第15章三相异步电动机的功率转矩和运行特性

1、电电 机机 学学清华大学出版社清华大学出版社国家国家“十一五十一五”规划教材规划教材主编：孙旭东主编：孙旭东上页上页下页下页目录目录目 录1234上页上页下页下页目录目录p稳态运行时的功率和转矩关系稳态运行时的功率和转矩关系p电磁转矩及其与参数的关系电磁转矩及其与参数的关系p运行特性运行特性p参数的测定方法参数的测定方法 上页上页下页下页目录目录l功率平衡关系功率平衡关系铁耗（只考虑定子铁铁耗（只考虑定子铁耗）：耗）：定子铜耗：定子铜耗：1111cos3IUP 2Cu1113pI R2Fe0m3pIR输入有功功率：输入有功功率：上页上页下页下页目录目录功率平衡关系功率平衡关系传递给转子的电磁功

2、率：传递给转子的电磁功率：em1Cu1Fe2223PPppRIs电磁功率也可表示为：电磁功率也可表示为：em2 222 223cos3cosPE IE I 上页上页下页下页目录目录功率平衡关系功率平衡关系电阻电阻 上的损上的损耗代表传递给电动耗代表传递给电动机转轴上的机械功机转轴上的机械功率：率：21Rss转子绕组的铜耗转子绕组的铜耗2Cu222em3pIRsPmemCu2222em13(1)PPpsIRss P上页上页下页下页目录目录功率平衡关系功率平衡关系电磁功率电磁功率Pem一定时，转差率一定时，转差率s越大，转子越大，转子铜耗铜耗pCu2越大，电机的效率越低。越大，电机的效率越低。em

3、Cu2m:1: :(1)PpPss上页上页下页下页目录目录功率平衡关系功率平衡关系 电机在旋转中，还会产生机械损耗电机在旋转中，还会产生机械损耗 pm（风阻、摩擦损耗等）以及附加损耗（风阻、摩擦损耗等）以及附加损耗 pad 。adN0.5%pP2mmadPPpp输出功率：输出功率：通常认为：通常认为：上页上页下页下页目录目录功率平衡关系功率平衡关系功率流程图功率流程图上页上页下页下页目录目录转矩平衡关系转矩平衡关系机械功率等于作用在旋转体上的转矩与机机械功率等于作用在旋转体上的转矩与机械角速度的乘积：械角速度的乘积：mPT20TTTm2madPPpp电磁转矩电磁转矩T 等于转轴的输出转矩等于转

4、轴的输出转矩T2 与空载转与空载转矩矩T0（机械损耗和附加损耗转矩）之和。（机械损耗和附加损耗转矩）之和。madm220,ppPPTTT上页上页下页下页目录目录p 异步电动机的性能指标异步电动机的性能指标p主要主要有效率、功率因数、过载能力、堵有效率、功率因数、过载能力、堵转转矩倍数和堵转电流倍数转转矩倍数和堵转电流倍数。l工作特性工作特性 电动机定子绕组加额定频率的额定电压时，转电动机定子绕组加额定频率的额定电压时，转速速n、电磁转矩、电磁转矩T、定子电流、定子电流I1、定子功率因数、定子功率因数cos1、效率、效率 与输出功率与输出功率P2 之间的关系。之间的关系。工作特性可通过负载试验直

5、接测得，也可利工作特性可通过负载试验直接测得，也可利用等效电路计算得到。用等效电路计算得到。上页上页下页下页目录目录三相异步电动机的工作特性三相异步电动机的工作特性w空载时，转子转速空载时，转子转速n接接近于同步转速近于同步转速n1。w随着负载增加，随着负载增加，n降低，降低，转差率转差率s 增大，转子电增大，转子电动势和电流增大，使电动势和电流增大，使电磁转矩磁转矩T增大，与负载增大，与负载转矩平衡。转矩平衡。l转速调整特性转速调整特性上页上页下页下页目录目录三相异步电动机的工作特性三相异步电动机的工作特性w电磁转矩电磁转矩T 随输出功率随输出功率P2近似线性变化。近似线性变化。02TTT0

6、2TPTl电磁转矩特性电磁转矩特性上页上页下页下页目录目录三相异步电动机的工作特性三相异步电动机的工作特性w空载时，转子电流接近空载时，转子电流接近于零，定子电流为励磁于零，定子电流为励磁电流电流I0 。w随着负载增加，随着负载增加，n降低，降低，s增大，转子电动势和增大，转子电动势和电流增大，定子电流电流增大，定子电流I1 也增大。也增大。l定子电流特性定子电流特性上页上页下页下页目录目录三相异步电动机的工作特性三相异步电动机的工作特性w空载时，定子功率因数空载时，定子功率因数cos1 很低。很低。w随着负载增加，定子有随着负载增加，定子有功电流增大，功电流增大，cos1提提高，且在额定负载

7、附近高，且在额定负载附近达到最大值。达到最大值。w负载进一步增加时，负载进一步增加时， cos1开始降低。开始降低。l功率因数特性功率因数特性上页上页下页下页目录目录三相异步电动机的工作特性三相异步电动机的工作特性当不变损耗等于可变损当不变损耗等于可变损耗时，效率最高。一般耗时，效率最高。一般在在75%额定负载附近。额定负载附近。pPpPP2121不变损耗不变损耗：pFe ，pm可变损耗可变损耗：pCu1 ， pCu2l效率特性效率特性上页上页下页下页目录目录通过空载和堵转试验，测量通过空载和堵转试验，测量T型等效电路中型等效电路中的的6个参数：个参数：1122mmRXRXRX、上页上页下页下

8、页目录目录堵转试验堵转试验p转子绕组短路，转子卡住，定子绕组加低电压。转子绕组短路，转子卡住，定子绕组加低电压。p调节定子电压，一般可从调节定子电压，一般可从0.4UN开始逐渐降低，到开始逐渐降低，到定子电流接近额定值为止。定子电流接近额定值为止。p测量定子线电压测量定子线电压Uk、定子线电流、定子线电流Ik 、定子输入功、定子输入功率率Pk ，测量定子绕组电阻，测量定子绕组电阻R1 。堵转时，定子电压堵转时，定子电压Uk 很低，铁耗很低，铁耗pFe可忽略。可忽略。002mIZZ，00mpn，则定子输入功率则定子输入功率Pk 都消耗在定、转子电阻上。都消耗在定、转子电阻上。上页上页下页下页目录

9、目录堵转试验堵转试验通过堵转试验，可得到定、转子电阻和漏电抗。通过堵转试验，可得到定、转子电阻和漏电抗。2kk123()PIRRkkkUZIkk2k3PRI22kkkXZR1k2RRRk12XXXk122XXX（Uk 、Ik为相电压、相电流）为相电压、相电流）上页上页下页下页目录目录空载试验空载试验p电动机空载运行，定子加额定频率的电压。电动机空载运行，定子加额定频率的电压。p定子电压由定子电压由1.11.3倍的额定电压开始逐渐降低，倍的额定电压开始逐渐降低，直到转速发生明显变化。直到转速发生明显变化。p测量定子绕组线电压测量定子绕组线电压U0 、定子线电流、定子线电流I0 、定子输、定子输入

10、功率入功率P0 。试验结束后应立即测量绕组电阻。试验结束后应立即测量绕组电阻。 空载运行时，转子电流空载运行时，转子电流I2 很小，铜耗很小，铜耗pCu2可忽略。可忽略。则定子输入功率则定子输入功率P0 消耗在空载定子铜耗消耗在空载定子铜耗 pCu10 、铁耗、铁耗 pFe 、机械损耗、机械损耗 pm 和空载附加损耗和空载附加损耗 pad0 上。上。上页上页下页下页目录目录空载试验空载试验需要将需要将 pFe 与与 pm 分离。分离。0Cu10Femad0Ppppp00Cu10mFead0PPpppp 铁耗铁耗 pFe 和空载附加损耗和空载附加损耗 pad0 与定子电压的平方成与定子电压的平方成正比。正比。 机械损耗机械损耗 pm 与定子电压与定子电压无关，与转速有关。转无关，与转速有关。转速变化不大时，可视为速变化不大时，可视为常数。常数。01U0adfepp上页上页下页下页目录目录空载试验空载试验取额定电压