三相异步电动机的工作特性及测取方法汇总

1、三相异步电动机的工作特性及测取方法* *转速特性* *定子电流特性 * *功率因数特性 * *电磁转矩特性 * *效率特性异步电动机的工作特性在额定电压和额定频率运行的情况下，* *电动机的转速 n n、* *定子电流 1111、* *功率因数 coscos1 1、* *电磁转矩 TemTem、* *效率n等与输出功率 P2P2 的关系 即 U1U1 = = UNUN, f f = = fnfn 时的隔）cosp.二/鸥）二卫）. .工作特性的分析 （一）转速特性输出功率变化时转速变化的曲线n n = = f f （P2P2）转差率 s s、转子铜耗 Pcu2Pcu2 和电磁功率 PemPem

2、 的关系式负载增大时，必使转速略有下降，转子电势E2sE2s 增大，所以转子电流 1 12增大，以产生更大一点的电磁转矩和负载转矩平衡% n1n s- 二_% 叫爲厶cos血因此随着输出功率 P P2的增大, 转差率 S S 也增大，则转速稍有下降, 所以异步电动机的转速特性为一条稍向下倾斜的曲线( (二二) ) 定子电流特性定子电流的变化曲线I I 仁 f f (P(P2) )定子电流几乎随P P2按正比例增加( (三三) )功率因数特性定子功率因数的变化曲线COSCOS1 1 = = f(P2)f(P2)(1)(1) 空载时定子电流 I Ii主要用于无功励磁，所以功率因数很低，约为0.10

3、.1 0.20.2(2)(2) 负载增加时转子电流的有功分量增加，使功率因数提高，(3)(3) 接近额定负载时功率因数达到最大(4)(4) 负载超过额定值时s s 值就会变得较大，使转子电流中得无功分量增加，因而使电动机定子功率因数又重新下降了( (四四) ) 电磁转矩特性电磁转矩特性 TemTem = = f f (P2)(P2)接近于一条斜率为1/1/Q的直线( (五五) ) 效率特性异步电动机的效率为円-玄-氏- 耳十Pc.1 +P凫+ Pc.2十% 十PL当可变损耗等于不变损耗时，异步电动机的效率达到最大值中小型异步电机的最大效率出现在大约为3/43/4 的额定负载时异步电动机的工作特

4、性可用直接负载法求取，也可利用等效电路进行计算* *空载试验* *励磁参数与铁耗及机械损耗的确定通过空载试验可以测定异步电动机的励磁参数，异步电动机的励磁参数决定于电机主磁路的饱和程度，所以是一种非线性参数；通过短路试验可以测定异步电动机的短路参数异步电动机的短路参数基本上与电机的饱和程度无关，是一种线性参数一. .空载试验与励磁参数的确定( (一) )空载试验1.1. 异步电动机空载运行指在额定电压和额定频率下，轴上不带任何负载的运行状态2.2. 空载试验电路图 5.7.15.7.1 异步电动机空载试验电路3.3.空载试验的过程定子绕组上施加频率为额定值的对称三相电压，380V从(1.10(

5、1.10 1.30)1.30)倍额定电压值开始调节电源电压,逐渐降低到可能使转速发生明显变化的最低电压值为止2每次记录端电压、空载电流、空载功率和转速,根据记录数据，绘制电动机的空载特性曲线图 5.7.25.7.2 空载特性曲线( (二) )励磁参数与铁耗及机械损耗的确定从空载特性可确定计算工作特性所需等值电路中的励磁参数、铁耗和机械损耗1 1 机械损耗和铁耗的分离空载试验时输入电动机的损耗有：定子铜耗、铁耗和机械损耗Pio丈竹丄;穴十戸忌十口醯其中定子铜耗和铁耗与电压大小有关，而机械损耗仅与转速有关上式改写为口0 mJ：耳沁P盹+真喚由于可认为铁耗与磁密平方成正比，因而铁耗与端电压平方成正比

6、,2绘制曲线 p pFe+ + p pmec= = f f (U1)(U1)图 5.7.35.7.3 机械损耗与铁耗的分离作曲线延长线相交于直轴于0 0 /点，过 0 0/作一水平虚线将曲线的纵坐标分为两部分，由于空载状态下电动机的转速n n 接近 n0n0 ,可以认为机械损耗是恒值所以虚线下部纵坐标表示与电压大小无关的机械损耗，虚线上部纵坐标表示对应于某个电压U1U1 的铁耗2.2.励磁参数的确定空载试验时的等效电路图 5.7.45.7.4空载试验等效电路(2)(2)励磁参数计算公式.短路试验与短路参数的确定 （一）短路试验对异步电动机而言，短路是指 T T 形等效电路中的附加电阻（1-s1

7、-s） r2/sr2/s = = 0 0 的状态,即电动机在外施电压下处于静止的状态1 1 短路试验电路图 5.7.55.7.5 异步电动机短路试验电路2 2 短路试验的过程短路试验在电动机堵转降低电源电压情况下进行，一般从 U1U1 = = 0.40.4 UNUN 开始，然后逐步降低电压，测量 5757 个 点，每次记录端电压、定子短路电流和短路功率, 并测量定子绕组的电阻。调3S0V |n等于零图5.7.5.7.6 6异步电动机的短路特性（二）短路参数的确定1.1.电动机堵转时的等效电路rm图 5.7.75.7.7 异步电动机堵转时等效电路2 2 短路参数计算公式由于 ZmZm Z2Z2，

8、可以认为励磁支路开路，ImIm - 0 0，铁耗可忽略不计所以t t根据记录数据，绘制电动机的短路特性I Iis s = = f f (U(Ui),), p pis s = = f f (U(Ui) )UsX1rwxfYYV_r2IlsUs斗壮兀1亠2第六章 三相异步电动机的电力拖动本章讨论三相异步电动机的机械特性， 然后以机械特性为理论基础， 研究三相异步电动机的 起动、制动和调速等问题。-1三相异步电动机的机械特性6.1.16.1.1 三相异步电动机机械特性的三种表达式一. .异步电动机机械特性的物理表达式1.1.异步电动机电磁转矩表达式：丁二G工COS0：2.2.转矩常数表达式3.3.转

9、子电流表达式两条曲线相乘，并乘以常数CTJm m , ,即得 n n = = f f（T T）的曲线,图 6.1.16.1.11 1 电流与转差关系（图 6.1.16.1.1）1212最初与 s s 成正比地增加，s s 较大时，1212增加逐步减缓2 2 功率因数与转差关系（图 6.1.16.1.1）s s = = 0 0, coscos22 = = 1 1随着 n n 的逐步下降，s s 增加，coscos22 将逐步下降3 3 合成曲线4.4.转子电路功率因数表达可以看出：转差与电流、功率因数的关系及异步电动机机械特性（图6.1.16.1.1）称为异步电动机的机械特性。（图 6.1.16

10、.1.1）反映了不同转速时 T T 与m m 及转子电流的有功分量1212 coscos22 间的关系在物理上，这三个量的方向遵循左手定则二异步电动机机械特性的参数表达式采用参数表达式可直接建立异步电动机工作时转矩和转速关系并进行定量分析COS0；=由异步电动机的近似等效电路图 6.1.26.1.2 异步电动机的机械特性因为异步电动机机械特性为二次方程式，所以在某一转差率 smsm 时，转矩有一最大值TmTm，该值称为异步电动机的最大转矩求出生产 TmTm 时的转差 smsm(Rl+ 引 +(& + )i i 异步电动机T二比_Q (R、c/? +3 =s)2 2 异步电动机的机械特性

11、S= 土f亏 收I（戈I幼3 3 对应异步电动机的最大转矩 TmTm 为SjU： 财2士尺+R：+ （A；+正号对应于电动机状态，而负号则适用于发电机状态考虑 R1R1 |r|可见：回馈制动时异步电动机过载能力大于电动状态时的过载能力二 人为机械特性由电动机的机械特性参数表达式可见：异步电动机电磁转矩T T 的数值是由某一转速 n n（或 s s ）下，电源电压 UxUx、电源频率 flfl、定子极对数 p p、定子及转子电路的电阻R1R1、R2R2及电抗 XIXI、X2X2等参数决定人为特性，改变电源电压、电源频率、定子极对数、定子和转子电路的电阻及电抗等参数，可得到 不同的人为机械特性。（

12、一）降低电源电压 UxUx最大转矩 TmTm 及起动转矩 TstTst 与 U U 成正比地降低；smsm 与 UxUx 的降低无关1 1 降低电网电压对电动机的影响过载能力下降负载电流上升从机械特性物理表达式进行分析因为电网电压下降，电动机气隙磁通下降，所以在电动机带一定负载转矩情况下，转子电流增加2.2.降低电源电压的机械特性图 622622 异步电动机降低电源电压的机械特性（二）转子电路内串联对称电阻R；由（623623）土空一JU：业2土尺 +（A；+由（6.2.46.2.4）知道：最大转矩 TmTm 不变；smsm 随串联电阻增大而增加1 1 转子电路串联对称电阻时机械特性R；tRf

13、tRnRn图 623623 异步电动机转子电路串联对称电阻时机械特性2 2 转子电路串联对称电阻用途(1)(1) 绕线转子异步电动机的起动(2)(2) 调速( (三三) ) 定子电路串联对称电抗由(623)(623) (624)(624)知道：最大转矩 TmTm 随串联电抗增大而减小；smsm 随串联电抗增大而减小1 1 转子电路串联对称电抗时机械特性图 6.2.46.2.4 异步电动机转子电路串联对称电抗时机械特性2 2 用途：用于笼型异步电动机的降压起动，以限制电动机的起动电流（四）定子电路串联对称电阻由（623623） （624624）知道：最大转矩 TmTm 随串联电阻增大而减小;sm

14、sm 随串联电阻增大而减小1 1 转子电路串联对称电阻时机械特性人为机械特性图 625625 异步电动机转子电路串联对称电阻时机械特性2 2 用途：用于笼型异步电动机的降压起动，以限制电动机的起动电流（五）转子电路接入并联阻抗1 1 电路异步电动机转子电路接入并联阻抗的电路（图 6.2.56.2.5）2 2 机械特性异步电动机 转子电路接入并联阻抗的机械特性（图 6.2.56.2.5）3.3.对人为机械特性的解释1 1）起动初期因为转子频率相当大，感抗较大，转子电流的大部分将流过电阻RstRst电路图所以起动转矩相当大，相当于转子电路串大电阻2 2）转子加速所以相当于电动机转子串联很小对称电阻

15、时的机械特性3 3）几乎恒定的转矩适当的参数配合，可使电动机在整个加速过程中产生几乎恒定的转矩4 4）电抗器参数选取接入并联阻抗的转子等效电路图 626626 接入并联阻抗转子的等效电路其中:工二（34）工R：= E16尽（6.2.66.2.6）转子频率逐步降低，转子频率将变得很小,XstXst 之值很小三相异步电动机的起动方法一. .三相笼型异步电动机的起动方法三相笼型异步电动机的起动方法有直接起动和降压起动两种方法。图 6.2.16.2.1（一）直接起动（1 1）异步电动机的功率小于（2 2）异步电动机的功率大于K K I I = = I I 1st1st / / I1NI1N nOnO

16、时,转差率 s s = = （ nO-nO- n n ” nOnO 9090 所以定子功率P1P1 = = mIUlllcosmIUlllcos1 1 为负说明此时电动机将电能回馈电网由于 I2cosI2cos2 2 为负所以 T T = = CTJCTJm m I2cosj2I2cosj2 也变为负，说明此时电动机电磁转矩与转向相反，因此这时的电动机既回馈电能，又在轴上产生机械制动转矩 因为异步电动机轴上输出机械功率（）所以 P2P2 也变为负，说明此时电动机由轴上输入机械功率5 5 回馈制动的机械特性图 634634 异步电动机回馈制动时的机械特性6 6 回馈发电的问题回馈发电状态时由于转

17、子电流的无功分量方向不变所以定子必须接到电网，并从电网吸取无功功率才能建立电动机的磁场如果在异步电动机定子脱离电网的同时，又希望能发电则定子三相必须接上连接成三角形或星形的三相电容器图 6.3.56.3.5 异步电动机定子连接三相电容器当电容器接成三角形时，电容量取值C C 可参考下式选择c=丄仝竺若2叽（）1010 -电动机的励磁电流（A A），可取 1010 = = 0.30.3 I1NI1N电容器也可接成星形，这时电容量取值C C 参考下式选择c（）（二）反接制动状态分为转速反向的反接制动和定子两相倒相的反接制动反接制动状态的特点是电动机转速和旋转磁场方向相反i i 转速反向的反接制动1

18、 1）转速反向反接制动电路图图 636636 异步电动机转速反向反接制动图 637637 异步电动机转速反向反接制动时的机械特性2 2）对转速反向反接制动的说明转子转速方向与电动状态相反因此转差率：S% %转子由定子输入的电功率（电磁功率）为转子轴上机械功率为 ED()s s 1 1，P2P2 为负值，即电动机由轴上输入机械功率 转子电路的损耗为AFT () P2P2 数值上等于 PTPT 与 P2P2 之和，所以反接制动时能量损耗极大3 3）用途可以用于稳定下放位能性负载2 2 定子两相倒相的反接制动1 1）定子两相倒相的反接制动电路图和机械特性机械持性图 638638 异步电动机定子两相倒相