三相异步电动机的功率及转矩平衡方程式

.,第五节三相异步电动机的功率及转矩平衡方程式,一、功率转换及功率平衡方程式,从P1到P2是一个不断扣除损耗的过程,P1=m1U1I1cos1,PCu1=m1I12r1,PFe=m1I20rm,Pem=P1+PCu1+PFe,由等效电路的转子侧可知，Pem还可写成,三相异步电动机功率流程图,定子铜耗,定子铁耗,电磁功率,输入电功率,从T型等效电路可知,.,一、功率转换及功率平衡方程式,P2=P1pcu1pFepcu2pmps=P1(pcu1pFepcu2pmps)=P1p,=P2/P1,综上可见,转子铜耗,总机械功率,输出机械功率,摩擦和风阻产生的机械损耗,附加损耗,总损耗,效率,.,二、转矩平衡方程式,由,输出转矩,或,因:机械角速度,常用:,还可推导出,输出转矩与负载转距TL相等,TL和T0为制动转矩，与驱动性质的电磁转矩T方向相反。只有满足转矩平衡关系时，电动机才能以一定的转速稳定运转。,空载转矩,.,例4-6一台Y联结的6极三相异步电动机，PN=145kW，UN=380V，fN=50Hz。额定运行pcu2=3000W,cos1=0.8,pm+ps=2000W，pcu1+pFe=5000W，试求：1)额定运行时的电磁功率Pem、额定转差率sN、额定效率N和额定电流IN。2)额定运行时的电磁转矩T、额定转矩TN和空载制动转矩T0。,解1)求Pem、sN、N和IN,Pem=PN+pm+ps+pcu2=(145+2+3)kW=150kW,P1=Pem+pcu1pFe=(150+5)kW=155kW,电磁功率,额定转差率,输入功率,.,2)求T、TN和T0,nN=n1(1s)=1000(10.02)r/min=980r/min,额定效率,额定电流,额定转速,电磁转矩,额定转矩,空载转矩,.,第六节三相异步电动机的参数测定与工作特性,我们要利用异步电动机的等效电路定量计算和分析时，必须知道等效电路中的参数。与变压器一样，可分别通过空载试验和短路(堵转)试验来测定。,一、空载试验,试验目的：确定电动机的铁耗pFe及机械损耗pm，励磁参数rm和Xm,试验方法：轴上不带负载，电动机起动后，先在UN下运转数分钟，然后用调压器将电动机的U0调到1.2UN时，开始记录数据U0、I0、p0，当U00.4UN。此间记录79组数据。作空载特性曲线I0=f(U0)、p0=f(U0),三相异步电动机空载试验接线图,.,一、空载试验,1铁耗和机械损耗的分离,要求出励磁电阻rm，需知铁耗。变压器有p0pFe，但异步电动机的铁耗pFe求取要复杂得多。,p0m1I02r1+pFe+pm,pFe+pm=p0-m1I02r1,与U02成正比,与U0无关,因,所以,用右图方法分离pFe和pm，注意在曲线上取U02=UN2对应的pFeN。,铁耗和机械损耗的分离图,.,2励磁参数的确定,空载时，I20，根据空载时的等效电路，在空载特性上查得U0=UN时的I0和p0，及铁、机耗分离的pFeN。,空载阻抗,空载电阻,空载电抗,励磁电抗,励磁电阻,注意上述式中的电压、电流均为一相的值,空载等效电路,短路试验求取,.,二、短路试验,试验目的：确定三相异步电动机的短路参数。,载电阻为零的情况下进行的。调节调压器使短路电压Uk从零，当短路电流Ik达到1.2IN时，开始记录数据Uk、Ik、短路损耗pk。调节UkIk，至Ik=0.3IN，测量57点。由这些数据画出短路特性曲线Ik=f(Uk)、pk=f(Uk),试验接线：与空载时相同，但要注意更换仪表量程。,试验方法：短路试验是在转子堵转，即s=1及等效负,短路特性曲线,.,二、短路试验,参数计算：由短路特性查出Ik=IN时的短路电压Uk和短路损耗pk，即可计算。,短路阻抗,短路电阻,短路电抗,一般假设,注意上述式中的电压、电流均为一相的值,因为短路电压较低，磁通较小,铁耗较小，故短路损耗pk近似即铜耗pCu。,.,三、工作特性,三相异步电动机的工作特性是指U1=UN和f1=fN及定、转子绕组不串任何阻抗条件下,通过负载试验测得的相关曲线。,转速特性n=f(P2),定子电流特性I1=f(P2),功率因数特性cos1=f(P2),转矩特性T=f(P2),效率特性=f(P2),.,空载时P2=0，I20，I1=I0，随着P2nI2I1,三、工作特性,P2=0时，nn0，P2n，转速特性是一条稍微下降的曲线,1.n=f（P2）,2.I1=f（P2）,异步电动机的工作特性曲线,3.T=f（P2）,空载时P2=0，T=T0；随着P2,T2成正比。考虑到P2，n稍有，故T2=f(P2)随着P2略向上偏离直线。则T=f(P2)在T2=f(P2)上平移T0,.,三、工作特性,空载P2=0,=0，P2电流开始，可变损耗上升较慢，直到当可变损耗等于不变损耗时，最高。若负载再增大,铜耗增加很快,反而下降。,5.=f（P2）,注意：选用电动机时应使电动机容量与负载相匹配。如果选得过小，电动机运行时过载。其温升过高影响寿命甚至损坏电机。选得太大，将出现“大马拉小车”的现象。,异步电动机的工作特性曲线