电机学孙旭明王善明版第15章.ppt

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1、第15章三相异步电动机的功率、转矩和运行特性稳态运行时的功率和转矩关系电磁转矩及其与参数的关系运行特性参数的测定方法15.1三相异步电动机的功率与转矩关系功率平衡关系铁耗（只考虑定子铁耗）：定子铜耗：输入有功功率：功率平衡关系传递给转子的电磁功率：电磁功率也可表示为：功率平衡关系电阻上的损耗代表传递给电动机转轴上的机械功率：转子绕组的铜耗功率平衡关系电磁功率Pem一定时，转差率s越大，转子铜耗pCu2越大，电机的效率越低。功率平衡关系电机在旋转中，还会产生机械损耗pm（风阻、摩擦损耗等）以及附加损耗pad。输出功率：通常认为

2、：功率平衡关系功率流程图转矩平衡关系机械功率等于作用在旋转体上的转矩与机械角速度的乘积：电磁转矩T等于转轴的输出转矩T2与空载转矩T0（机械损耗和附加损耗转矩）之和。15.2三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性是指在定子电压、频率和参数固定的条件下，电磁转矩T与转速n或转差率s之间的函数关系T＝f(n)或T＝f(s)。用曲线表示时，常以转速n或转差率s为纵坐标，以电磁转矩T为横坐标，简称T-s曲线。电磁转矩的一般表达式电磁转矩T既等于机械功率Pm除以转子机械角速度，也等于电磁功率Pem除以同步机械角速度1。电

3、磁转矩的一般表达式电磁转矩T与每极磁通量m、转子电流、I2、转子功率因数cos2的乘积成正比。即：T与m和转子电流的有功分量的乘积成正比。机械特性的参数表达式定量分析电磁转矩T与转差率s的关系。机械特性的参数表达式电磁转矩T与转差率s的关系电磁转矩T与转差率s（或转速n）之间不是线性关系。当定子相电压U1和频率f1一定时，电机参数可视为常数，电磁转矩T仅和转差率s有关。固有机械特性固有机械特性：电压、频率均为额定值不变，定、转子回路不串任何电路元件时的机械特性（T-s曲线）。固有机械特性固有机械特性电动机状态发电机状态

4、电制动状态固有机械特性C点：额定运行点B点：最大转矩点A点：堵转点（最初起动点）固有机械特性的关键点额定电磁转矩TN：额定运行时的电磁转矩。固有机械特性额定运行点C（T2N≠TN）额定输出转矩T2N：（kW）堵转转矩Ts：在额定电压和额定频率下堵转时（s＝1）的电磁转矩。固有机械特性堵转点A堵转转矩倍数kst：堵转转矩Ts与额定转矩TN之比。反映电动机带负载起动的能力。堵转电流Is，堵转电流倍数ksi固有机械特性堵转点ATs与电压U1的平方成正比。漏电抗增大，Ts减小。最大转矩Tm：在额定电压和额定频率下稳态运行时能产生的最

5、大异步电磁转矩。固有机械特性最大转矩点B过载能力km：最大转矩Tm与额定转矩TN之比。反映电动机的短时过载能力。固有机械特性最大转矩点B临界转差率sm：产生最大电磁转矩时的转差率。令，得：正、负号分别对应为电动机、发电机状态。固有机械特性最大转矩点B忽略定子电阻R1，c≈1时：最大转矩Tm与电压U1的平方成正比。Tm近似与定、转子漏电抗之和成反比。Tm与转子电阻R2无关。临界转差率sm与R2成正比，与定、转子漏电抗之和成反比，与电压U1无关。人为机械特性人为机械特性：在外施电压或频率不是额定值，或定、转子回路串入电路元件时的

6、机械特性。n1与U1无关；sm与U1无关；电磁转矩T与U1的平方成正比。改变定子端电压的人为机械特性降低定子电压U1，其他量不变时的机械特性。人为机械特性转子串接电阻的人为机械特性n1与U1无关；sm与转子回路电阻成正比；Tm与转子回路电阻无关。三相绕线转子异步电动机转子回路串接对称电阻。Rs2>Rs1转子回路串接适当的电阻可以增大堵转转矩。机械特性稳定运行问题电动机能稳定运行电动机不能稳定运行1——电动机2——负载15.3三相异步电动机的工作特性异步电动机的性能指标主要有效率、功率因数、过载能力、堵转转矩倍数和堵转电流倍数

7、。工作特性电动机定子绕组加额定频率的额定电压时，转速n、电磁转矩T、定子电流I1、定子功率因数cos1、效率与输出功率P2之间的关系。工作特性可通过负载试验直接测得，也可利用等效电路计算得到。三相异步电动机的工作特性空载时，转子转速n接近于同步转速n1。随着负载增加，n降低，转差率s增大，转子电动势和电流增大，使电磁转矩T增大，与负载转矩平衡。转速调整特性三相异步电动机的工作特性电磁转矩T随输出功率P2近似线性变化。电磁转矩特性三相异步电动机的工作特性空载时，转子电流接近于零，定子电流为励磁电流I0。随着负载增加，n降低

8、，s增大，转子电动势和电流增大，定子电流I1也增大。定子电流特性三相异步电动机的工作特性空载时，定子功率因数cos1很低。随着负载增加，定子有功电流增大，cos1提高，且在额定负载附近达到最大值。负载进一步增加时，cos1开始降低。功率因数特性三相异步电动机的工作特性当不变损耗等于可