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1、三相异步电动机的工作特性及测取方法*转速特性 *定子电流特性 *功率因数特性 *电磁转矩特性 *效率特性异步电动机的工作特性在额定电压和额定频率运行的情况下，* 电动机的转速 n 、* 定子电流 I1、*功率因数cose 1、* 电磁转矩 Tem、*效率n等与输出功率 P2 的关系 即 U1 = UN，f = fn 时的用二伦)山)cosp. =/()6=個一.工作特性的分析(一) 转速特性输出功率变化时转速变化的曲线 n = f (P2)转差率s、转子铜耗Pcu2和电磁功率Pem的关系式%叫巧曲事负载增大时，必使转速略有下降，转子电势 E2s 增大，所以转子电流I2增大，以产生更大一点的电磁
2、转矩和负载转矩平衡因此随着输出功率 P2 的增大，转差率 s 也增大，则转速稍有下降， 所以异步电动机的转速特性为一条稍向下倾斜的曲线(二) 定子电流特性定子电流的变化曲线 I1= f (P2)定子电流几乎随 P2 按正比例增加(三) 功率因数特性定子功率因数的变化曲线cose 1 = f(P2)(1)空载时定子电流 I1 主要用于无功励磁，所以功率因数很低，约为 0.1 0.2(2) 负载增加时 转子电流的有功分量增加，使功率因数提高，(3) 接近额定负载时 功率因数达到最大(4) 负载超过额定值时s 值就会变得较大，使转子电流中得无功分量增加，因而使电动机定子功率因数又重新下降了(四) 电
3、磁转矩特性电磁转矩特性Tem = f (P2)接近于一条斜率为1/Q的直线(五) 效率特性异步电动机的效率为当可变损耗等于不变损耗时，异步电动机的效率达到最大值中小型异步电机的最大效率出现在大约为3/4 的额定负载时 异步电动机的工作特性可用直接负载法求取， 也可利用等效电路进行计算*空载试验 *励磁参数与铁耗及机械损耗的确定 通过空载试验可以测定异步电动机的励磁参数， 异步电动机的励磁参数决定于电机主磁路的饱和程度， 所以是一种非线性参数； 通过短路试验可以测定异步电动机的短路参数 异步电动机的短路参数基本上与电机的饱和程度无关，是一种线性参数一.空载试验与励磁参数的确定(一) 空载试验1.
4、 异步电动机空载运行 指在额定电压和额定频率下，轴上不带任何负载的运行状态2. 空载试验电路图 5.7.1 异步电动机空载试验电路3. 空载试验的过程 定子绕组上施加频率为额定值的对称三相电压， 从 (1.10 1.30) 倍额定电压值开始调节电源电压， 逐渐降低到可能使转速发生明显变化的最低电压值为止每次记录端电压、空载电流、空载功率和转速根据记录数据，绘制电动机的空载特性曲线图 5.7.2 空载特性曲线(二) 励磁参数与铁耗及机械损耗的确定从空载特性可确定计算工作特性所需等值电路中的励磁参数、铁耗和机械损耗1. 机械损耗和铁耗的分离空载试验时输入电动机的损耗有：定子铜耗、铁耗和机械损耗Ao
5、岛脱辭+戸尿+Q叫其中定子铜耗和铁耗与电压大小有关，而机械损耗仅与转速有关上式改写为Ao 皿吐；矶宓P盹+氏豳由于可认为铁耗与磁密平方成正比，因而铁耗与端电压平方成正比绘制曲线 pFe + pmec = f (U1)2图 5.7.3 机械损耗与铁耗的分离作曲线延长线相交于直轴于0点，过0/作一水平虚线将曲线的纵坐标分为两部分，由于空载状态下电动机的转速 n 接近 n0 ，可以认为机械损耗是恒值所以虚线下部纵坐标表示与电压大小无关的机械损耗， 虚线上部纵坐标表示对应于某个电压 U1 的铁耗2. 励磁参数的确定(1)空载试验时的等效电路图 5.7.4 空载试验等效电路(2)励磁参数计算公式二. 短
6、路试验与短路参数的确定(一) 短路试验对异步电动机而言，短路是指T形等效电路中的附加电阻(l-s)r2/s = 0的状态,即电动机在外施电压下处于静止的状态1.短路试验电路等于零调器380V图 5.7.5 异步电动机短路试验电路2.短路试验的过程短路试验在电动机堵转降低电源电压情况下进行，一般从 U1 = 0.4 UN 开始，然后逐步降低电压，测量 57 个 点，每次记录端电压、定子短路电流和短路功率并测量定子绕组的电阻。根据记录数据，绘制电动机的短路特性 I1s = f (U1), p1s = f (U1)第六章 三相异步电动机的电力拖动本章讨论三相异步电动机的机械特性，然后以机械特性为理论
7、基础，研究三相异步电动机的 起动、制动和调速等问题。6-1 三相异步电动机的机械特性6.1.1 三相异步电动机机械特性的三种表达式一. 异步电动机机械特性的物理表达式1.异步电动机电磁转矩表达式:2.转矩常数表达式:3.转子电流表达式:4.转子电路功率因数表达式:可以看出:转差与电流、功率因数的关系及异步电动机机械特性（图 6.1.1）图 6.1.11.电流与转差关系（图 6.1.1）I2 最初与 s 成正比地增加，s较大时，I2增加逐步减缓2.功率因数与转差关系（图 6.1.1）s = 0, cos 2 = 1随着n的逐步下降，s增加，cos 2将逐步下降3. 合成曲线两条曲线相乘，并乘以常
8、数 CTJ m ,即得 n = f（T） 的曲线称为异步电动机的机械特性。（图 6.1.1）反映了不同转速时T与0 m及转子电流的有功分量I2 cos 2间的关系在物理上，这三个量的方向遵循左手定则二. 异步电动机机械特性的参数表达式采用参数表达式可直接建立异步电动机工作时转矩和转速关系并进行定量分析由异步电动机的近似等效电路:1.异步电动机的机械特性参数表达式：2.异步电动机的机械特性图 6.1.2 异步电动机的机械特性 因为异步电动机机械特性为二次方程式， 所以在某一转差率 sm 时，转矩有一最大值 Tm 该值称为异步电动机的最大转矩求出生产 Tm 时的转差 sm3对应异步电动机的最大转矩
9、Tm为正号对应于电动机状态，而负号则适用于发电机状态考虑 R1 （ X1 + X2） ,可得：4几点规律1）当电动机各参数及电源频率不变时，Tm与U成正比，s因与UX无关而保持不变 mX2）当电源频率及电压不变时，s与Tm近似地与（X1 + X2）成反比m123）Tm与R2之值无关，sm 与R；成正比5电动机过载倍数Kt一般异步电动机的 KT 约等于 1.8 3.0起重冶金机械用的电动机，KT可达3.5过载倍数 KT 是电动机短时过载的极限6.起动转矩倍数 Kst异步电动机起动转矩 Tst ，即为 S = 1 时电机的电磁转矩三. 机械特性的实用表达式考虑机械特性参数表达式及 最大转矩 Tm
10、的表达式机械特性可简化为忽略 R1 可以得到异步电动机机械特性的实用表达式这里当电动机在额定负载下运行时，转差率很小，忽略s/sm,得:M6.1.2 三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性一.异步电动机的固有机械特性异步电动机在下述条件下工作：额定电压额定频率电动机按规定接线方法接线定子及转子电路中不外接电阻（电抗或电容）其中：起动点 额定工作点 同步速点 最大转矩点电动状态最大转矩点回馈制动最大转矩点A B H PP可见:回馈制动时异步电动机过载能力大于电动状态时的过载能力二.人为机械特性由电动机的机械特性参数表达式可见：异步电动机电磁转矩 T 的数值是由某一转速 n（或s ）下，电源电
11、压Ux、电源频率fl、定子极对数P、定子及转子电路的电阻R1、 R2及电抗XI、X2等参数决定人为特性，改变电源电压、电源频率、定子极对数、定子和转子电路的电阻及电抗等参数，可得到 不同的人为机械特性。（一） 降低电源电压 Ux最大转矩 Tm 及起动转矩 Tst 与 U 成正比地降低；sm 与 Ux 的降低无关1. 降低电网电压对电动机的影响过载能力下降负载电流上升从机械特性物理表达式进行分析因为电网电压下降，电动机气隙磁通下降，所以在电动机带一定负载转矩情况下，转子电流增加2. 降低电源电压的机械特性(二) 转子电路内串联对称电阻由 (6.2.3)T =空U：=雪2土尺+ J尺+(工+工牛由
12、(6.2.4) 知道：最大转矩 Tm 不变；sm 随串联电阻增大而增加1.转子电路串联对称电阻时机械特性Th T/t Tft Tm图 6.2.3 异步电动机转子电路串联对称电阻时机械特性2.转子电路串联对称电阻用途(1)绕线转子异步电动机的起动(2)调速(三) 定子电路串联对称电抗由 (6.2.3) (6.2.4) 知道：最大转矩 Tm 随串联电抗增大而减小sm 随串联电抗增大而减小1.转子电路串联对称电抗时机械特性图 6.2.4 异步电动机转子电路串联对称电抗时机械特性2.用途：用于笼型异步电动机的降压起动，以限制电动机的起动电流（四）定子电路串联对称电阻由 （6.2.3） （6.2.4）
13、知道：最大转矩 Tm 随串联电阻增大而减小sm 随串联电阻增大而减小1.转子电路串联对称电阻时机械特性电路图人为机械特性图 6.2.5 异步电动机转子电路串联对称电阻时机械特性2.用途：用于笼型异步电动机的降压起动，以限制电动机的起动电流（五）转子电路接入并联阻抗1.电路异步电动机转子电路接入并联阻抗的电路（图 6.2.5）2.机械特性 异步电动机 转子电路接入并联阻抗的机械特性（图 6.2.5）3. 对人为机械特性的解释1）起动初期 因为转子频率相当大，感抗较大，转子电流的大部分将流过电阻 Rst 所以起动转矩相当大, 相当于转子电路串大电阻2）转子加速转子频率逐步降低，转子频率将变得很小，Xst之值很小所以相当于电动机转子串联很小对称电阻时的机械特性3）几乎恒定的转矩适当的参数配合，可使电动机在整个加速过程中产生几乎恒定的转矩4）电抗器参数选取接入并联阻抗的转子等效电路图 6.2.6 接入并联阻抗转子的等效电路其中K =（34）HR； = &6.2.6)三相异步电动机的起动方法一. 三相笼型异步电动机的起动方法三相笼型异步电动机的起动方法有直接起动和降压起动两种方法（一）直接起动（1）异步电动机的功率小于7.5 KW（2）异步电动机的功率大于7.5 KW 时K I = I 1st / I1N 0.25 3 + （电源总容量/ 起动电动机容量）
