电机与电气控制技术 课件 任务2.2 分析三相交流电机工作特性及机械特性

2025任务2.2三相交流电机工作特性及机械特性分析目录CATALOGUE布置任务02任务实施04课程目标01知识准备03任务考评05总结与思考06课程目标Part0101掌握工作特性三相异步电机工作特性涵盖电流、功率因数、效率、转差率随输出功率变化规律，是电机性能关键体现。通过实验测试与数据分析，学生能精准绘制工作特性曲线，直观呈现电机在不同负载下的性能表现。02掌握机械特性机械特性由转矩-转速关系曲线反映，硬特性转速变化小，软特性变化大，决定电机带载能力与稳定性。学生需理解起动、最大、额定转矩等关键点，分析其对电机启动、过载能力及运行稳定性的影响。03理解性能关联性电机性能与负载变化紧密关联，负载增加时，电流上升、功率因数提高、效率先增后降、转差率增大。理解此关联性有助于合理选型电机，确保其在不同工况下高效稳定运行，延长使用寿命。知识与技能目标布置任务Part02实验分组与要求两人一组合作完成实验，培养团队协作能力，明确分工，确保实验顺利进行。实验要求严格，需测量不同负载状态下的多项参数，计算关键指标，绘制特性曲线，任务明确且具挑战性。010203空载时测量电压、电流、转速，额定负载及过载时逐步记录数据，为后续分析提供全面准确的基础数据。测量数据需精确，确保计算结果和曲线绘制的准确性，反映电机真实性能。实验参数测量根据测量数据，计算转差率、效率等参数，运用Excel等工具绘制工作特性曲线和机械特性曲线。曲线绘制需规范，清晰呈现电机性能变化趋势，便于分析电机性能与负载的关系。参数计算与曲线绘制任务内容电机选用0.5kW三相异步电机，搭配测功机，满足实验负载要求，可准确测量电机输出功率和转矩。电机性能稳定，测功机精度高，确保实验数据可靠，为特性分析提供有力支撑。测量仪器变频器调节电机转速，扭矩传感器精确测量转矩，数字万用表和功率分析仪测量电压、电流、功率等参数。仪器精度高、功能全，满足实验各项测量需求，保障数据采集的准确性和完整性。数据处理工具数据记录表规范记录实验数据，Excel或Origin用于数据处理和曲线绘制，工具易用且功能强大。通过数据处理和可视化，直观呈现电机性能，便于学生分析和理解实验结果。010203实验设备知识准备Part03一、三相交流电机工作特性空载时P2=0，I2

0，I1=I0，随着P2↑→n↓→I2

↑→I1↑P2=0时，nn’0，P2↑→n↓，转速特性是一条稍微下降的曲线1.n=f（P2）2.I1=f（P2）异步电动机的工作特性曲线3.

T

=f（P2）空载时P2=0，T=T0；随着P2↑,T2成正比↑。考虑到P2↑，n稍有↓，故T2=f(P2)随着P2↑略向上偏离直线。则T=f(P2)在T2=f(P2)上平移T0一、三相交流电机工作特性空载P2=0,η=0，P2↑→η↑电流开始↑，可变损耗上升较慢，直到当可变损耗等于不变损耗时，η最高。若负载再增大,铜耗增加很快,η反而下降

。5.η

=f（P2）注意：选用电动机时应使电动机容量与负载相匹配。如果选得过小，电动机运行时过载。其温升过高影响寿命甚至损坏电机。选得太大，将出现“大马拉小车”的现象。异步电动机的工作特性曲线4.cosφ1==f（P2）

空载时P2=0，I1=I0，用于建立旋转磁场，cos

1<0.2很低,P2↑→I2的有功分量↑→

I1的有功分量也↑→

cos

1↑。接近P2N时，cos

1最高。超过P2N时，s较大，sX2↑→无功分量↑→cos

1趋于下降。

二、三相交流电机固有机械特性

指三相异步电动机工作在UN和fN下，由电动机本身固有的参数所决定的机械特性。在正常工作情况下,与直流他励电动机一样固有机械特性是硬特性。n-T曲线最大转矩点起动点同步点三、三相交流电机人为机械特性

在分析电动机拖动系统的运行时，常利用人为机械来进行分析。由机械特性的参数表达式可知，人为地改变异步电动机的任何一个参数(U1、f1、p、定子回路电阻或电抗、转子回路电阻或电抗等)，都可以得到各不相同的机械特性。这些机械特性统称为：人为机械特性。定性讨论几种人为机械特性的特点。注意：定性画人为机械特性时，只要先定性画出固有机械特性，然后抓住人为机械特性的同步点、最大转矩点、起动点与固有机械特性比较有何变化，最终通过这三个特殊点，定性画出人为机械特性。三、三相交流电机人为机械特性Tmax↓

U12↓降压人为机械特性2）最大转矩点

nm=n1(1－sm)不变

3）起动点Tst↓

U12↓端电压U1↓

，n↓；电动机的起动转矩Tst和过载能力(

’m=T’max/TN)都显著地下降了，这在实际应用中必须注意。1）同步点若U1↓太多，使T’’max<TL，电动机将停转。

1．降低定子端电压的人为机械特性

n1不变三、三相交流电机人为机械特性

２．转子回路串对称电阻的人为机械特性

1）同步点n1不变Tmax大小不变2）最大转矩点↑，nm↓

转子回路串电阻人为机械特性3）起动点Ｒp’↑

，Tst↑绕线转子异步电动机转子回路串电阻，可以改变转速而用于调速，也可以改变起动转矩，从而改善异步电动机的起动性能。当s’m>1后，Tst随Rp↑，反而减小四、三相异步电动机的稳定运行区域三相异步电动机的稳定运行区域最大转矩点到起动点,n=f(T)曲线是上斜的曲线，对恒转矩负载和恒功率负载，不能稳定运行。由电力拖动系统稳定运行的必要和充分条件，下斜的机械特性与恒转矩、恒功率、通风机型负载，都可稳定运行。从理想空载点即同步点到最大转矩点，n=f(T)曲线是下斜特性。不能稳定运行能稳定运行任务实施Part0401020403接线检查确保电机与测功机、传感器正确连接，接线规范，避免短路、断路等故障，保障实验安全。检查接线是否牢固，接触是否良好，确保数据采集的准确性和可靠性。空载测试加载测试数据处理启动电机，记录空载时的电压、电流、转速，为空载特性分析提供基础数据。空载测试可初步判断电机性能，检查电机是否存在异常，为后续加载测试做准备。逐步增加负载至额定值，每增加一定负载记录一组数据，共记录10组，全面反映电机在不同负载下的性能。加载过程中注意观察电机运行状态，确保数据采集的连续性和准确性，避免过载损坏电机。根据记录数据，计算转差率，反映电机转速与同步转速的偏差。计算效率，评估电机能量转换效率，分析其与负载的关系。05曲线绘制使用Excel等工具，根据计算结果绘制工作特性曲线和机械特性曲线，直观呈现电机性能变化。曲线绘制需规范，标注清晰，便于分析电机性能与负载的关联性，为实验总结提供依据。实验步骤任务考评Part05团队协作分工明确，各成员职责清晰，配合流畅，体现团队合作精神和协作能力。在实验过程中相互支持、相互帮助，共同解决问题，反映团队的整体表现和协作效率。安全规范遵守操作规程，确保实验过程安全，避免设备损坏和人员受伤，体现学生安全意识。实验结束后设备完好，实验室整洁，反映学生对实验设备的爱护和对实验环境的维护。实验操作接线规范，确保实验安全；数据记录完整，为后续分析提供准确依据，体现学生实验操作的基本功。操作流程熟练，实验步骤清晰，能高效完成实验任务，反映学生对实验流程的掌握程度。数据分析参数计算准确，公式使用正确，体现学生对知识的运用能力和数据分析的准确性。能对数据进行深入分析，找出规律和问题，提出合理解释，反映学生的综合分析能力。曲线绘制图形清晰，曲线平滑，标注完整，体现学生对绘图工具的熟练掌握和对数据的可视化能力。曲线绘制符合规范，能准确反映电机性能变化，便于分析和讨论，反映学生的绘图水平和数据呈现能力。评分标准总结与思考Part06工作特性要点工作特性反映电机效率与负载的匹配关系，合理匹配可提高电机运行效率，降低能耗。不同负载下电流、功率因数、效率、转差率的变化规律，是电机选型和运行优化的重要依据。机械特性要点机械特性决定电机带载能力与稳定性，硬特性适用于恒转速负载，软特性适用于变转速负载。起动、最大、额定转矩等关键点，影响电机的启动、过载能力和运行稳定性，需重点关注。核心要点回顾轻载效率优化若电机在轻载时效率低，可采用调速控制，降低电机转速，减少能耗；或更换适合轻载的电机，提高运行效率。通过优化电机运行方式或选型，可有效解决轻载效率低的问题，实现节能降耗。转差率过大问题转差率过大可能导致电机转速下降，影响负载运行；增加电机损耗，降低效率；甚至引发电机过热、损坏等问题。需分析转差率过大的原因，采取相应措施，如调整负载、优化电机参数等，确保电机正常运行。思考题探讨01.02.数据