7.4异步电动机的工作特性与参数测试方法.ppt

7.4 异步电动机的工作特性与参数测试方法 7.4.1 异步电动机的工作特性及其分析 异步电动机的工作特性是指，在异步电动机的定子端加额定电压、其频率为额定频率的情况下下异步电动机的转速n、定子电流I，功率因数cosφ1、效率η、、输出转矩T、与输出功率P2的关系，并使用曲线表示出来：横坐标为输出功率P2，纵坐标为上述各项参数。异步电动机的工作特性可以用工程计算的方法获得。 1、转速特性 n＝f (P2) 三相异步电动机在空载运行时，转子的转速接近于电机同步速n1。随着负载的增大，必须输出较大的转矩以维持电机稳定运行，这样一来，就会使电机转子转速略有降低，经实验测试和分析后，可以得到输出功率P2的增大与转子转速n的降低近似呈线性关系。 2、 效率特性η=f (P2) 根据电动机的效率公式 5、转矩特性 T＝f (P2) 7.4.2 异步电动机的参数测试方法 在获得异步电动机的等效电路模型及相量图后，就可以计算异步电动机运行时的情况了，但是在异步电动机的铭牌上一般只有额定电压、电流、频率、转速等数值，没有等效所需要的r1，r2，x1，x2等数值。为了要用等效电路计算异步电动机的工作特性，应先知道它的参数。和变压器一样，通过做空载和短路(堵转)两个试验，就能求出异步电动机的以上几个参数来。 （1）短路(堵转)试验 短路试验也称为堵转试验，即把绕线式异步电机的转子绕组短路，并把转子卡住，不使其旋转。鼠笼式电机转子本身已短路。为了在做短路试验时不出现很大电流，可把加在异步电动机定子上的电压降低。短路试验的目的是为了定转子的阻抗r1，r2，x1，x2。 由于试验时，转速，n=o，机械损耗pmec=0，可以认为定子全部的输入功率P1k都损耗在定、转子的电阻上，有： 而 （2）空载试验 空载试验的目的是为了测励磁阻抗rm, xm机械损耗pmec和铁损耗pFe。试验时，g异步电动机的转轴上不加任何负载，即电动机处于空载运行，把定子绕组接到频率为额定的三相对称电源上，当电源电压为额定值时，让电动机运行一段时间，使其机械损耗达到稳定值。然后使定子绕组上的电压从(1.1—1.3)UN开始，逐渐降低电压，直到电动机的转速发生明显的变化，空载电流明显回升为止。在此过程中记录电动机的端电压U1，空载电流I0。、空载功率损耗p0和转速n，并画成曲线，如图所示，即异步电动机的空载特性。 由于异步电动机此时处于空载状态，转子电流很小，转子的铜损可忽略不计。在这种情况下，定子输入的功率就会消耗在定子铜损、铁损、机械损耗和空载附加损耗上，即： 上述损耗中，机械损耗pmec的大小与电压Ul无关，只要电动机的转速基本不变化时，可以认为是个常数。而铁损pFe和空载附加损耗pad0可近似认为与磁密的平方成正比，这样可以认为与的关系是线性的，如图7.16所示。其延长线与轴交于点o，其值可以认为是机械损耗pmec。空载时的附加损耗相对较小，可通过实验将其分离，得到铁耗。 由此可以得到定子端加额定电压时，异步电动机的有关参数： * * 可知，当电机在空载运行时，P2＝0，η=0。从空载到额定负载运行，输出功率不断增加，效率也在增加。在正常运行时由于主磁通变化很小，故铁耗认为不变，同时，在此区间转速变化很小，故机械损耗认为不变。上述两项损耗合称不变损耗。而定、转子铜耗与各自电流的平方成正比，附加损耗也随负载的增加而增加，这三项损耗称为可变损耗。当可变损耗与不变损耗相等时(即pcul+pcu2+pad＝pFe+pmec) ，约在P2=0.75PN时，效率η达到最大值。当P2继续增大，由于定、转子铜耗增加很快，效率反而会下降。 3、 定子电流特性 I 1＝f (P2) 由公式可知，当异步电机空载运行时，转子电流折合值为0，定子电流为励磁电流。当负载增大时，转矩增大，转速降低；转子电流增大，定子电流也增大。 4、定子端功率因数特性 cosφ1＝f (P2) 异步电动机必须从电网吸收滞后的电流来励磁，其功率因数永远小于1。空载运行时，异步电机空载时的定子功率因数很低通常不超过0.2，因此定子电流基本上是励磁电流。随着负载的增大，定子电流的有功分量增加，功率因数提高，在接近额定负载时，cosφ1达到最大值。当负载继续增大时，由于转差s变大，使转子回路阻抗角 变大，转子的功率因数下降，从而使cosφ1下降。 异步电动机在稳定运行时，其转轴端输出转矩为： 输出功率 所以有： 从空载到额定负载，输出功率P2增大，但是相对来讲转速n变化并不是很大，因此可以近似地认为转矩特性：T＝f (P2)是一条过零点的直线。 图7