异步机物理状况、电磁转矩.ppt

复习： 1、如何有效控制异步电动机 的转向？ 2、异步电动机的工作原理与 变压器工作原理的对比。 8.3 三相异步电动机的铭牌 一、型号 ： Y系列、J系列 Y K3200 2 /1800 （极数） 异步电动机 高速电机 额定功率 极数 铁芯外 径 二、额定值： PN：额定状态下的输出机械功率 UN：IN 定子绕组上的线电压、线电流 其中IN是保证电动机长时间运行不允许超过 的最大电流值，维持电动机运行的发热量与 散热量能够平衡的保证 额定频率、额定转速、额定功率因数等 三、绝缘等级 绝缘等级 Y A E B F H C 最高耐热 90 105 120 130 155 180 180以上 一般变压器A级（干式H、C级），电动机E、B级 电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级 ，分A、E、B、F、H级。允许温升是指电动机的 温度与周围环境温度相比升高的限度。 绝缘的温度等级 A级 E级 B级 F级 H级 最高允许温度（） 105 120 130 155 180 绕组温升限值（K） 60 75 80 100 125 性能参考温度（） 80 95 100 120 145 电机等电气设备中，绝缘材料是最为薄弱的环节。绝缘材料尤其容易受到高 温的影响而加速老化并损坏。不同的绝缘材料耐热性能有区别，采用不同绝 缘材料的电气设备其耐受高温的能力就有不同。因此一般的电气设备都规定 其工作的最高温度 四、接法 见P116页图8-8 9.1 三相异步电动机运行时的物 理状况 一、n=0时，s=1（起动、堵转）， 此时 n=0n=n1E2=4.44f2N2kw21I2=E2/(r2+jx2) 其中f2=nP/60= n1P/60= f1 x2=2f2L2=2f1L 2 数值很大 cos2= 由于x2大,故功率因数很低 又因为: I2=E2/(r2+jx2) ,而E2大,故I2很大 所以:电动机起动时的现象电流大、功率因数 低 二、空载时： T2=0nn1n=0E20I20I1=I0 空载电流的作用：1）励磁比较异 步电动机与变压器的磁路及空载电流 的大小，并分析原因。 异步电动机中：I0=（2050）%IN 远 大于同容量的变压器 原因：磁路中存在气隙 三、负载运行时： nn1f2=np/60=（n1-n）P/60=（n1-n） n1/n1P/60=sf1E2S=4.44f2N2kw21=4.44Sf1N2kw 21=SE2X2S=2f2L2 =2Sf1L2=SX2 当电压不变时，不变，电动机带载前后磁势 不变 I1=I0+I2/ki 四、折算：方便计算分析负载变化时定子侧物 理量的影响 原则：折算前后转子的总视在功率、有功功率 、转子的铜耗和漏磁场储能均保持不变。 1、频率折算：f2f1 即X2S=SX2 E2S=SE2 2、绕组折算：N2N1 kw2kw1 m2m1 折算后的电动机电势方程见P124页 其中根据转子的实际情况分解 转子回路电 阻，得 （1-s）/s r2的物理意义：对应电动机总的机 械功率 五、等值电路：由电动机 方程组可得其等值电路 由于异步电动机的空载电 流较大，故等值电路中的 I0支路不能忽略 电路无法简化到变压器的 简化等值电路的形式，但 由于Z1的数值较小，其上 的压降不大，故可简化到 P126页图9-3的形式 由等值电路的组成结构、 及工作原理分析得出结论 异步电动机对于电网 而言是一种感性负载，这 也是电网通常呈现感性的 原因（电网上有近70%的 负荷是异步电动机） 小结： 1、异步电动机是一种感性负载，其功 率因数在起动、空载时都很低； 2、异步电动机的计算分析时可以引 用等值电路，其中的可变电阻用来等 效表示电动机总的机械功率。 9.4 电磁转矩与机械特性 一、功率平衡方程： 输入功率 定子铜损 定子铁损 电磁功率 转子铜损 机械功率 输出功率 其中有两个非常重要的关系式： 可见，从气隙传递到转子的电磁功率分为两部分， 一小部分变为转子铜损耗，绝大部分转变为总机械 功率。转差率越大，转子铜损耗就越多，电机效率 越低。因此正常运行时电机的转差率均很小。 # 异步电动机是在何转矩的作用下旋 转起来的？该转矩的作用、方向及产 生条件是什么？ 作用驱动转矩，用于克服电动机转 子上的制动转矩（空载转矩、负载转 矩） 二、转矩平衡关系： 机械性质的功率除以角 速度就是电磁转矩 即 ： 电磁转矩 转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力 所形成的转距之总和。 （牛顿米） 三、电磁转矩的表达式： 1、物理表达式： 表明：三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通与转子电流的有功分量相互作用产生的。其中主磁通与电源电压有关。 将其中参数代入： 2、参数表达式： 说明：电磁转矩与电源参数（说明：电磁转矩与电源参数（2 2、f1f1）、）、 结构参数（结构参数（r r、x x、mm、p p）和运行参数（）和运行参数（s s ） 有关。有关。 三、额定转矩表达式： 额定转矩 ： 电机在额定电压下，以额 定转速 运行，输出额 定功率 时，电机转轴 上输出的转矩。 （牛顿米） 四、机械特性：T=f（S） 1、三相异步电动机的固有机械特性 在0S1， 即n0的范 围内，特性在 第象限，电 磁转矩T和转速 n都为正，T与n 同方向，电机 工作在这范围内是电动机状态。 s n 0 nN sN nm sm 1 0 TNTstTmax Tem A B C D （1）临界转差率 sm 和最大电磁转矩Tmax： 当其它参数一定时： 1）最大电磁转矩与电源电压平方成正比； 临界转差率与电源电压无关。 2）转子回路电阻越大，临界转差率越大；最大电磁转矩与转子电阻无关 3）频率越高，最大电磁转矩和临界转差率越小；漏抗越大，最大电磁转矩和临界转差率越小； 4）过载能力 反映电动机短时过负荷能力 过载系数： 三相异步机 工作时，一定令负载转矩 ，否 则电机将停转。致使 注意： （1）三相异步机的 和电压的平方成正比，所 以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。 （2） 电机严重过 热 （2）起动转矩Tst和起动转矩倍数Kst： 即S=1，n=0时 的T 体现了电动机带载起动的能力。若 电机能 起动，否则将起动不了。 n0 T n 起动转矩倍数 其它参数一定时: 1）起动转矩与电源 电压平方成正比； 2）频率越高，起动 转矩越小； 漏抗 越大，起动转矩越 小； 3）绕线式电动机， 转子回路电阻越大 ，起动转矩先增后 减。 #：若令电动机的SM=1，则TST=TM 即电动机可以在最大电磁转矩的作 用下起动，满足起动要求高的负荷 拖动 问题：转子回路的电阻可调吗？ 可见，当上式的上下相等时SM=1， 电动机有最大起动转矩 电动机的自适应负载能力 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整， 这种能力称为自适应负载能力。 稳定 运行区间 n0 n T 自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要 特点。（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大 油门，才能带动新的负载。） 直至新的平衡。此过程中， 时， 电源提供的功率自动 增加。 2、人为机械特性： （1）三相异步电动机降压时的人为机械 特性 T与 U2成正比 特点：临界转差率不变（SM与U无关） 问题：如果需要调节电动机的电压可 以如何调节（升高？降低？），调整 后电动机的运行性能会有哪些变化？ （2）转子回路串电阻时的机械特性 特点：最大电磁转矩不变 问题：起动时转子回路的电阻是否 越大越好？ #：三相异步电动机的工作 特性 一、转速特性：n=f（P2）空载时P2 =0，n n 1。随着负载的增加，转速 n要略微降低，这时转子电动势增大， 转子电流增大，以产生大的电磁转矩 来平衡负载转矩。因此，随着P2的增 加，转子转速n下降，转差率s增大。 二、转矩特性T=f（P2） 三、定子电流特性 空载时,转子电流基本上为零, 此时的定子电流就是励磁电 流I0,随着负载的增加,转速降 低,转子电流增大,定子电流也 增大. 四、定子边功率因数特性 空载时,定子侧的功率因数很低,不超过0.2；接近额定负载 时,定子电流中的有功电流增加,使功率因数提高,接近额定 负载时,功率因数接近于1.但是如果进一步增大负载,由于 转差率的增大,使功率因数角增大,则功率因数减小. 五、效率特性: 空载时， = 0， 0，随着输出功率的增加，效率也在增加。在正常运行范围内因主磁通变化很小，所以铁损耗变化不大，机械损耗变化也很小，合起来叫不变损耗。定、转子铜损耗与电流平方成正比，变化很大，叫可