三相異步電動機工作特性

1、異步電動機應(yīng)用基礎(chǔ)異步電動機應(yīng)用基礎(chǔ) 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性 2014年年6月月9日日 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系1 三相異步電動機的運行特性三相異步電動機的運行特性2 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性3 三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系 當三相異步電動機接在電網(wǎng)上穩(wěn)定運行時，由電網(wǎng)供給的電功 率稱為三相異步電動機的輸入功率P1。 P1=3U1I1cos1 式中 U1-三相異步電動機定子繞組相電壓； I1-三相異步電動機定子繞組相電流； 1-相電壓U1與相電

2、流I1之間的相位角； cos1-三相異步電動機功率因數(shù)。 三相異步電動機中功率、損耗的含義三相異步電動機中功率、損耗的含義 輸入功率中的小部分將消耗于定子繞組的電阻上，該部分稱為 定子繞組銅耗PCu1。 PCu1=3I12R1 式中 R1-三相異步電動機定子繞組相電阻。 三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系 輸入功率的另外小部分將消耗于定子鐵芯上，該部分稱為鐵耗 PFe。轉(zhuǎn)子鐵芯損耗可忽略不計。 輸入功率減去定子銅耗和鐵耗以后，余下的功率全部送入轉(zhuǎn)子， 這部分功率稱為電磁功率PM。 PM =P1-PCu1-PFe 三相異步電動機中功率、損耗的含義三相異步電動機中

3、功率、損耗的含義 傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率部分將消耗于轉(zhuǎn)子繞組的電阻上，這部 分功率稱為轉(zhuǎn)子繞組銅耗PCu2。 PCu2=3I22R2 式中 I2-三相異步電動機轉(zhuǎn)子繞組相電流； R2-三相異步電動機轉(zhuǎn)子繞組相電阻。 三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系 傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率減去轉(zhuǎn)子銅耗余下的功率，稱為全機械 功率P全。 P全=PM-PCu2 三相異步電動機中功率、損耗的含義三相異步電動機中功率、損耗的含義 電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生軸承摩擦及風阻等阻力轉(zhuǎn)矩，為克服 此阻力轉(zhuǎn)矩將消耗一部分功率，這部分功率稱為機械損耗P。 定子及轉(zhuǎn)子繞組中在流過電流時，除產(chǎn)生基波磁通外，

4、還產(chǎn)生 高次諧波磁通及其他漏磁通，這些磁通穿過導(dǎo)線、定子及轉(zhuǎn)子鐵芯、 機座、端蓋等金屬部件時，感應(yīng)出電勢和電流并引起損耗，這部分 稱為雜散損耗PS。 全機械功率減去機械損耗和雜散損耗以后就是三相異步電動機 轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率P2。 P2=P全-P+S 三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系 三相異步電動機的功率平衡關(guān)系三相異步電動機的功率平衡關(guān)系 三相異步電動機的功率平衡方程 P1=PCu1+PFe+PCu2+P+S+P2= P+P2 P2P1PMP全 PCu1 PFe PCu2 P+PS 三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系 三

5、相異步電動機的功率平衡關(guān)系三相異步電動機的功率平衡關(guān)系 電動機的總損耗為 P=PCu1+PFe+PCu2+P+S 電磁功率為 PM=PCu2+P+S+P2 全機械功率為 P全=P+S+P2 此外 PCu2=sPM P全=PM-PCu2=（1-s）PM 三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩平衡方程三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩平衡方程 電磁轉(zhuǎn)矩是電動機中能量形態(tài)變換的基礎(chǔ)。電磁轉(zhuǎn)矩的大小與 旋轉(zhuǎn)磁場磁通的大小與轉(zhuǎn)子電流大小密切相關(guān)。 T=CTMI2cos2 上式中CT為電動機常數(shù)，cos2為轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)。 三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系三相異步電

6、動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩平衡方程三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩平衡方程 從動力學可知，旋轉(zhuǎn)體上的轉(zhuǎn)矩等于機械功率除以機械角速度。 因此，式P全=P+S+P2兩邊都除以轉(zhuǎn)子的機械角速度，便可得到轉(zhuǎn)矩 平衡方程式，即 T=T0+T2 由于P全=（1-s）PM，轉(zhuǎn)子的機械角速度=（1-s）1。 1為旋轉(zhuǎn) 磁場的同步角速度，可得到 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系1 三相異步電動機的運行特性三相異步電動機的運行特性2 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性3 三相異步電動機的運行特性三相異步電動機的運行特性 三相異步電動機的運

7、行特性是指在額定電壓及額定頻率時，轉(zhuǎn) 速n、電磁轉(zhuǎn)矩T、定子電流I1 、定子功率因數(shù)cos1以及效率隨著輸 出功率P2而變化的關(guān)系曲線。 P2 0 n，I I1 cos1 T T ， -效率特性 n-轉(zhuǎn)速特性 cos1 -功率因數(shù)特性 I I1 -定子電流特性 T T -轉(zhuǎn)矩特性 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系1 三相異步電動機的運行特性三相異步電動機的運行特性2 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性3 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性 當三相異步電動機的外加定子電壓及頻率不變，轉(zhuǎn)差率s變化時， 電磁轉(zhuǎn)矩T的變

8、化規(guī)律曲線T=f（s）稱為機械特性。 式中 p-極對數(shù)； U1-電動機相電壓； f1-定子頻率； r1，x1-定子繞組的電阻和電抗； r2 ， x2-轉(zhuǎn)子繞組的折算電阻和電抗。 概念概念 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性 當1s0時，電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速都為正，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于磁場的 同步轉(zhuǎn)速，電動機處于電動機運行狀態(tài)；當s1時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為負，電磁轉(zhuǎn)矩為正，電機處于制動 運行狀態(tài)。 機械特性曲線機械特性曲線 T （a）T=f（s）曲線（b）n=f（T）曲線 10s Tmax Tq TN sm 0 T TmaxTqTN b a n nN n0 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的

9、機械特性 （1）在啟動的瞬間，即s=1時的電磁轉(zhuǎn)矩稱為啟動轉(zhuǎn)矩。電動機的 啟動電流很大，但轉(zhuǎn)子功率因數(shù)很小，而T=CTMI2cos2 ，故啟動轉(zhuǎn) 矩Tst并不很大。 （2）如果轉(zhuǎn)子達到同步轉(zhuǎn)速，即s=0，則轉(zhuǎn)子電流I2=0，此時電磁轉(zhuǎn) 矩T=0。 （3）當轉(zhuǎn)差率s達到某一值時，電磁轉(zhuǎn)矩達到最大值，稱為最大轉(zhuǎn) 矩TM，對應(yīng)于此時的轉(zhuǎn)差率稱為臨界轉(zhuǎn)差率sm 。 電動機的最大轉(zhuǎn)矩與電網(wǎng)電壓的平方成正比，最大轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子 電阻無關(guān)，臨界轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子電阻成正比。 （4）當sm 1時，隨著轉(zhuǎn)子電阻的增加，啟動轉(zhuǎn)矩變大。 特點特點 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性 （5）對應(yīng)于額定負載時的轉(zhuǎn)矩稱為額定轉(zhuǎn)矩Tn，相應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為 額定轉(zhuǎn)差率sn。 （6）最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比，稱為電動機的過載能力Km ，它是衡 量電動機過載能力的一個重要指標。一般電動機Km=22.2。 （7）啟動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比，稱為電動機的啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)Kst。 特點特點 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性 1、三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系 功率、損耗的含義