電機(jī)學(xué)：ch5 三相異步電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩和運(yùn)行特性

1、三相異步電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩和運(yùn)行特性2目 錄5.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩關(guān)系5.2 三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性5.3 三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)的工作特性5.4 三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測定5.5 小結(jié)35.1三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩關(guān)系功率關(guān)系 E1 = E2U1I1R1 jX1jX2 R2I21s R2 sRmjXmI0P1pCu1+pFePempCu2pm+padP2Pm輸入功率P1 = 3 U1I1cos1定子銅損pCu1 = m1R1I12 = 3R1I12定子鐵損(忽略轉(zhuǎn)子鐵損)pFe = m1RmI02 = 3RmI02電磁功率Pem = P1pCu1pFe = m2 E2 I2cos2 =

2、 m1 E2 I2 cos2R2 s= m1I22 轉(zhuǎn)子銅損pCu2 = m2R2I22 = m1R2I22=sPem機(jī)械功率Pm=PempCu2=(1s)Pe1-s s = m1R2I22 效率 = 100%P2 P1 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩關(guān)系-2轉(zhuǎn)矩關(guān)系4Pm = P2p0 T = T2T0 (1) 電磁轉(zhuǎn)矩 T =PmPmn = 9.55 = 60 Pm2 n(2) 空載轉(zhuǎn)矩 T0 = P0 = 60 P0 2 nP0n = 9.55 (3) 輸出轉(zhuǎn)矩T2 = P2 = 60 P2 2 nP2n = 9.55 (4) 一般 T0 很小 ，在滿載或接近滿載時(shí)， T0 T 因此 T =

3、 T2 = TL 5 【例1】 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，UN = 380 V，Y 形聯(lián)結(jié)。在拖動(dòng) TL = 140 Nm 的負(fù)載運(yùn)行時(shí)，定子電流 I1 = 42 A，轉(zhuǎn)速 n = 1 440 r/min。鐵損耗 PFe = 800 W，銅損耗 PCu = 1 200 W，空載損耗 P0 = 750 W。求：(1) 轉(zhuǎn)矩T2、T0 和 T ；(2) 功率 P2、Pe、Pm 和 P1 ； (3) 效率 和功率因數(shù) 。解： (1) 求轉(zhuǎn)矩 T2 = TL = 140 NmT0 = 60 P02 n= Nm = 5 Nm 60 7502 1 440 T = T0T2 = 145 Nm6(2) 求功率 由

4、n = 1 440 r/min 可知 n0 = 1 500 r/min因此 s = n0n n0= 1 5001 440 1 500= 0.04 P2 = T2 n260= 1401 440 kW = 21.1 kW 260Pe = T n0260= 1451 500 kW = 22.77 kW 260Pm = (1s ) Pe = (10.04 )22.77 kW = 21.85 kW7 P1 = P2PFePCuP0 = (21.10.81.20.75) kW = 23.85 kW(3) 求效率和功率因數(shù) = 100% P2 P1 = 100% = 88.47% 21.1 23.85 =

5、cos1 =P13 U1 I1 = = 0.86 23.85 1.73238042 5.2三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性機(jī)械特性：定子電壓、頻率、參數(shù)固定，n=f(T)或s=f(T)，電機(jī)重要的穩(wěn)態(tài)特性物理表達(dá)式8轉(zhuǎn)子電流有功分量cosj2 = cosj2每極磁通轉(zhuǎn)矩系數(shù)三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性_2機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式簡化等效電路9 E1 = E2U1I1R1 jX1jX2 R2I21s R2 sRmjXmI0定子相電壓臨界轉(zhuǎn)差率三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性_310電動(dòng)狀態(tài)回饋制動(dòng)狀態(tài)起動(dòng)(堵轉(zhuǎn))：s = 1，n = 0，T = Tst，I1st = (47)I1N額定點(diǎn)：s = sN，n = nN，T

6、 = TN，I1 = I1N同步速點(diǎn)：s = 0，n = n0，T = 0，I1 = I0，I2 = 0最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)：P 電動(dòng)狀態(tài)P 回饋制動(dòng)狀態(tài)三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性_4機(jī)械特性固有機(jī)械特性：額定電壓、額定頻率、不外接電阻其他：人為機(jī)械特性異步電機(jī)運(yùn)行狀態(tài) 0 s 1，0 n n1，T 0，Pem0，電動(dòng)狀態(tài)，第一象限 s 0，n n1，T 0，Pem 1，n 0，Pem0，電制動(dòng)狀態(tài)，第四象限電動(dòng)狀態(tài)特征點(diǎn)額定轉(zhuǎn)矩(TN ，nN/sN)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩(TN ，0/1)最大轉(zhuǎn)矩(Tm ，sm)11三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性_5異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行常帶負(fù)載特性電磁轉(zhuǎn)矩、負(fù)載轉(zhuǎn)矩正方向如圖反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)

7、載(摩擦力轉(zhuǎn)矩)：n0，TL0；n 0，TL0；T與TL方向始終相反位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載(重力轉(zhuǎn)矩)： TL012OTLn+TLTLnT (T2)TL(T0)OTLn三相異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行運(yùn)動(dòng)方程13TTL = Jdd t穩(wěn)定運(yùn)行:TTL = 0n = 常數(shù)，n0TnOTLab 干擾使 TL TTL n T a點(diǎn) 干擾后 TTL n T T = TL a 點(diǎn) 干擾使 TL n TTLT a 點(diǎn) T = TL干擾后 TTL n T T = TL a 點(diǎn) TL n n = 0 堵轉(zhuǎn) T n TTL干擾過后 T TL ，不能運(yùn)行 干擾使 TL n TTLT b 點(diǎn) n 干擾過后 TTL n T a 點(diǎn)aab 穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn) 不穩(wěn)定 運(yùn)行點(diǎn) 5.3三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)的工作特性轉(zhuǎn)速調(diào)整特性n = f(P2)電磁轉(zhuǎn)矩特性T = f(P2)定子電流特性I1 = f(P2)功率因數(shù)特性cosj1 = f(P2)效率特性h = f(P2)145.4 三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測定堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)(短路試驗(yàn))確定漏阻抗確定堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和堵轉(zhuǎn)電流15空載試驗(yàn)確定勵(lì)磁阻抗Z