第二十章 异步电动机的功率、转矩和运行性能

1、111 11cosPmU I211 11Cupm I R21 0Fempm I R11MFeCuPPppMP221 22CuMpm I RsP2212221 2cosMRPm E Im Is21 22(1)msPm IRs2MCumPpP2()mmadPPpp2:1: :(1)MCumPpPss2()mmadPPpp20TTT0madTTT2T1122(1)6060mmmMPPPPTnns22cosTmCI2222TdpmCpN k222211cos260MPm E ITn2122221(4.44)cos260dpmmf N kInTm2I2cos22cosTmCIT12222112()()U

2、IRRXXs2212112MRm IPsTfp221122211122()() Rm pUsTRfRXXs1U1fTs101(0)snn10()snn1(0)sn0n sTTmTmn1nn0T (,)NNTnNPNn2()()9550()2( /min)60NNNNNNP kWP kWTTN mnnr/0dTds 2122111123122() mpUTfRRXX ms222112()mRsRXX 21R212()XX1R2111234()mpUTf XX 212()mRsXX mT21Ums1NU2()jRRmsmkmmNTkTmT2()jRR(0,1)ns212221121232()()

3、spU RTfRRXX 与电压的平方与电压的平方 成正比；漏电抗成正比；漏电抗 越大，越大，堵转转矩越小；堵转转矩越小； sT21U12()XXstksstNTkT TLT 理论分析很容易得到，当电机的机械理论分析很容易得到，当电机的机械特性和负载特性配合，满足：特性和负载特性配合，满足： 那么电机就能稳定运那么电机就能稳定运行；反之，电机就不能运行；反之，电机就不能运定运行。定运行。 LdTdTdsds221122212()kRm pUsTRfXs21122122km pUsXRfsR2112122kkkm pUsXRf Xs XR12kXXX其中令其中令 2mmmTssTss2mkRsX最

4、后可得实用公式：最后可得实用公式： 由于由于 211max14km pUTf X其中其中 根据铭牌上给出根据铭牌上给出 、额定转速、额定转速 和过和过载能力载能力 用转矩实用表达式作出用转矩实用表达式作出 曲线曲线或进行转矩计算。或进行转矩计算。 具体使用过程如下：具体使用过程如下：NPNnmk()TsmkmmNTk T29550NNNNPTTnNnNPNT21NNmmmmNTssTkss2(1)mNmmsskk11NNnnsn三相异步电动机的性能指标三相异步电动机的性能指标1 1）效率）效率为电动机输出功率和输入功率之比，即为电动机输出功率和输入功率之比，即 ； 2 2）功率因数）功率因数异

5、步电动机的功率因数永远小于异步电动机的功率因数永远小于1 1；21100%PP1cos3 3）堵转转矩）堵转转矩电动机应该有足够大的堵转转矩，否则可能出电动机应该有足够大的堵转转矩，否则可能出现无法拖动机械负载起动的情况；现无法拖动机械负载起动的情况；4 4）堵转电流）堵转电流三相异步电动机在加额定电压起动瞬间，由于三相异步电动机在加额定电压起动瞬间，由于转子感应很高的电动势，产生很大的电流，因转子感应很高的电动势，产生很大的电流，因此定子电流也很大，这个电流称为堵转电流；此定子电流也很大，这个电流称为堵转电流；5 5）过载能力）过载能力电动机额定运行时，它的过载能力不应小于技电动机额定运行时

6、，它的过载能力不应小于技术标准规定数据。术标准规定数据。sTsImk 三相异步电动机的工作特性是指，在电动机定子绕三相异步电动机的工作特性是指，在电动机定子绕组加额定电压，额定频率时，电动机的转速组加额定电压，额定频率时，电动机的转速 、定子电、定子电流流 、功率因数、功率因数 、电磁转矩、电磁转矩 、效率、效率 等与输等与输出功率出功率 的关系，即：的关系，即： 0n1cos1I2PTn1I1cosT2P1NUU2()f P1Nff 、 、 、 、n1I1cosT、 时时 ，T1IT1cosnT211(1)(1)CuMPns nnP2()nf P 221 22CuPm I R1222cosM

7、Pm E I2I 2P s n 2 2）定子电流特性）定子电流特性 ：1I2()f P101LIII0s 10LI，空载时，空载时，101(0.2 0.4)NIII 随着输出负载随着输出负载 定子电流特性为一上升曲线。定子电流特性为一上升曲线。s 1LI1I2P如果负载继续增加：转速如果负载继续增加：转速 下降开始明显，下降开始明显， 明显明显增大，转子功率因数角增大，转子功率因数角 增加，增加， 减小，引起定子的功率因数减小，引起定子的功率因数 减小。减小。12cos()f P空载时：异步电动的空载时：异步电动的 ，因此功率因数很低；，因此功率因数很低；随着负载增加：随着负载增加： ，在额定

8、负载，在额定负载附近，异步电动机的功率因数达到最大值；附近，异步电动机的功率因数达到最大值；10II22(cos)I1cosns222arctan()sXR2cos1cos电机从空载到额定负载之间，转速电机从空载到额定负载之间，转速 变化很小，变化很小，所以所以: :因此电磁转矩特性近似为直线。因此电磁转矩特性近似为直线。 4 4）电磁转矩特性）电磁转矩特性 ：2()Tf Pn222PPTn其中其中 为不变损耗，为不变损耗， 为可变为可变损耗，当不变损耗等于可变损耗时，异步电动机的效损耗，当不变损耗等于可变损耗时，异步电动机的效率达到最大。率达到最大。 对于中小型电动机，大约对于中小型电动机，

9、大约 时效率最高；时效率最高；如继续增加负载，效率反而降低。一般来说电动机容如继续增加负载，效率反而降低。一般来说电动机容量越大，量越大， 越高。越高。异步电动机的效率为异步电动机的效率为 。由于由于 ，2()f P2212PPPPp12CuFeCumadpppppp()Fempp12()CuCupp20.75NPP空载时从电源吸收的功率：空载时从电源吸收的功率：一、空载试验一、空载试验1 1）试验目的：测取）试验目的：测取 、 、 。2 2）试验方法：异步电动）试验方法：异步电动机空载，转子转速接近同机空载，转子转速接近同步速，转子相当于开路。步速，转子相当于开路。mmmZRjXmpFep0

10、1CuFemaPpppp1U0I1R1jXmRmjX001CuFemaPPpppp画出空载特性曲线。画出空载特性曲线。1U0P0I0异步电动机空载特性曲线异步电动机空载特性曲线从上式中减去定子从上式中减去定子铜耗：铜耗：改变电压改变电压 ，测量，测量 、 。1U0P0I0P0I在下页画出了在下页画出了 曲线。曲线。201()Pf U注意到，右侧的曲线近似一注意到，右侧的曲线近似一条直线。其原因机械损耗条直线。其原因机械损耗和电压无关，只要电动机的和电压无关，只要电动机的转速不变或变化很小，就认转速不变或变化很小，就认为是常数；而铁耗和附加损为是常数；而铁耗和附加损耗耗 可与磁密的平可与磁密的平

11、方成正比，近似的和电动机方成正比，近似的和电动机的端电压的端电压 的平方成正比。的平方成正比。这样根据图中的虚线很容易这样根据图中的虚线很容易把把 和和 分离出来。分离出来。曲线曲线 201()Pf U21U0P0mpFeapp0mp()Feapp1Ump()FeappmpFep 定子加额定电压时，根据空载试验测得的数据定子加额定电压时，根据空载试验测得的数据和和 ，可以算出式中，可以算出式中: : 是测得的三相输入功率是测得的三相输入功率 ； 、 分别为相电流和分别为相电流和相电压。相电压。再根据空载时的等效电路，就可求出励磁阻抗再根据空载时的等效电路，就可求出励磁阻抗：0I0P00203mPpRI22000XZR100UZI0P0I1U01mXXX01mRRR1 1）试验目的：测取）试验目的：测取 。2 2）试验方法：）试验方法： ， ，加电压，加电压 ，下，下图为异步电动机堵转时等效电路图；逐渐降低电压图为异步电动机堵转时等效电路图；逐渐降低电压 ， 测量测量 、 ，画出异步电动机的堵转特性曲线如下页。，画出异步电动机的堵转特性曲线如下页。kkkZRjX1s 10.4NUU1U1kI1kP1R1jX2R2jXmRmjX1U1I1U 是