电机学 教学课件 作者 赵莉华 曾成碧 ch10.ppt

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1、第十章三相异步电动机的功率、转矩与运行性能第一节三相异步电动机的功率与转矩平衡关系第二节三相异步电动机的电磁转矩及机械特性第三节三相异步电动机的工作特性第四节三相异步电动机的参数测定第一节三相异步电动机的功率与转矩平衡关系1.功率平衡方程三相异步电动机稳定运行时，从电源输入的电功率为：当电流流过定子绕组时，由于定子绕组有电阻，产生定子铜耗由于电机定子铁心和转子铁心都处于变化的磁场中，还存在铁心损耗，铁耗包括磁滞损耗和涡流损耗。但三相异步电动机正常运行时，转子转速接近同步转速，转差率很小，所以转子电动势频率很低，大约为2－3Hz，再加上转子铁心与定子铁心

2、一样也是由硅钢片叠成的，所以转子铁心中的损耗很小，一般忽略不计。输入电动机的电功率P1减去pCu1和pFe后，余下的功率通过电磁感应传递到转子侧，为电磁功率PeM异步电动机铁耗主要指定子铁耗，即：电磁功率可以表示为：也可表示为：转子绕组的铜耗附加电阻上的损耗附加电阻上的损耗，这部分损耗实际上就是传递到电机转子上的机械功率，称为总机械功率，它是转子绕组中电流与气隙磁场共同作用产生的电磁转矩，带动转子旋转所对应的功率，有：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：表明：当电磁功率一定时，转子铜耗与转差率s有关，转差率越大（转速n越低），转子铜耗

3、越大，所以又叫转差功率。当电动机负载增加时，转差率s增加，即转速降低，转子铜耗增加，机械功率降低，电动机效率也降低。所以，异步电动机的效率与转子转速有关。电动机运行时，还会产生轴承以及风阻等摩擦阻转矩，这也要损耗一部分功率，这部分功率叫机械损耗，用表示。另外，由于定、转子开槽和定、转子磁动势中的谐波磁动势等，还会产生一些附加损耗，用表示，一般不易计算，往往根据经验估算。在大型异步电动机中，约为输出额定功率的0.5％，小型异步电动机满载时，可达输出额定功率的1％－3％或更大。总机械功率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，用表示：可见，异

4、步电动机运行时，从电源输入电功率到转轴上输出功率的全过程为：图10-1异步电动机功率流程图2.转矩平衡方程—转子机械角速度—输出转矩—电磁转矩—与负载无关的空载转矩称为旋转磁场的同步角速度。1.电磁转矩表达式（1）物理表达式利用异步电动机等效电路可知，电磁功率还可以表示为：电磁转矩为：第二节三相异步电动机的电磁转矩及机械特性（2）参数表达式物理表达式常用于定性分析，深入分析时并不方便，根据异步电动机等效电路可推导出电磁转矩的参数表达式（推导从略）如下：，为异步电动机的短路电抗。2.机械特性当异步电动机电源电压恒定，电机参数已知时，可根据电磁转矩的参数表

5、达式得到转差率s与电磁转矩T之间的关系曲线，即曲线，称为异步电动机的机械特性曲线。图10-2异步电机的机械特性3.最大电磁转矩、起动转矩、额定转矩（1）额定电磁转矩TN（2）最大电磁转矩Tmax讨论:（1）当电源频率和电机参数不变时，最大电磁转矩与电源电压的平方成正比；（2）当电源电压和频率一定时，最大电磁转矩与短路电抗成反比；（3）最大电磁转矩与转子电阻无关，但临界转差率与转子电阻有关，转子电阻增大，临界转差率增大，T-s曲线的最大值向s增大方向偏移。图10－3转子电阻对临界转差率的影响（3）起动转矩起动转矩（又叫堵转转矩）的大小决定了电动机的起动性

6、能，将代入电磁转矩计算公式，可求出起动转矩为：讨论：起动转矩与外加电压的平方成正比，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，随着所串电阻的增大，起动转矩也增加。但是，随着转子电阻增加，转差率增大，转子铜耗也将增大。要使电动机起动时有最大转矩，可令sk=1，则起动转矩为最大转矩时转子回路所串的电阻应为：4.过载能力和起动转矩倍数（1）过载能力电动机带负载运行时，如果最大电磁转矩较负载转矩大得越多，电动机承受短时过载能力越强，将最大电磁转矩与额定电磁转矩之比称为过载能力，用Km表示，Km为：如果电动机的负载制动转矩大于最大转矩，

7、电动机将停转。为保证电动机不会因为短时过载而停转，要求电动机具有一定的过载能力。一般异步电动机的Km=1.6－2.5，特殊要求时Km=2.8～3.0。（2）起动转矩倍数如果起动转矩太小，在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。通常用Tst和TN的比值来表示电动机起动转矩的倍数，为：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Y系列三相笼型异步电动机，Kst为1.2-2.4（中小型）和0.5－0.8（大中型）。5.稳定运行问题图10－4稳定运行分析异步电动机稳定运行的条件为：三相异步电动机正常运行时，当其拖动的机械负载发生

8、变化，电动机的转速、电流、功率因数、效率、电磁转矩等均随之变化。三相异步电动机的工作特性是指在