电机控制技术教学课件作者韩建霞7.ppt

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1、项目七三相异步电动机固有机械特性绘制任务一三相异步电动机的基本方程任务二三相异步电动机的机械特性任务一三相异步电动机的基木方程一、功率平衡方程式异步电动机的功率传递过程可用T形等效电路来分析，如图7一1所示。由于等效电路为一相电路，且拆算后的转子相数与定子相数相同，均为m1相，所以异步电动机的各项功率及损耗应等于等效电路中的计算值再乘以相数m1。下面从定子输入端开始，按功率传递过程依次写出各项功率及损耗的计算公式。下一页返回任务一三相异步电动机的基木方程(1)输入功率P1由电网供给异步电动机的电功率。设为定子的功率因素，则(2)定子铜耗PCu

2、1、:定子电流I1在定子绕组电阻R1上产生的铜损耗(3)定子铁耗PFe旋转磁场在定子铁芯中产生的涡流和磁滞损耗由于旋转磁场切割转子的速度很低，转子铁芯中磁通交变的频率很低，通常仅为1~3Hz，所以转子铁耗很小，可以忽略不计上一页下一页返回任务一三相异步电动机的基木方程(4)电磁功率Pem由气隙旋转磁场通过电磁感应传递到转子的功率，称为电磁功率Pem。(5)转子铜损耗PCu2转子电流I2在转子绕组电阻R2上产生的铜损耗(6)总机械功率Pmec:电磁功率Pem减去转子铜损耗PCu2后余下的功率，是由电能转换成机械能所对应的功率，称为总机械功率。即

3、上一页下一页返回任务一三相异步电动机的基木方程(7)机械损耗Pmec:电动机运行时，转轴旋转会产生轴承及风阻摩擦等损耗，这些损耗称为机械损耗。机械损耗在等效电路中没有体现出来，但它是由总机械功率Pmec来提供的。(8)附加损耗Pad:由于电动机的定子、转子开槽以及电机中存在高次谐波磁场等原因，会产生少量的附加损耗。附加损耗一般不容易计算，往往根据经验估算。在大型异步电动机中，Pad约为额定功率的0.5%;在中、小型异步电动机中，Pad可达额定功率的1%~3%，或更大些。附加损耗Pad也是由总机械功率Pmec以来提供的。(9)输出功率P2:总机

4、械功率已减去机械损耗Pmec以和附加损耗Pad以后，即为电动机转轴输出的机械功率。即机械功率平衡关系为上一页下一页返回任务一三相异步电动机的基木方程式中，P0=Pmec+Pad称为电动机的空载损耗综上分析，可以归纳出异步电动机的功率平衡方程式式中为电动机的总损耗。异步电动机的功率流程图如图7-2所示上一页下一页返回任务一三相异步电动机的基木方程电动机的效率为输出功率与输入功率之比，即异步电动机的额定运行时的效率在72%~93%，电动机的容量越大，效率越高。根据前面的公式，可得电磁功率Pem、转子铜耗PCu2、总机械功率Pmec三者之间的关系为

5、上一页下一页返回任务一三相异步电动机的基木方程上面的公式说明，通过气隙由定子传递到转子的电磁功率，只有一小部分被转子电阻消耗掉了，其余绝大部分转换成了机械功率。转差率越大，转子铜耗所占比例越大，总机械功率越小，电动机效率就越低。因此，电动机正常运行时转差率很小，通常,s=0.02~0.06二、转矩平衡方程式由动力学可知，旋转体的机械功率尸、机械角速度月与转矩T之间的关系为T=Pl,f2所以将机械功率平衡方程式两边同除以机械角速度Ω可得异步电动机稳态运行时的转矩平衡方程式上一页下一页返回任务一三相异步电动机的基木方程式中称为电磁转矩，它是驱动电

6、动机旋转的转矩;为电动机转轴输出的机械转矩，也就是负载转矩;为电动机的空载转矩，它是由机械损耗Pmec和附加损耗Pad所引起的阻转矩。上面的公式说明，电动机稳态运行时，驱动性质的电磁转矩Tem与制动性质的输出转矩T2及空载转矩T0，相平衡上一页下一页返回任务一三相异步电动机的基木方程通过上面的公式可见，电磁转矩用机械量表示时，它等于总机械功率除以转子的机械角速度;用电磁量表示时，它等于电磁功率除以磁场的同步角速度。为了计算的方便，通常将电磁转矩的公式写成上一页下一页返回任务一三相异步电动机的基木方程三、三相异步电动机的工作特性异步电动机的工作

7、特性是指在额定电压和额定频率下，电动机的转速n，输出转矩兀、定子电流I,、功率因素,、效率等随输出功率P2变化的关系曲线，工作特性可以通过试验测得，也可以利用等效电路计算得到。如图7一3所示为三相异步电动机的工作特性曲线。下面分别加以说明。上一页下一页返回任务一三相异步电动机的基木方程(一)转速特性n=f(P2)空载时，输出功率P2=0，转子转速接近于同步转速，即n≈n1。负载增加时，转速n将下降，旋转磁场以较大的转差速度切割转子，使转子导体中的感应电动势及电流增加，以便产生较大的电磁转矩与机械负载转矩相平衡。额定运行时，转差率很小，一般SN

8、=0.01~0.06，相应的转速nN=(1-SN)n1=(0.99-0.94)n1。这表明负载由空载增加到额定值时，转速n仅下降1%~6%，故转速特性，n=f(P2