電機(jī)學(xué)孫旭明王善明版第15章

15.1三相異步電動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)矩關(guān)系功率平衡關(guān)系鐵耗（只考慮定子鐵耗）：定子銅耗：輸入有功功率：功率平衡關(guān)系傳遞給轉(zhuǎn)子的電磁功率：電磁功率也可表示為：功率平衡關(guān)系電阻上的損耗代表傳遞給電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的機(jī)械功率：轉(zhuǎn)子繞組的銅耗功率平衡關(guān)系電磁功率Pem一定時(shí)，轉(zhuǎn)差率s越大，轉(zhuǎn)子銅耗pCu2越大，電機(jī)的效率越低。功率平衡關(guān)系電機(jī)在旋轉(zhuǎn)中，還會(huì)產(chǎn)生機(jī)械損耗pm（風(fēng)阻、摩擦損耗等）以及附加損耗pad。輸出功率：通常認(rèn)為：功率平衡關(guān)系功率流程圖轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系機(jī)械功率等于作用在旋轉(zhuǎn)體上的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械角速度的乘積：電磁轉(zhuǎn)矩T

等于轉(zhuǎn)軸的輸出轉(zhuǎn)矩T2與空載轉(zhuǎn)矩T0（機(jī)械損耗和附加損耗轉(zhuǎn)矩）之和。15.2三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指在定子電壓、頻率和參數(shù)固定的條件下，電磁轉(zhuǎn)矩T

與轉(zhuǎn)速n

或轉(zhuǎn)差率s

之間的函數(shù)關(guān)系T＝f(n)或T＝f(s)

。用曲線表示時(shí)，常以轉(zhuǎn)速n

或轉(zhuǎn)差率s

為縱坐標(biāo)，以電磁轉(zhuǎn)矩T

為橫坐標(biāo)，簡(jiǎn)稱

T-s曲線。電磁轉(zhuǎn)矩的一般表達(dá)式電磁轉(zhuǎn)矩T

既等于機(jī)械功率Pm除以轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度

，也等于電磁功率Pem除以同步機(jī)械角速度

1

。電磁轉(zhuǎn)矩的一般表達(dá)式電磁轉(zhuǎn)矩T與每極磁通量

m、轉(zhuǎn)子電流、I2、轉(zhuǎn)子功率因數(shù)cos

2的乘積成正比。即：T與

m和轉(zhuǎn)子電流的有功分量的乘積成正比。機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式定量分析電磁轉(zhuǎn)矩T

與轉(zhuǎn)差率s

的關(guān)系。機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式電磁轉(zhuǎn)矩T

與轉(zhuǎn)差率s

的關(guān)系

電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率s（或轉(zhuǎn)速n）之間不是線性關(guān)系。當(dāng)定子相電壓U1和頻率f1一定時(shí)，電機(jī)參數(shù)可視為常數(shù)，電磁轉(zhuǎn)矩T僅和轉(zhuǎn)差率

s

有關(guān)。固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性：電壓、頻率均為額定值不變，定、轉(zhuǎn)子回路不串任何電路元件時(shí)的機(jī)械特性（T-s曲線）。固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)狀態(tài)發(fā)電機(jī)狀態(tài)電制動(dòng)狀態(tài)固有機(jī)械特性C點(diǎn)：額定運(yùn)行點(diǎn)B點(diǎn)：最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)A點(diǎn)：堵轉(zhuǎn)點(diǎn)（最初起動(dòng)點(diǎn)）

固有機(jī)械特性的關(guān)鍵點(diǎn)額定電磁轉(zhuǎn)矩TN：額定運(yùn)行時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩。固有機(jī)械特性額定運(yùn)行點(diǎn)C（T2N≠TN）額定輸出轉(zhuǎn)矩T2N：（kW）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩Ts：在額定電壓和額定頻率下堵轉(zhuǎn)時(shí)（s＝1）的電磁轉(zhuǎn)矩。固有機(jī)械特性堵轉(zhuǎn)點(diǎn)A堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)kst

：堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩Ts與額定轉(zhuǎn)矩TN之比。反映電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載起動(dòng)的能力。堵轉(zhuǎn)電流

Is，堵轉(zhuǎn)電流倍數(shù)ksi固有機(jī)械特性堵轉(zhuǎn)點(diǎn)ATs與電壓U1的平方成正比。漏電抗增大，Ts減小。最大轉(zhuǎn)矩Tm：在額定電壓和額定頻率下穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)能產(chǎn)生的最大異步電磁轉(zhuǎn)矩。固有機(jī)械特性最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)B過載能力km：最大轉(zhuǎn)矩Tm與額定轉(zhuǎn)矩TN之比。反映電動(dòng)機(jī)的短時(shí)過載能力。固有機(jī)械特性最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)B臨界轉(zhuǎn)差率sm：產(chǎn)生最大電磁轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)差率。令，得：正、負(fù)號(hào)分別對(duì)應(yīng)為電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)狀態(tài)。固有機(jī)械特性最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)B忽略定子電阻R1，c≈1時(shí)：最大轉(zhuǎn)矩Tm與電壓U1的平方成正比。Tm近似與定、轉(zhuǎn)子漏電抗之和成反比。Tm與轉(zhuǎn)子電阻R2無關(guān)。臨界轉(zhuǎn)差率sm與R2成正比，與定、轉(zhuǎn)子漏電抗之和成反比，與電壓U1無關(guān)。人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性：在外施電壓或頻率不是額定值，或定、轉(zhuǎn)子回路串入電路元件時(shí)的機(jī)械特性。n1與U1無關(guān)；sm與U1無關(guān)；電磁轉(zhuǎn)矩T與U1的平方成正比。改變定子端電壓的人為機(jī)械特性降低定子電壓U1，其他量不變時(shí)的機(jī)械特性。人為機(jī)械特性轉(zhuǎn)子串接電阻的人為機(jī)械特性n1與U1無關(guān)；sm與轉(zhuǎn)子回路電阻成正比；Tm與轉(zhuǎn)子回路電阻無關(guān)。三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串接對(duì)稱電阻。Rs2

>

Rs1轉(zhuǎn)子回路串接適當(dāng)?shù)碾娮杩梢栽龃蠖罗D(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。機(jī)械特性穩(wěn)定運(yùn)行問題電動(dòng)機(jī)能穩(wěn)定運(yùn)行電動(dòng)機(jī)不能穩(wěn)定運(yùn)行1——電動(dòng)機(jī)2——負(fù)載15.3三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性異步電動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)

主要有效率、功率因數(shù)、過載能力、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和堵轉(zhuǎn)電流倍數(shù)。工作特性電動(dòng)機(jī)定子繞組加額定頻率的額定電壓時(shí)，轉(zhuǎn)速n、電磁轉(zhuǎn)矩T、定子電流I1、定子功率因數(shù)cos

1、效率

與輸出功率P2之間的關(guān)系。工作特性可通過負(fù)載試驗(yàn)直接測(cè)得，也可利用等效電路計(jì)算得到。三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性空載時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n接近于同步轉(zhuǎn)速n1。隨著負(fù)載增加，n降低，轉(zhuǎn)差率s

增大，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)和電流增大，使電磁轉(zhuǎn)矩T增大，與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡。轉(zhuǎn)速調(diào)整特性三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性電磁轉(zhuǎn)矩T

隨輸出功率P2近似線性變化。電磁轉(zhuǎn)矩特性三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性空載時(shí)，轉(zhuǎn)子電流接近于零，定子電流為勵(lì)磁電流I0。隨著負(fù)載增加，n降低，s增大，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)和電流增大，定子電流I1也增大。定子電流特性三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性空載時(shí)，定子功率因數(shù)cos

1很低。隨著負(fù)載增加，定子有功電流增大，cos

1提高，且在額定負(fù)載附近達(dá)到最大值。負(fù)載進(jìn)一步增加時(shí)，cos

1開始降低。功率因數(shù)特性三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性當(dāng)不變損耗等于可變損耗時(shí)，效率最高。一般在75%額定負(fù)載附近。不變損耗：pFe，pm可變損耗：pCu1，pCu2效率特性15.4三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定通過空載和堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)，測(cè)量T型等效電路中的6個(gè)參數(shù)：堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)轉(zhuǎn)子繞組短路，轉(zhuǎn)子卡住，定子繞組加低電壓。調(diào)節(jié)定子電壓，一般可從0.4UN開始逐漸降低，到定子電流接近額定值為止。測(cè)量定子線電壓Uk、定子線電流Ik

、定子輸入功率Pk

，測(cè)量定子繞組電阻R1

。堵轉(zhuǎn)時(shí)，定子電壓Uk很低，鐵耗pFe可忽略。則定子輸入功率Pk都消耗在定、轉(zhuǎn)子電阻上。堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)通過堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)，可得到定、轉(zhuǎn)子電阻和漏電抗。（Uk

、Ik

為相電壓、相電流）空載試驗(yàn)電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行，定子加額定頻率的電壓。定子電壓由1.1～1.3倍的額定電壓開始逐漸降低，直到轉(zhuǎn)速發(fā)生明顯變化。測(cè)量定子繞組線電壓U0

、定子線電流I0

、定子輸入功率P0

。試驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)立即測(cè)量繞組電阻。

空載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子電流I2很小，銅耗pCu2可忽略。則定子輸入功率P0消耗在空載定子銅耗pCu10、鐵耗pFe、機(jī)械損耗pm和空載附加損耗pad0上。空載試驗(yàn)需要將pFe與pm分離