第二十七章感应电机功率转矩与特性wxl

1、26-2 转子转动时的分析转子转动时的分析同向、同速同向、同速(n1)，相对静止，相对静止120sFFF21sfsf 转子电势频率转子电势频率：CH26 CH26 三相感应电动机的运行原理三相感应电动机的运行原理( (复习复习) )102)sFFF+(静止静止转动转动(转动转动)静止静止频率频率电势电势漏抗漏抗电流电流2电阻电阻 转子变换转子变换2222244. 4sEkWfEmWss 12sffs mWkWfE 221244. 41fmWkWfE 221244. 41f222222 xrEI 22222 sxLfxss 22222222222)( sxrsExrEIsss 2122 Lfx

2、2122 Lfx 222222)( xsrEI 221rsxtg 221rxtg srxtg221 2r2r2221rsrrss保保持持不不变变原原则则：变变换换前前后后2F（频率折合）（频率折合）绕组折合绕组折合: 转子绕组折合到定子绕组转子绕组折合到定子绕组(转动转动)静止静止电势电势漏抗漏抗电流电流电阻电阻 转子变换转子变换mWkWfE 221244. 41f2122 Lfx 222222)( xsrEI srxtg221 保保持持不不变变原原则则：变变换换前前后后2F22EkEeikII/2222rkkrie22xkkxie（频率折合）（频率折合）2221rsrrss折合后的平衡关系折

3、合后的平衡关系2222221()sEIrjxIrs1200()mmmEEI ZI rjx 111 11()UEI rjx 120()III120sFFF26-4 感应电动机的参数测定感应电动机的参数测定一、空载试验（一、空载试验（s=0）机械损耗机械损耗pm近似不变近似不变铁损耗铁损耗pFe近似与近似与U02成正比成正比000IUz m10rrr20200rzx 201ImprFem关键：关键：pm、pFe的分离的分离201m0ImpP 0s 20101FemPm Irppr1可直接测量；可直接测量；二、短路试验二、短路试验KKKIUz 2K1KKImPr 22KKKrzx 12rrrK 2/

4、21Kxxx 10 xxxm （堵转试验（堵转试验s=1 ）1s 727-1 功率转换关系（过程）功率转换关系（过程）27-2 电磁转矩（电磁转矩（参数影响、机械特性参数影响、机械特性）27-3 工作特性工作特性第27章感应电动机的功率、转矩与特性章感应电动机的功率、转矩与特性应用应用“T”型等值电路分析！型等值电路分析！在牢记等值电路的基础上在牢记等值电路的基础上 1) 掌握功率流图掌握功率流图 2) 熟练推导电流、熟练推导电流、转矩表达式转矩表达式 3) 掌握掌握Tmax 、sm表达式表达式，参数影响，参数影响81111cos IUm 12111rImpcu 12 2221 22cosem

5、PmE ImIr s 22211rssImPm 2Cupss1 22212rImpcu 2mmPPppemsP(1)ems P27-1 27-1 感应电动机的功率转换关系感应电动机的功率转换关系21 0Fempm I rPem、pcu2、Pm比例关系：比例关系：)1 ( :1ss1cupFepempmp2cup2Pmpp机械机械功率功率机械机械损耗损耗杂散杂散损耗损耗机电机电转换转换功率功率转子转子铜损铜损电磁电磁功率功率定子定子铜损铜损电机电机铁损铁损1P输入输入功率功率91111cos IUm 12111rImpcu 12 2221 22cosemPmE ImIr s 27-1 27-1

6、感应电动机的功率转换关系感应电动机的功率转换关系1cupFepempmp2cup2Pmpp机械机械功率功率机械机械损耗损耗杂散杂散损耗损耗机电机电转换转换功率功率转子转子铜损铜损电磁电磁功率功率定子定子铜损铜损电机电机铁损铁损1P输入输入功率功率112cuFecumPppppp1Pp %100PP12 %100ppPpppP1cuFeemm2cuem %100cosIUmT11112 22212rImpcu emsP21 0Fempm I r2mmPPpp2emcumPppp1027-1 27-1 感应电动机的功率转换关系感应电动机的功率转换关系1cupFepempmp2cup2Pmpp机械机

7、械功率功率机械机械损耗损耗杂散杂散损耗损耗机电机电转换转换功率功率转子转子铜损铜损电磁电磁功率功率定子定子铜损铜损电机电机铁损铁损1P输入输入功率功率112cuFecumPppppp1Pp %100PP12 %100ppPpppP1cuFeemm2cuem %100cosIUmT11112 2mmPPpp2emcumPppps1PpPPPem2cuem12 关键：关键：pn1s130000.70.3215000.40.6310000.10.947500例例：3 IM，f=50Hz，n=900r/min，=0.8, 求：极对数求：极对数 p ?n1=60f1/p；s=(n1-n)/n11127-

8、1 27-1 感应电动机的功率转换关系感应电动机的功率转换关系1cupFepempmp2cup2Pmpp机械机械功率功率机械机械损耗损耗杂散杂散损耗损耗机电机电转换转换功率功率转子转子铜损铜损电磁电磁功率功率定子定子铜损铜损电机电机铁损铁损1P输入输入功率功率功率与转矩：功率与转矩：emmTP22TP0Tppm02TTTem电磁转矩电磁转矩Tem：一部分用于克服电机内部的一部分用于克服电机内部的空载阻空载阻转矩转矩T0；剩余的为；剩余的为输出转矩输出转矩T2 。：转子机：转子机械角速度。械角速度。11(1)(1)memememPs PPTs1227-2 27-2 感应电动机的电磁转矩感应电动机

9、的电磁转矩一、电磁转矩的物理概念一、电磁转矩的物理概念二、电磁转矩与转差率的关系二、电磁转矩与转差率的关系 1. T=f(s) 解析表达式解析表达式 2. T=f(s) 曲线曲线 3. 最大转矩和转子电阻对曲线的影响最大转矩和转子电阻对曲线的影响 4. 起动转矩起动转矩Tst 5. 机械特性机械特性n=f(T)11(1)(1)memememPs PPTs1327-2 27-2 感应电动机的电磁转矩感应电动机的电磁转矩一、电磁转矩的物理概念一、电磁转矩的物理概念：pfIkWfmIEmIEmTWm/2cos44. 4coscos12222121222212221)(2mE22cosICTmT有功分

10、量！有功分量！11(1)(1)memememPs PPTs14DCM的的Tem aaememIEPT aTIC 22cosICTmT1、cos 2=1时：时：T最大最大2、cos 2=0时：时：T=03、0cos 21时：时：T与与I2 cos 2 成正比成正比15二、电磁转矩与转差率的关系二、电磁转矩与转差率的关系令令：mmZZZC11含源二端网络的开路电压：含源二端网络的开路电压：11/UC含源二端网络的入端阻抗含源二端网络的入端阻抗：1111/mmZ ZZCZZ1121122/UCIZCrsjx11mabmZUUZZ1、T=f(s)解析表达式：解析表达式：122211/srImPTem1

11、6简化：简化：111111cxxZZCmm22112211112)/()/(/xcxsrcrcUI221122111)()/(xcxsrcrU221122112211)()/(/xcxsrcrsrUmPempfn/260/211121 2211/emPmI rsT 1121122/UCIZCrsjx21122211121122()( ) m pU rsTfrc rsxc x172、T=f(s)曲线：曲线：211222111 2112/2(/ )() m pU rsTfrc rsxc xT sT 1/s电动电动0 s 0.21/Tss=0同步点同步点s=sm最大点最大点s=1起动点起动点22co

12、sTmCI222222/()IsErsx222222cos/()rrsx183、最大转矩和转子电阻对曲线的影响：、最大转矩和转子电阻对曲线的影响：求极值，令：求极值，令：dT/ds=0临界转差率：临界转差率：2112122112121)(xcxrcxcxrrcsm：对应电动状态：对应电动状态：对应发电状态：对应发电状态221121111211max)(4xcxrrcfpUmT)(4211111211xcxrcfpUm211222111 2112/2(/ )() m pU rsTfrc rsxc x19讨论：讨论：l临界转差率与临界转差率与r2成正比，成正比， r2不影响最大转矩不影响最大转矩！

13、l最大转矩与电源最大转矩与电源电压平方成正比电压平方成正比l最大转矩与电源最大转矩与电源频率成反比频率成反比l最大转矩与定转子最大转矩与定转子漏抗成反比漏抗成反比过载能力：过载能力：最大转矩与额定转矩之比最大转矩与额定转矩之比NTTKmax21121xcxrcsm)(4211111211maxxcxrcfpUmT222222()sIsErsx221rsxtg 201）起动转矩与）起动转矩与电压平方成正比电压平方成正比2）起动转矩与电源）起动转矩与电源频率成反比频率成反比3）起动转矩与定转子）起动转矩与定转子漏抗成反比漏抗成反比4）转子电阻对起动转矩的影响）转子电阻对起动转矩的影响 sm=1时：

14、时：Tst为最大为最大 sm1时：时：Tst随随r2增大而增大增大而增大4、起动转矩：、起动转矩：s=1211222111 21122()() stm pUrTfrc rxc xNststTTK/5）起动转矩倍数）起动转矩倍数：最大转矩与额定转矩之比。最大转矩与额定转矩之比。215、机械特性、机械特性定义：定义：三相异步电动机的机械特性是指在定子电三相异步电动机的机械特性是指在定子电压、频率和参数固定的条件下，电磁转矩压、频率和参数固定的条件下，电磁转矩T与转速与转速n(或转差率或转差率s)之间的函数关系。之间的函数关系。稳定段判别？稳定段判别？)(Tfn nr=(1-s)n122(1) 降低

15、定子端电压的人为机械特性降低定子端电压的人为机械特性特点：特点：1、不同电压、不同电压 的人为机械特性，的人为机械特性，都通过都通过 点。点。2. 与与 成正比，随成正比，随 的降低而按平方规律减小。的降低而按平方规律减小。3. 最大转矩对应的转差率最大转矩对应的转差率 与电压与电压 无关。无关。21UsTmTT1U1UmS1U1n改变电压人为机械特性应用于改变电压人为机械特性应用于 轻载、空载降压节能（降低铁耗）；轻载、空载降压节能（降低铁耗）； 适合风机、泵类负载调速（调速范围及流量适合风机、泵类负载调速（调速范围及流量）。）。23 (2)转子回路串入三相对称电阻的人为机械特性转子回路串入

16、三相对称电阻的人为机械特性增大有增大有限度！限度！仅为绕线型感应电机适用！仅为绕线型感应电机适用！大大堵堵转转转转矩矩以以增增转转子子回回路路串串入入电电阻阻，可可步步转转速速变变同同转转子子回回路路串串电电阻阻并并不不改改比比与与转转子子回回路路总总电电阻阻成成正正电电阻阻值值无无关关与与转转子子每每项项最最大大电电磁磁转转矩矩特特点点：. 4. 3. 2. 11nSTmm2427-3 三相感应电动机的工作特性三相感应电动机的工作特性1. 性能指标性能指标(1) 效率效率(2) 功率因数功率因数(3) 起动转矩起动转矩(4) 起动电流起动电流(5) 过载能力过载能力2. 什么是工作特性？什么是工作特性？ 在在不同负载条件不同负载条件下运行时，各项性能指标下运行时，各项性能指标的变化情况。的变化情况。 11112cosNNUUffnITP、时， ， ， ， 与输出功率 的关系。25一、转速一、转速 n=f(P2)和转差率和转差率 s= f(P2) 二、输出转矩二、输出转矩 T2=f(P2) 三、定子电流三、定子电流 I1=f(P2) 四、定子功率因素四、定子功率因素 cos 1=f(P2)五五 、输入功率、输入功率P1=f(P2)六、效