电机学：ch5 三相异步电机的功率、转矩和运行特性

1、三相异步电机的功率、转矩和运行特性2目 录5.1 三相异步电动机的功率和转矩关系5.2 三项异步电动机的机械特性5.3 三项异步电动机的工作特性5.4 三项异步电动机参数的测定5.5 小结35.1三相异步电动机的功率和转矩关系功率关系 E1 = E2U1I1R1 jX1jX2 R2I21s R2 sRmjXmI0P1pCu1+pFePempCu2pm+padP2Pm输入功率P1 = 3 U1I1cos1定子铜损pCu1 = m1R1I12 = 3R1I12定子铁损(忽略转子铁损)pFe = m1RmI02 = 3RmI02电磁功率Pem = P1pCu1pFe = m2 E2 I2cos2 =

2、 m1 E2 I2 cos2R2 s= m1I22 转子铜损pCu2 = m2R2I22 = m1R2I22=sPem机械功率Pm=PempCu2=(1s)Pe1-s s = m1R2I22 效率 = 100%P2 P1 三相异步电动机的功率和转矩关系-2转矩关系4Pm = P2p0 T = T2T0 (1) 电磁转矩 T =PmPmn = 9.55 = 60 Pm2 n(2) 空载转矩 T0 = P0 = 60 P0 2 nP0n = 9.55 (3) 输出转矩T2 = P2 = 60 P2 2 nP2n = 9.55 (4) 一般 T0 很小 ，在满载或接近满载时， T0 T 因此 T =

3、 T2 = TL 5 【例1】 一台三相异步电动机，UN = 380 V，Y 形联结。在拖动 TL = 140 Nm 的负载运行时，定子电流 I1 = 42 A，转速 n = 1 440 r/min。铁损耗 PFe = 800 W，铜损耗 PCu = 1 200 W，空载损耗 P0 = 750 W。求：(1) 转矩T2、T0 和 T ；(2) 功率 P2、Pe、Pm 和 P1 ； (3) 效率 和功率因数 。解： (1) 求转矩 T2 = TL = 140 NmT0 = 60 P02 n= Nm = 5 Nm 60 7502 1 440 T = T0T2 = 145 Nm6(2) 求功率 由

4、n = 1 440 r/min 可知 n0 = 1 500 r/min因此 s = n0n n0= 1 5001 440 1 500= 0.04 P2 = T2 n260= 1401 440 kW = 21.1 kW 260Pe = T n0260= 1451 500 kW = 22.77 kW 260Pm = (1s ) Pe = (10.04 )22.77 kW = 21.85 kW7 P1 = P2PFePCuP0 = (21.10.81.20.75) kW = 23.85 kW(3) 求效率和功率因数 = 100% P2 P1 = 100% = 88.47% 21.1 23.85 =

5、cos1 =P13 U1 I1 = = 0.86 23.85 1.73238042 5.2三相异步电动机的机械特性机械特性：定子电压、频率、参数固定，n=f(T)或s=f(T)，电机重要的稳态特性物理表达式8转子电流有功分量cosj2 = cosj2每极磁通转矩系数三相异步电动机的机械特性_2机械特性的参数表达式简化等效电路9 E1 = E2U1I1R1 jX1jX2 R2I21s R2 sRmjXmI0定子相电压临界转差率三相异步电动机的机械特性_310电动状态回馈制动状态起动(堵转)：s = 1，n = 0，T = Tst，I1st = (47)I1N额定点：s = sN，n = nN，T

6、 = TN，I1 = I1N同步速点：s = 0，n = n0，T = 0，I1 = I0，I2 = 0最大转矩点：P 电动状态P 回馈制动状态三相异步电动机的机械特性_4机械特性固有机械特性：额定电压、额定频率、不外接电阻其他：人为机械特性异步电机运行状态 0 s 1，0 n n1，T 0，Pem0，电动状态，第一象限 s 0，n n1，T 0，Pem 1，n 0，Pem0，电制动状态，第四象限电动状态特征点额定转矩(TN ，nN/sN)堵转转矩(TN ，0/1)最大转矩(Tm ，sm)11三相异步电动机的机械特性_5异步电动机的稳定运行常带负载特性电磁转矩、负载转矩正方向如图反抗性恒转矩负

7、载(摩擦力转矩)：n0，TL0；n 0，TL0；T与TL方向始终相反位能性恒转矩负载(重力转矩)： TL012OTLn+TLTLnT (T2)TL(T0)OTLn三相异步电动机的稳定运行运动方程13TTL = Jdd t稳定运行:TTL = 0n = 常数，n0TnOTLab 干扰使 TL TTL n T a点 干扰后 TTL n T T = TL a 点 干扰使 TL n TTLT a 点 T = TL干扰后 TTL n T T = TL a 点 TL n n = 0 堵转 T n TTL干扰过后 T TL ，不能运行 干扰使 TL n TTLT b 点 n 干扰过后 TTL n T a 点aab 稳定运行点 不稳定 运行点 5.3三项异步电动机的工作特性转速调整特性n = f(P2)电磁转矩特性T = f(P2)定子电流特性I1 = f(P2)功率因数特性cosj1 = f(P2)效率特性h = f(P2)145.4 三项异步电动机参数的测定堵转试验(短路试验)确定漏阻抗确定堵转转矩和堵转电流15空载试验确定励磁阻抗Z