《異步電動(dòng)機(jī)二》ppt課件

1、第五章 異步電動(dòng)機(jī)二 三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)原理及單相異步電動(dòng)機(jī) 以變壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)際為根底，分析異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電磁物理過程，導(dǎo)出電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)的平衡方程式，畫出相量圖，求出真等效電路。最后分析它的電磁轉(zhuǎn)矩和運(yùn)轉(zhuǎn)性能。5-1 5-1 三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電磁過程三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電磁過程一、異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的物理情況空載運(yùn)轉(zhuǎn)形狀 電動(dòng)機(jī)軸上不帶任何機(jī)械負(fù)載 的運(yùn)轉(zhuǎn)形狀。以繞線式異步電動(dòng)機(jī)為例。1、轉(zhuǎn)子繞組開路時(shí)的空載運(yùn)轉(zhuǎn) 在定子、轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。其有效值為：mwKNfE111144. 4mwKNfE221244. 4式中各物理量標(biāo)“1指定子，標(biāo)“2指轉(zhuǎn)子是定子通電頻率。1f

2、wK是繞組因數(shù)。1N2N為定子、轉(zhuǎn)子繞組一相串聯(lián)的匝數(shù)m是主磁通由基波磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，同時(shí)交鏈定子、轉(zhuǎn)子繞組。 在這種運(yùn)轉(zhuǎn)形狀下，轉(zhuǎn)子繞組中呈有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，但由于開路轉(zhuǎn)子電流的為？不會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子呈制止不動(dòng)的 。同此轉(zhuǎn)子繞組切割磁場(chǎng)的速度和定子繞組一樣。0n 由于定子電流除了產(chǎn)生磁通 之外，還產(chǎn)生定子漏磁通 ，它必然在定子繞組中產(chǎn)生漏電動(dòng)勢(shì)和變壓器一樣用漏抗壓降來表示：m111XjIE 式中， 為定子漏電流， 而 為定子繞組漏電感， 為空載電流。1X1112LfX 1LI 假設(shè)定子繞組的電阻為R，那么定子一相電路的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式：10111RIEEU101ZIE10101XIjRIE式中，

3、 稱為定子繞組漏阻抗，比變壓器大。111jXRZ假設(shè)略去漏阻抗壓降：11EU 轉(zhuǎn)子開路電壓， ，于是氣隙、定子、轉(zhuǎn)子電路電動(dòng)勢(shì)比：220 EU221121wwKNKNEEeK指出， 和變壓器一樣，用阻抗壓降表示：1E)(mmm1mmjXRIZIE勵(lì)磁阻抗,mmmjXRE2、轉(zhuǎn)子繞組短接時(shí)的空載運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速非常接近同步轉(zhuǎn)速，即snn 可以以為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)不切割轉(zhuǎn)子繞組，同而0, 0IE綜上所述，異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)是的電磁關(guān)系如圖1U0I10F10mFm1E1E20E2I02 F二、異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的物理情況特點(diǎn) 轉(zhuǎn)子繞組中出線電流,這一電流也要構(gòu)成磁動(dòng) 勢(shì)和磁場(chǎng)。一 轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)的分析 轉(zhuǎn)子磁動(dòng)

4、勢(shì) 也是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，并在空間按正弦規(guī)律分布，以繞線式異步電動(dòng)機(jī)為例。2F1、2F的旋轉(zhuǎn)方向cCYysnmBBbXxAaZzn 如圖，假設(shè)定子電流的相序?yàn)锳 B C 固此轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì) 與定子磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)向一樣。2F2、 轉(zhuǎn)速的大小2F 設(shè)電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)為 ，那么轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率為p16060)(2sffssssnnnpnnnp稱為轉(zhuǎn)差頻率。2f 頻率為 的轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，相對(duì)于轉(zhuǎn)子？的轉(zhuǎn)速為2fnnnspf260 由于轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速 旋轉(zhuǎn)，而 與 的方向一致，因此相對(duì)于靜止的定子鐵心的轉(zhuǎn)速應(yīng)為nnnsnnn即 轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì) 與定子磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)速是一樣的，均為 ，或 與 在空間堅(jiān)持相對(duì)靜

5、止。2fsn2F1F(二) 磁動(dòng)勢(shì)平衡 異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁動(dòng)勢(shì)是定子、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)的合成磁動(dòng)勢(shì)，即：)(21mmmBFFF而空載時(shí)mmFFF021 由于 ,二者之間僅差一個(gè)在數(shù)值上相對(duì)很小的漏阻抗壓降。假設(shè)外加電壓為額定值不變，那么定子繞組內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也根本不變，電動(dòng)機(jī)從空載到負(fù)載的主磁通也根本不變，那么11EU 0mm )(21mmmBFFF)(21FFFm或 闡明，異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)定子磁動(dòng)勢(shì) 包含兩個(gè)部分，一個(gè)是 用來產(chǎn)生氣隙主磁通 稱為勵(lì)磁分量；1FmFm 另一部分 去抵消轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì) ，其大小與 相當(dāng)，方向與 相反，稱為負(fù)載部分。這種平衡關(guān)系如圖)(2F2F2F

6、2F10mF產(chǎn)生2F抵消1F(三)電磁關(guān)系感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，有效值分別為：mwKNfE111144. 42222244. 4sEKNfEmws下標(biāo)“s表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電磁量。mwKNfjE111144. 4sKNfjKNfjEmwmws221222244. 444. 4 此外，定、轉(zhuǎn)子電流 和 分別產(chǎn)生漏磁通 和 ，它所在各r繞組內(nèi)也要產(chǎn)生漏感電動(dòng)勢(shì),其相量式為:1I212I1111144. 4wKNfjESKNfjKNfjEswsws22212222244. 444. 4異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系用圖示表示：1U1I11RI11Fm1E1E2I1RmFsE22F22RIs22RsE2二、根本方

7、程式一 磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式mFFF21 這些磁動(dòng)勢(shì)都是由相應(yīng)的電流產(chǎn)生，有磁動(dòng)勢(shì)一節(jié)知：1211119 . 0IFpKNmw2222229 . 0IFpKNmwNoImagempKNmmIFw11129 . 0式中， ， 為定、轉(zhuǎn)子繞組的相數(shù)。1m2m 即磁動(dòng)勢(shì)矢量與對(duì)應(yīng)的電流方向一樣，可把磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式表示為：mpKNmpKNmpKNmIIIwww1112221119 . 09 . 09 . 022212化簡(jiǎn)：21111222IIIwwKNmKNmm令：比。稱為異步電動(dòng)機(jī)的電流222111wwKNmKNmiK 211IIIiKm令：212IIiK)(21IIIm那么 表示異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)，定

8、子電流由兩部分組成，一部分為產(chǎn)生主磁通的勵(lì)磁分量 ，也稱勵(lì)磁電流；另一部分是用來抵消轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)的負(fù)載分量 ，也稱為負(fù)載電流。mI2I(二) 電動(dòng)勢(shì)平衡方程式假設(shè)定、轉(zhuǎn)子電路中各量的參考方向如下圖1U1E1E1I2IsE2sE2可得11111RIEEU）（RRIEEss2222R是轉(zhuǎn)子繞組中的外加電阻，對(duì)鼠籠軟質(zhì)0RmmZIE1ssXI jE222111XI jE把 ， ， 全部用電壓降處置1E1EsE222222SXLfXs為轉(zhuǎn)子漏阻抗sX2綜合以上：)(211IIIiKm111111111ZIEXI jRIEUsXjIRRIEsEs222222)(mmZIE1是定子每極繞組漏阻抗111jXR

9、Z是轉(zhuǎn)子每極繞組漏阻抗sjXRZ2225-2 5-2 三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路及相量圖三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路及相量圖一、異步電動(dòng)機(jī)的等效電路1、異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)踐電路 和分析變壓器一樣，只研討一相的等效電路，其它兩相可由對(duì)稱性直接導(dǎo)出，如圖為一相的定、轉(zhuǎn)子電路。2、頻率歸算 堅(jiān)持整個(gè)電磁系統(tǒng)的電磁性能不變，把一種頻率的參數(shù)及有關(guān)物理量等效轉(zhuǎn)換成另一種頻率的參數(shù)及有關(guān)物理量。1、確保轉(zhuǎn)子電路對(duì)定子電流的電磁效應(yīng)不變。即 不變；2F2、等效轉(zhuǎn)子電路的電磁性能和實(shí)踐轉(zhuǎn)子電路一樣 cupp, 由 可知，欲使 ，必需 ，即轉(zhuǎn)子的頻率和定子相等時(shí)，就是用一個(gè)靜止的轉(zhuǎn)子電路去替代時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子電路。12sf

10、f 0, 1ns12ff 轉(zhuǎn)速 當(dāng)轉(zhuǎn)子電路的頻率為 不變，轉(zhuǎn)速 同步，即轉(zhuǎn)速不變。 pf ,112,F F 轉(zhuǎn)向 和 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組 的方向不變，轉(zhuǎn)子電流的相序不變，即 轉(zhuǎn)向不變。snn 0n160 fp 幅值 堅(jiān)持不變，只 要 不變，就可得證 不變。 2222222220.9,WN KmWpFImNK、2F2I2222222222jXEjsXREsjXRESRssI 這里的 都是轉(zhuǎn)子在不動(dòng)是的參數(shù)，可見，只需將 ，即可得證 不變。22, XESRR222F2221RSRRSS下面分析一下 的意義，由于sR2 在附加電阻在附加電阻 上產(chǎn)生的功耗，本質(zhì)上表征了異步電動(dòng)上產(chǎn)生的功耗，本質(zhì)上表

11、征了異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率機(jī)的機(jī)械功率 21Rss前面曾經(jīng)分析過異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)形狀作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。異步機(jī)輸出機(jī)械功率，附 p s010空載運(yùn)行。附 p s01作發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。異步機(jī)輸入機(jī)械功率，附 p s00 總之，用靜止的轉(zhuǎn)子去替代實(shí)踐的轉(zhuǎn)子，只需把 變?yōu)?無論從轉(zhuǎn)子對(duì)定子的電磁效應(yīng)看，還是就功率而言都是等效的，頻率歸算后異步電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子電路圖：2RsR2二繞組歸算 用一個(gè)相數(shù)、每相串聯(lián)的匝數(shù)以及繞組因數(shù)和定子繞組一樣的繞組替代經(jīng)過頻率歸算后的轉(zhuǎn)子繞組。 歸算后轉(zhuǎn)子各量的歸算值用加“ 表示。1、轉(zhuǎn)子電流的歸算根據(jù)轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)不變，可得22222221119 . 09 . 0IIpKNmpKNm

12、ww2122111222IIIiwwKKNmKNm2、電動(dòng)勢(shì)的歸算由保證轉(zhuǎn)子總視在功率不變，可得222221IEmIEm112 21 22222221wwN Km Iem IN KEEEK EE 3、轉(zhuǎn)子電阻及漏抗的歸算轉(zhuǎn)子電路的銅耗不變22222221RImRIm2222)(2212RKKRRieIImm漏磁場(chǎng)的儲(chǔ)能不變222221222121LImLIm22XKKXie2222)(2212LKKLLieIImm 經(jīng)過頻率、繞組歸算后異步電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子電路如圖繞組歸算后的繞組歸算后的定、轉(zhuǎn)子電路定、轉(zhuǎn)子電路三異步電動(dòng)機(jī)的等效電路歸算后的根本方程式1111ZIEUmmZIE1mIII2121

13、EE222122ZIRIEss1121111111ZIZIZIZIZIZIEUmmmm2212)(11ZREmmssZZZI221111)(11ZRUZImmssZZZI整理得：122122()111()smssmsZZRZZRUIZ“T形等效電路1U21Rss2I2R2XmZmRmX1EmI1I1X1R下面來分析幾種典型的運(yùn)轉(zhuǎn)情況： 轉(zhuǎn)子相對(duì)于開路 電流與外加電壓相位差接近 ，因此異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)功率因數(shù)很低。120sss R 90mII1 較大，歸算后的轉(zhuǎn)子電路根本顯阻性。轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)高，轉(zhuǎn)子電路的電流比勵(lì)磁電流大，因此定子電路的功率因數(shù)也很高，可達(dá)0.80.85.sRe1 ss

14、%5101、空載運(yùn)轉(zhuǎn)2、額定負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)4、異步發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 當(dāng)定子端加額定電壓，由于轉(zhuǎn)子有慣性未來的及轉(zhuǎn)動(dòng)的瞬間，為轉(zhuǎn)子的堵轉(zhuǎn)形狀， 附加電阻 ，相當(dāng)于短路，起動(dòng)電流堵轉(zhuǎn)電流很大，但功率因數(shù)較低。1, 0sn021Rss3、起動(dòng)時(shí)的情況 相應(yīng)的機(jī)械功率是個(gè)負(fù)值，闡明這時(shí)異步電動(dòng)機(jī)不是輸出功率而是輸入機(jī)械功率，功率分配如下0, 0,21Rsnnsss)(22222202122sRsssIRIRI）（轉(zhuǎn)子吸收的機(jī)械功率=轉(zhuǎn)子銅耗+回饋定子功率5、電磁制動(dòng)形狀0, 12122RIsss0222sRI ，但 。闡明，在這種情況下異步電動(dòng)機(jī)吸收機(jī)械功率，但不回送定子而是被轉(zhuǎn)子回路所耗費(fèi)。四 等效電路的簡(jiǎn)化電

15、動(dòng)機(jī)的功率越小相對(duì)偏向越大。1U21Rss2R2XmRmX2I1X1RmI1Fe21U2I22XI jsRI2212EE1E11RImIm1I2I11XI j二、異步電動(dòng)機(jī)的相量圖二、異步電動(dòng)機(jī)的相量圖 異步電動(dòng)機(jī)的 總是落后與 即功率因數(shù)總是滯后的。1I1U定子繞組為三角形接法，試求額定負(fù)載時(shí)的定子電流、轉(zhuǎn)子電流、勵(lì)磁電流、功率因數(shù)、輸入功率和效率。w10KpN相 90mX相 7mR相4 . 42X相12. 12R相43. 21X相33. 11RminrNn1452VUN380例 一臺(tái)2P=4的三相異步電動(dòng)機(jī)，有關(guān)數(shù)據(jù)如下：解：032. 0sNsnnnNs352NsR(1)用“T形等效電路計(jì)

16、算9074 . 435)907)(4 . 435()(143. 233. 12222jjjjZXjZXjjZZmsRmsR43.2923.3312.1693.28j設(shè) VU03801AIZU43.2942.1143.2923.33038011線電流為：A8 .19342.1122219.979.9mRmsZZjXIIA %26.88%1001PPN11 1133 380 11.42 0.8711.326PU I cosKW )(87. 043.291滯后coscosAIIIm15.889 . 321(二)用近似等效電路計(jì)算121238021.332.43 354.410.2410.6RsUjj

17、ZjXIA AIIIm1 .2945.1221AImZUm54.852 . 41874. 01 .291coscosKWcosIUp405.12874. 045.12380331111%6 .80%1001PPN等效電路是一相的。指出用等效電路算出定子邊為實(shí)踐值，轉(zhuǎn)子 邊為歸算值，因此要求轉(zhuǎn)子實(shí)踐值再歸 算回去，但功率和轉(zhuǎn)矩不需歸算。5-3 5-3 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩 這一節(jié)從能量的觀念出發(fā)，進(jìn)一步了解異步電動(dòng)機(jī)的的能量轉(zhuǎn)換過程，分析其功率和轉(zhuǎn)矩。一、功率轉(zhuǎn)換過程 借助于氣隙的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，利用電磁感應(yīng)的作用，從定子經(jīng)過氣隙傳送到轉(zhuǎn)子，這部分功率稱為電磁功率 。e

18、p1p21Rss2R2XepmRmX1EmI1I1X1Rmechp1cupFep2cup異步電動(dòng)機(jī)的功率流程圖：1pepm echp2p1CUp pFep2CUpm echp 附加損耗是由定、轉(zhuǎn)子外表開槽調(diào)和波磁動(dòng)勢(shì)等產(chǎn)生。在小型異步電動(dòng)機(jī)中，滿載時(shí) 可達(dá)輸出功率的1%3%；在大型異步電動(dòng)機(jī)中約為輸出功率的0.5%。p二、功率方程11ecuFePPpp2()m echm echP Ppp2mechecuPPp 各個(gè)功率利用電動(dòng)機(jī)的電路等效和機(jī)械等效可表示為：21221 2Re2sPm E I cosm I 12111RImpcu111 11PmU I cos21 22cuepm I RsP m

19、mFeRImp21 定子相電壓 定子相電流 定子功率因數(shù) 1U1I1cos2 轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角 稱為轉(zhuǎn)差功率，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低， 就越大，轉(zhuǎn)子銅耗越大，不宜在低速下長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)。2cups 在電磁制動(dòng)時(shí)， 闡明從定子傳送到轉(zhuǎn)子的電磁功率缺乏以轉(zhuǎn)子的銅損耗，還應(yīng)從軸上輸入機(jī)械功率來補(bǔ)償。21,cuespP2111 222(1)ssmechecussPm IRs Pp 指出，在等值電路中沒有把 和 直接反映出來，它所全部都包含在附加電阻所耗費(fèi)的功率中，計(jì)算時(shí)要留意。mechpp三、轉(zhuǎn)矩方程式機(jī)械功率等于相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械角速度的乘積。220mechmechPppPeTTT 式中， 為電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械轉(zhuǎn)

20、矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等， 為空載轉(zhuǎn)矩， 稱為電磁轉(zhuǎn)矩。0T2TT0(1)snmecheeenPs PPPmechesPPT 上式闡明，電磁轉(zhuǎn)矩等于總機(jī)械功率除以轉(zhuǎn)子角速度，也等于電磁功率除以旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步角速度。四、電磁轉(zhuǎn)矩公式2211 2essPResTm IcosICmT21222111cosImKNpmw222221)(21111244. 4XmwfpsRsRIKNfm)(22222212)(12sRXEfpeImTsR22222)(2XEsRIpfpfn ss11260602602mwKNfE111244. 421111wKNpmTC稱為轉(zhuǎn)矩常數(shù)122eTmTCI cos21222wKNpm

21、TC當(dāng)然 闡明異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與氣隙磁通 和轉(zhuǎn)子電流的有功分量成正比。m例： 根據(jù)例5-1中的數(shù)據(jù)，還知道電動(dòng)機(jī)的機(jī)械損耗 ，額定負(fù)載時(shí)的附加損耗 ，試計(jì)算各種功率和轉(zhuǎn)矩。wpmech100wp50解：2211133 11.421.33520cupI RW2222233 9.981.12335cupI RWmNTTTe78.6602mNTNmechnpp99. 055. 90mNTNnpp74.6555. 955. 914521010232221015033510485emechcuPPpW210150mechmechPPppW2233 3.917321FemmpIRW mNTNmechn

22、pe78.6655. 9mNTsenpe78.6655. 9或5-4 5-4 三相異步電動(dòng)機(jī)的任務(wù)特性三相異步電動(dòng)機(jī)的任務(wù)特性 及其測(cè)取方法及其測(cè)取方法eT任務(wù)特性：是指在額定電壓和額定頻率下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 、定子電流 、功率因數(shù) 、電磁轉(zhuǎn)矩 、效率 與輸出功率 的關(guān)系。即n12,()1en IcosTf P2P1cos1I一、任務(wù)特性的分析1、轉(zhuǎn)速特性2()nf P222 2222 2cue2pm IRPm E I coss 當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，輸出功率 ，轉(zhuǎn)子電流 隨著負(fù)載的增大，轉(zhuǎn)速必然下降，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)增大，轉(zhuǎn)子電流增大，以產(chǎn)生較大的電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡，因此隨著輸出功率 的增大，

23、 增大， 下降，但為了保證電動(dòng)機(jī)有較高的效率，在普通異步電動(dòng)機(jī)中轉(zhuǎn)子銅耗都比較小， 所以 為一條略向下傾斜的曲線。20P 20,0,Is2PsnsNnns)95. 0985. 0()%,55 . 1 (2()nf P,eTeT1cos1In1,In1cos2POsnn 2、定子電流特性 12()If P)(21IIIm 當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載是 隨著負(fù)載的增大， 下降， 增大， 增大，以堅(jiān)持磁動(dòng)勢(shì)平衡， 幾乎與 按比例增大。mIII12, 02P1In2I1I3、功率因數(shù)特性)(21pfcos 功率因數(shù)總是滯后的，空載時(shí)，約為0.10.2.在接近額定負(fù)載是功率因數(shù)到達(dá)最大。4、電磁轉(zhuǎn)矩特性2()eTfP

24、電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)：2020peTTTT 電動(dòng)機(jī)從空載到額定負(fù)載， 變化很小，而 根本不變，所以 近似為一條斜率為 的直線。n0T)(2pfTe15、效率特性2()f P211100%1100%pPPP（）2212100%cuFecumechPPppppp 在異步電動(dòng)機(jī)的損耗中， 稱為不變損耗； 是隨負(fù)載而變化的，稱為可變損耗，由于空載是 。當(dāng)可變損耗與不變損耗相等是，效率達(dá)最大；對(duì)于中小型異步電動(dòng)機(jī)最大效率約在3/4額定負(fù)載時(shí)。普通來說，電動(dòng)機(jī)容量越大，效率越高。21,cucuppFemechpp，002故p二、任務(wù)特性的求取1、直接負(fù)載法 先由空載實(shí)驗(yàn)測(cè)出電動(dòng)機(jī)的鐵耗 ，機(jī)械損耗 和定子電

25、阻 。1RFepmechp負(fù)載實(shí)驗(yàn) 是在 的條件下進(jìn)展，改動(dòng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，分別記錄不同負(fù)載下定子的輸入功率 ，定子電流 和轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差 ，然后計(jì)算出不同負(fù)載下的功率因數(shù) ，電磁轉(zhuǎn)矩及效率 。NNfU,1eT1cosnns1I1psnns1111,1ImUp1ppcos1122,(0.5 2)%()NIcueNIpsP pP 22ecumechPPppp11esPecuFeePPppT直接負(fù)載法主要適用于中、小型異步電動(dòng)機(jī)。2、等效電路計(jì)算法額定點(diǎn)的全部數(shù)據(jù)。最大轉(zhuǎn)矩值。起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩值。本法適用于大容量異步電動(dòng)機(jī)。 不變，電動(dòng)機(jī)從空載到額定負(fù)載 不變，漏阻抗也不變，因此給出轉(zhuǎn)差率 ，根據(jù)T形

26、等效電路即可計(jì)算出定子電流 ，功率因數(shù) ，電磁轉(zhuǎn)矩 ，效率 ，計(jì)算時(shí)要算出以下幾個(gè)點(diǎn)：NU1eTmZ1coss1I5-5 5-5 三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)分兩種 ： 一種是勵(lì)磁參數(shù)，它取決于電機(jī)主磁路的飽和程度，是一種非線性參數(shù)； 另一種是短路參數(shù)即漏阻抗，它與電機(jī)主磁路的飽和程度無關(guān)，是一種線性參數(shù)。一、空載實(shí)驗(yàn)與勵(lì)磁參數(shù)確實(shí)定1、空載實(shí)驗(yàn) 定子繞組接到 對(duì)稱三相電源，軸上不帶任何負(fù)載，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間(約30秒)，使機(jī)械損耗到達(dá)穩(wěn)定值，然后調(diào)理電源電壓從1.11.3 開場(chǎng)，逐漸降低，直到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生明顯變化為止，記錄端電壓 ，空載電流 。空載功率

27、 和轉(zhuǎn)速 ，并畫出空載特性曲線 。NNUf ,)(),(110110UfpUfIn10p10I1UNU1U10I1010, pI10pNU102、勵(lì)磁參數(shù)與鐵耗和機(jī)械損耗確實(shí)定(1)機(jī)械損耗和鐵耗的分別異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí) ，那么0, 02IsmechFeppRImp121110mechFeppRImp121110略去空載附加損耗 0p或 由于鐵耗近似與磁密的平方成正比，那么與電壓的平方成正比 作出 ，而 與 無關(guān)，僅與轉(zhuǎn)速有關(guān)。222211FempBEU)(21UfppmechFemechp1U21UFep1210103RIpmechpNU100 在轉(zhuǎn)速不變或變化較小時(shí)可以為 為常數(shù)，故將上述曲

28、線延伸到 ，得交點(diǎn) ，過 點(diǎn)作程度虛線，虛線下部分就是與 無關(guān)的 ，虛線上部分表示對(duì)應(yīng)于電壓大小的鐵耗。mechp01U00mechp1U2勵(lì)磁電路確定 根據(jù)空載是的等效電路， 時(shí) 可得0ssR2mRmX1X1R1U10I)(101101相電壓U ZZZIUm2101ImpmFeR )(110由堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)確定X XXXmmXXRZX120200mRRR10二、堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)及堵轉(zhuǎn)時(shí)參數(shù)確實(shí)定 堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)也稱為短路實(shí)驗(yàn)，對(duì)應(yīng)的參數(shù)稱為短路參數(shù)，當(dāng) 等效電路如圖。0, 1, 021Rsnss 為了不使電機(jī)堵轉(zhuǎn)電流過大，堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)在降低電源電壓下進(jìn)展。 從 開場(chǎng)，逐漸降低電壓，盡快測(cè)取57組數(shù)據(jù)，每次記錄端電壓

29、 ，定子電流 和功率 ，并繪制電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)特性，即NUU114 . 0KI1Kp11U0KI1Kp11U1111(),()KKIf UPf U2211 1122Kpm I RmI RKmIII I1210則由于2211 1121 1()KKKKpm IRRm IR2211KKKIUKRZX ZK121 1KKPKm IR 21XXXK式中221KXXX對(duì)于大中型異步電動(dòng)機(jī)當(dāng)：K0.67XX p23 , 2 , 1對(duì)于100kw以下的小型異步電動(dòng)機(jī)，K7X0.X p55 , 42當(dāng)：電動(dòng)機(jī)的參數(shù)。求：例： 三相異步電動(dòng)機(jī) 四極，星接， ，定子每相電阻 ，空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： ， 機(jī)械損耗 ；短路實(shí)驗(yàn)數(shù)

30、據(jù)： VU KwpNN380,5 . 71Kwp ,AI ,VU KKK92. 01 .1812011Kwpmech08. 0 AIN1 .181 R5 . 01 Kwp ,AI,425. 04 . 51010VU3801解：63.404 . 5330830101IUNZ94. 321011010ImppmmechRRR22.3910XXXm22. 121XXXK49. 271. 367. 02X436. 012RRRK71. 322KKKRZX936. 02111KKImpKR83. 31 .18312031KKIUKZ44.40202010RZXXXm44. 310RRRm5-6 5-6

31、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系2212212211)()(XXRUmesRsRsT2212211)()(2XXRUsRIsReImTs22211 在 的情況下，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系: 稱為轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率特性。NNfU ,)(sfTe由近似等效電路：sTe曲線如圖211122()smUeMXXT 212XXRms 2112211122() smUeMRRXXT 221212)(XXRRms0dsdTem令可得稱為臨界轉(zhuǎn)差率最大轉(zhuǎn)矩：“+對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)形狀，“-對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)形狀。通常故)(211XXR222121)(RXXRR221212)(XXRRR 但 與 無關(guān)。

32、對(duì)繞線機(jī)，轉(zhuǎn) 子回路串適當(dāng)?shù)碾娮?，可使 時(shí)轉(zhuǎn)矩到達(dá)最大值，即起動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大。)0( 1nsmR2RemT2Rsm但電源頻率及電壓不變時(shí)， 近似與 成反比；21XXemmT ,s當(dāng)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)及電源頻率不變時(shí)， 與 無關(guān)；1Ums22UTem5-7 5-7 單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)由單相電源供電的異步電動(dòng)機(jī)。 一、單相異步電動(dòng)機(jī)的任務(wù)原理原理表示圖：FF 定子為單相繞組，轉(zhuǎn)子是普通鼠籠式繞組。單相繞組所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)為脈振磁動(dòng)勢(shì)，假設(shè)略去高次諧波，那么：11cosfFcosxt11122()()Fcosxtcosxtff 一個(gè)脈振磁動(dòng)勢(shì)可分解為兩個(gè)幅值相等，轉(zhuǎn)速一樣，但旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

33、，其中 稱為正轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，用空間矢量 表示，另一個(gè) 稱為反轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，用空間矢量 表示。FFffsTe曲線如圖002ss ssseTeTeTeT從特性圖上可以看出：電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)， 電動(dòng)機(jī)的合成轉(zhuǎn)矩為零，電動(dòng)機(jī)無起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，不能自行起動(dòng)。0n12假設(shè)借助于外力使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子向某一方向轉(zhuǎn)動(dòng)且到達(dá)一定的速度。由于此時(shí)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩大于空載轉(zhuǎn)矩，因此迫使電動(dòng)機(jī)加速到接近同步轉(zhuǎn)速。外力使它正向轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)朝正向加速，假設(shè)外力使其反向轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)朝反向加速。 假設(shè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與正轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向一樣，那么對(duì)正轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)差率為：ssnnns轉(zhuǎn)子電流的頻率為：21fs f此時(shí)轉(zhuǎn)子對(duì)反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)差率為：sssssssnnnnnnn2)(2)(2111(2)2fs fsff 因此轉(zhuǎn)子電流的頻率： 由此可見，轉(zhuǎn)子電路對(duì)反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電抗值大，產(chǎn)生的電流小，所以反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩小，即 ，兩者合成好出現(xiàn)了與正轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向一樣的電磁轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)朝正向加速。同理反轉(zhuǎn)同樣如此