很小，电机从空载到额定负载时，转速变化很小， 近似与近似与近似与近似与 成正比关系，而成正比关系，而成正比关系，而成正比关系，而 可认为基本不变，所可认为基本不变，所可认为基本不变，所可认为基本不变，所以电磁转矩特性以电磁转矩特性以电磁转矩特性以电磁转矩特性 近似为一近似为一近似为一近似为一直线直线直线直线。
2. 电磁转矩特性电磁转矩特性53 图图10－－6 异步电动机工作特性曲线异步电动机工作特性曲线54 z功率平衡关系功率平衡关系z转差功率、总机械功率与电磁功率转差功率、总机械功率与电磁功率的关系的关系z 电磁转矩计算公式电磁转矩计算公式复习复习55 z电磁转矩计算公式电磁转矩计算公式复习复习56 z机械特性机械特性z最大转矩，起动转矩，额定转矩，最大转矩，起动转矩，额定转矩，过载能力过载能力z电机稳定性判定电机稳定性判定z转速调整特性，电磁转矩特性转速调整特性，电磁转矩特性复习复习57 3. 功率因数特性功率因数特性l定子功率因数总是定子功率因数总是定子功率因数总是定子功率因数总是滞后滞后滞后滞后l空载空载空载空载：转子回路近似开路，只有励磁电流产生磁通，：转子回路近似开路，只有励磁电流产生磁通，：转子回路近似开路，只有励磁电流产生磁通，：转子回路近似开路，只有励磁电流产生磁通，励磁电抗励磁电抗励磁电抗励磁电抗>>>>电阻，电阻，电阻，电阻，功率因数很低功率因数很低功率因数很低功率因数很低，一般不超过，一般不超过，一般不超过，一般不超过0.20.2l 一般，额定负载时，功率因数达到最大。
一般，额定负载时，功率因数达到最大一般，额定负载时，功率因数达到最大一般，额定负载时，功率因数达到最大58 3. 功率因数特性功率因数特性l负载负载负载负载〉〉〉〉额定负载，额定负载，额定负载，额定负载，s s↑↑↑↑↑↑↑↑，转子回路等效电阻，转子回路等效电阻，转子回路等效电阻，转子回路等效电阻↓↓↓↓↓↓↓↓，，，，转子回路呈感性，转子功率因数转子回路呈感性，转子功率因数转子回路呈感性，转子功率因数转子回路呈感性，转子功率因数↓↓↓↓，定子侧功率因，定子侧功率因，定子侧功率因，定子侧功率因数数数数↓↓↓↓l异步电动机额定工况下功率因数一般为异步电动机额定工况下功率因数一般为异步电动机额定工况下功率因数一般为异步电动机额定工况下功率因数一般为0.8-0.90.8-0.9 59 图图10－－6 异步电动机工作特性曲线异步电动机工作特性曲线60 4. 定子电流特性定子电流特性定子电流与转子电流有关系：定子电流与转子电流有关系：定子电流与转子电流有关系：定子电流与转子电流有关系：电机空载时，转子电流接近于零，定子电流等于电机空载时，转子电流接近于零，定子电流等于电机空载时，转子电流接近于零，定子电流等于电机空载时，转子电流接近于零，定子电流等于励磁电流。
励磁电流励磁电流励磁电流负载增大，转速降低，转子电流增大，则定子电负载增大，转速降低，转子电流增大，则定子电负载增大，转速降低，转子电流增大，则定子电负载增大，转速降低，转子电流增大，则定子电流也增大流也增大流也增大流也增大 61 图图10－－6 异步电动机工作特性曲线异步电动机工作特性曲线62 5. 效率特性曲线效率特性曲线异步电动机的效率为异步电动机的效率为异步电动机的效率为异步电动机的效率为为电动机的总损耗，为电动机的总损耗，为电动机的总损耗，为电动机的总损耗， 总损耗：不变损耗和可变损耗总损耗：不变损耗和可变损耗总损耗：不变损耗和可变损耗总损耗：不变损耗和可变损耗 其中，不变损耗包括铁耗和机械损耗，基本上其中，不变损耗包括铁耗和机械损耗，基本上其中，不变损耗包括铁耗和机械损耗，基本上其中，不变损耗包括铁耗和机械损耗，基本上不随负载的变化而改变；可变损耗（定、转子铜耗）不随负载的变化而改变；可变损耗（定、转子铜耗）不随负载的变化而改变；可变损耗（定、转子铜耗）不随负载的变化而改变；可变损耗（定、转子铜耗）随负载增大而增大随负载增大而增大随负载增大而增大。
随负载增大而增大 63 空载空载空载空载：：：：P P2 2=0=0，，，， =0=0负载较小负载较小负载较小负载较小：不变损耗总存在：不变损耗总存在：不变损耗总存在：不变损耗总存在，，，， P P1 1相对较大，效率低；相对较大，效率低；相对较大，效率低；相对较大，效率低；负载增加负载增加负载增加负载增加，，，，P P2 2增大，增大，增大，增大，P P1 1也增大，效率迅速提高；也增大，效率迅速提高；也增大，效率迅速提高；也增大，效率迅速提高；负载过大负载过大负载过大负载过大，可变损耗增加很快，效率下降，可变损耗增加很快，效率下降，可变损耗增加很快，效率下降，可变损耗增加很快，效率下降TL可变损耗增加较快，可变损耗增加较快， 5. 效率特性曲线效率特性曲线（最大效率发生在（最大效率发生在(0.7 1.1)PN)64 图图10－－6 异步电动机工作特性曲线异步电动机工作特性曲线65 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异步电机基本试验方法：异步电机基本试验方法：空载试验空载试验------求激磁参数，铁耗，机械损耗。
求激磁参数，铁耗，机械损耗短路试验短路试验------求短路参数求短路参数66 1. 异步电动机的空载试验异步电动机的空载试验 试验目的：测量励磁参数，包括励磁电阻、励磁试验目的：测量励磁参数，包括励磁电阻、励磁试验目的：测量励磁参数，包括励磁电阻、励磁试验目的：测量励磁参数，包括励磁电阻、励磁电抗和励磁阻抗，以及铁耗和机械损耗电抗和励磁阻抗，以及铁耗和机械损耗电抗和励磁阻抗，以及铁耗和机械损耗电抗和励磁阻抗，以及铁耗和机械损耗 图图图图1010－－－－7 7 异步电动机空载试验电路图异步电动机空载试验电路图异步电动机空载试验电路图异步电动机空载试验电路图 67 1. 异步电动机的空载试验异步电动机的空载试验 l试验方法：试验方法： 转子空载，定子绕组加电源，转子空载，定子绕组加电源，转子空载，定子绕组加电源，转子空载，定子绕组加电源，n n n n1 1，，，，测测测测电压、电压、电压、电压、电流、功率和转速电流、功率和转速电流、功率和转速电流、功率和转速；改变电压，重测，求空载特性；改变电压，重测，求空载特性；改变电压，重测，求空载特性；改变电压，重测，求空载特性I I1010、、、、P P1010=f(=f(U U0 0) )。
68 空载时输入功率空载时输入功率空载时输入功率空载时输入功率==空载损耗空载损耗空载损耗空载损耗 空载损耗有：定、转子铜耗，铁耗，机械损耗空载损耗有：定、转子铜耗，铁耗，机械损耗空载损耗有：定、转子铜耗，铁耗，机械损耗空载损耗有：定、转子铜耗，铁耗，机械损耗和附加损耗和附加损耗和附加损耗和附加损耗 空载时转子绕组铜耗和附加损耗都很小，可忽略，空载时转子绕组铜耗和附加损耗都很小，可忽略，空载时转子绕组铜耗和附加损耗都很小，可忽略，空载时转子绕组铜耗和附加损耗都很小，可忽略，有：有：有：有： 1. 异步电动机的空载试验异步电动机的空载试验 l空载损耗空载损耗定子铜耗：定子铜耗：定子铜耗：定子铜耗：铁耗：铁耗：铁耗：铁耗：69 pmpFepFe+pm0U12U U1 1=0=0，，，， p pFeFe=0=0，，，， p pFeFe与转速无关与转速无关与转速无关与转速无关，，，，l铁耗与机械损耗的分离铁耗与机械损耗的分离p pFeFe与与与与U U1 12 2是一条直线关系是一条直线关系是一条直线关系是一条直线关系机械损耗与电压无关，而与转机械损耗与电压无关，而与转机械损耗与电压无关，而与转机械损耗与电压无关，而与转速有关，为平行于横轴的直线。
速有关，为平行于横轴的直线速有关，为平行于横轴的直线速有关，为平行于横轴的直线1. 异步电动机的空载试验异步电动机的空载试验 70 1. 异步电动机的空载试验异步电动机的空载试验 l励磁参数的计算励磁参数的计算71 测量短路阻抗、短路电阻、短路电抗，测量短路阻抗、短路电阻、短路电抗，测量短路阻抗、短路电阻、短路电抗，测量短路阻抗、短路电阻、短路电抗，起动转矩与起动电流起动转矩与起动电流起动转矩与起动电流起动转矩与起动电流 图图图图1010－－－－11 11 异步电动机短路试验电路图异步电动机短路试验电路图异步电动机短路试验电路图异步电动机短路试验电路图2. 异步电动机的短路试验异步电动机的短路试验l试验目的：试验目的：72 2. 异步电动机的短路试验异步电动机的短路试验 转子堵住不转，定子绕组加电源，调节试验电压，转子堵住不转，定子绕组加电源，调节试验电压，转子堵住不转，定子绕组加电源，调节试验电压，转子堵住不转，定子绕组加电源，调节试验电压，使使使使U U1 1k k (0(0 0.4) 0.4) U U1 1N N 之间变化之间变化之间变化之间变化，，，，测电压、电流、功率，测电压、电流、功率，测电压、电流、功率，测电压、电流、功率，得到短路特性得到短路特性得到短路特性得到短路特性I I1 1k k、、、、P P1 1k k= =f f( (U U1 1) )曲线。
曲线l试验方法：试验方法：73 2. 异步电动机的短路试验异步电动机的短路试验n=0，，s=1，，短路运行时短路运行时短路运行时短路运行时l短路参数的计算短路参数的计算74 •中、大型异步电机通常认为：中、大型异步电机通常认为：中、大型异步电机通常认为：中、大型异步电机通常认为：x x1 1= =x x2 2 = =x xk k/2/2，常数•定子直流电阻定子直流电阻定子直流电阻定子直流电阻r r1 1用电桥测，用电桥测，用电桥测，用电桥测，r r2 2 = = r rk k - - r r1 1 •通常测三组数据进行计算：通常测三组数据进行计算：通常测三组数据进行计算：通常测三组数据进行计算： I I1 1k k = = I I1 1N N ，，，，正常运行时用正常运行时用正常运行时用正常运行时用 I I1 1k k = (2 = (2 3)3)I I1 1N N ，，，，计算最大转矩时用计算最大转矩时用计算最大转矩时用计算最大转矩时用 U U1 1k k = = U U1 1N N，，，，计算起动转矩时用。
计算起动转矩时用计算起动转矩时用计算起动转矩时用2. 异步电动机的短路试验异步电动机的短路试验75 例题例题1u一台六极异步电动机，一台六极异步电动机， ，额定负载时，，额定负载时， ，， 计算在额定时的计算在额定时的 解：磁极对数解：磁极对数取取同步转速：同步转速：76 例题例题1u一台六极异步电动机，一台六极异步电动机， ，额定负载时，，额定负载时， ，， 计算在额定时的计算在额定时的额定转差率：额定转差率：总机械功率：总机械功率：转子铜损：转子铜损：77 u一台六极异步电动机，一台六极异步电动机， ，额定负载时，，额定负载时， ，， 计算在额定时的计算在额定时的例题例题1输入功率：输入功率：效率：效率：定子电流：定子电流：转子电动势频率：转子电动势频率：78 u一台三相四极一台三相四极50Hz50Hz感应电动机，感应电动机，定子定子Y Y接法。
已知额定运行时，输出转矩为电磁转矩的接法已知额定运行时，输出转矩为电磁转矩的9090％，％， 试计算额定运行时的试计算额定运行时的电磁功率、输入功率和功率因数电磁功率、输入功率和功率因数例题例题2 解解 转差率转差率 输出转矩输出转矩 电磁功率电磁功率 79 转子铜耗转子铜耗 定子铜耗定子铜耗 输入功率输入功率 功率因数功率因数 u一台三相四极一台三相四极50Hz50Hz感应电动机，感应电动机，定子定子Y Y接法已知额定运行时，输出转矩为电磁转矩的接法已知额定运行时，输出转矩为电磁转矩的9090％，％， 试计算额定运行时的试计算额定运行时的电磁功率、输入功率和功率因数电磁功率、输入功率和功率因数例题例题280 本章内容结束本章内容结束谢谢大家谢谢大家81 。