三相异步电动机工作特性

1、异步电动机应用基础异步电动机应用基础三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性2014年年6月月9日日内容提要内容提要三相异步电动机的功率和转矩平衡关系三相异步电动机的功率和转矩平衡关系 当三相异步电动机接在电网上稳定运行时，由电网供给的电功率称为三相异步电动机的输入功率P1。P1=3U1I1cos1式中 U1-三相异步电动机定子绕组相电压； I1-三相异步电动机定子绕组相电流； 1-相电压U1与相电流I1之间的相位角； cos1-三相异步电动机功率因数。三相异步电动机中功率、损耗的含义三相异步电动机中功率、损耗的含义 输入功率中的小部分将消耗于定子绕组的电阻上，该部分称为定子绕组铜耗P

2、Cu1。PCu1=3I12R1式中 R1-三相异步电动机定子绕组相电阻。三相异步电动机的功率和转矩平衡关系三相异步电动机的功率和转矩平衡关系 输入功率的另外小部分将消耗于定子铁芯上，该部分称为铁耗PFe。转子铁芯损耗可忽略不计。 输入功率减去定子铜耗和铁耗以后，余下的功率全部送入转子，这部分功率称为电磁功率PM。PM =P1-PCu1-PFe三相异步电动机中功率、损耗的含义三相异步电动机中功率、损耗的含义 传递到转子的电磁功率部分将消耗于转子绕组的电阻上，这部分功率称为转子绕组铜耗PCu2。PCu2=3I22R2式中 I2-三相异步电动机转子绕组相电流； R2-三相异步电动机转子绕组相电阻。三

3、相异步电动机的功率和转矩平衡关系三相异步电动机的功率和转矩平衡关系 传递到转子的电磁功率减去转子铜耗余下的功率，称为全机械功率P全。P全=PM-PCu2 三相异步电动机中功率、损耗的含义三相异步电动机中功率、损耗的含义 电动机转子转动时会产生轴承摩擦及风阻等阻力转矩，为克服此阻力转矩将消耗一部分功率，这部分功率称为机械损耗P。 定子及转子绕组中在流过电流时，除产生基波磁通外，还产生高次谐波磁通及其他漏磁通，这些磁通穿过导线、定子及转子铁芯、机座、端盖等金属部件时，感应出电势和电流并引起损耗，这部分称为杂散损耗PS。 全机械功率减去机械损耗和杂散损耗以后就是三相异步电动机转轴上输出的机械功率P2

4、。P2=P全-P+S 三相异步电动机的功率和转矩平衡关系三相异步电动机的功率和转矩平衡关系三相异步电动机的功率平衡关系三相异步电动机的功率平衡关系 三相异步电动机的功率平衡方程P1=PCu1+PFe+PCu2+P+S+P2= P+P2 P2P1PMP全PCu1PFePCu2P+PS三相异步电动机的功率和转矩平衡关系三相异步电动机的功率和转矩平衡关系三相异步电动机的功率平衡关系三相异步电动机的功率平衡关系 电动机的总损耗为P=PCu1+PFe+PCu2+P+S 电磁功率为PM=PCu2+P+S+P2 全机械功率为P全=P+S+P2 此外PCu2=sPM P全=PM-PCu2=（1-s）PM 三相

5、异步电动机的功率和转矩平衡关系三相异步电动机的功率和转矩平衡关系三相异步电动机的转矩平衡方程三相异步电动机的转矩平衡方程 电磁转矩是电动机中能量形态变换的基础。电磁转矩的大小与旋转磁场磁通的大小与转子电流大小密切相关。T=CTMI2cos2 上式中CT为电动机常数，cos2为转子的功率因数。三相异步电动机的功率和转矩平衡关系三相异步电动机的功率和转矩平衡关系三相异步电动机的转矩平衡方程三相异步电动机的转矩平衡方程 从动力学可知，旋转体上的转矩等于机械功率除以机械角速度。因此，式P全=P+S+P2两边都除以转子的机械角速度，便可得到转矩平衡方程式，即T=T0+T2 由于P全=（1-s）PM，转子

6、的机械角速度=（1-s）1。 1为旋转磁场的同步角速度，可得到内容提要内容提要三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性 三相异步电动机的运行特性是指在额定电压及额定频率时，转速n、电磁转矩T、定子电流I1 、定子功率因数cos1以及效率随着输出功率P2而变化的关系曲线。P20n，I I1 cos1 T T ，-效率特性n-转速特性cos1 -功率因数特性I I1 -定子电流特性T T -转矩特性内容提要内容提要三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 当三相异步电动机的外加定子电压及频率不变，转差率s变化时，电磁转矩T的变化规律曲线T=f（s）称为机械特性。式中 p-极对数；

7、U1-电动机相电压； f1-定子频率； r1，x1-定子绕组的电阻和电抗； r2 ， x2-转子绕组的折算电阻和电抗。概念概念三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 当1s0时，电磁转矩和转子转速都为正，转子转速小于磁场的同步转速，电动机处于电动机运行状态；当s1时，转子的转速为负，电磁转矩为正，电机处于制动运行状态。机械特性曲线机械特性曲线T（a）T=f（s）曲线（b）n=f（T）曲线10sTmaxTqTNsm0TTmaxTqTNbannNn0三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性（1）在启动的瞬间，即s=1时的电磁转矩称为启动转矩。电动机的启动电流很大，但转子功率因数很

8、小，而T=CTMI2cos2 ，故启动转矩Tst并不很大。（2）如果转子达到同步转速，即s=0，则转子电流I2=0，此时电磁转矩T=0。（3）当转差率s达到某一值时，电磁转矩达到最大值，称为最大转矩TM，对应于此时的转差率称为临界转差率sm 。 电动机的最大转矩与电网电压的平方成正比，最大转矩与转子电阻无关，临界转差率与转子电阻成正比。（4）当sm 1时，随着转子电阻的增加，启动转矩变大。特点特点三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性（5）对应于额定负载时的转矩称为额定转矩Tn，相应的转差率称为额定转差率sn。（6）最大转矩与额定转矩之比，称为电动机的过载能力Km ，它是衡量电动机过载能力的一个重要指标。一般电动机Km=22.2。（7）启动转矩与额定转矩之比，称为电动机的启动转矩倍数Kst。 特点特点三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性1、三相异步电动机的功率和转矩平衡关系 功率、损耗的含义；功率平衡关系；转矩平衡方程。