第10章 三相异步电动机及机械特性 .ppt

第10章 三相异步电动机及机械特性 10.1 三相异步电动机的功率与转矩 10.1.1 功率关系: 当三相异步电动机以转速n稳定运行时，从电源输入的功率为 : 定子铜损耗 为: 在正常情况下，转子的转速接近与同步转速，所以转子回路的铁耗很小，我们给予忽略，因此只计定子回路的铁耗： 从等值电路看出，传输给转子回路的电磁功率等于转子回路全部电阻上的损耗。 电磁功率也可表示为 ： 转子绕组中的铜损耗为： 这样电磁功率减去转子铜耗，剩下的就是等效电阻上的损耗，而此损耗实际上是电机转轴上总的机械功率，用 表示。 电动机在运行时，会产生轴承以及风阻等摩擦阻转矩，这也要损耗一部分功率，把这部分功率叫做机械损耗，用 表示。 当然除了这些损耗外，还有一些附加损耗等， 这样，输出功率为： 所以整个功率传递过程中的功率关系为： 功率流程图： 从以上功率关系定量分析中看出，异步电动机运行时电磁功率、转子回路铜损耗和机械功率三者之间的定量关系是： 10.1.2 转矩关系： 机械功率 除以轴的角速度Ω就是电磁转矩 ，即： 式中Ω1为同步角速度（用机械角表示），对功率表达式进行变形： T0是空载转矩 10.1.3 电磁转矩的物理表达式： 电磁功率除以同步机械角速度 得电磁转矩： 式中 ： 是一常数，叫转矩系数。 10.2 三相异步电动机的机械特性 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T与转速 （或转差率 ）之间的函数关系。 10.2.1 机械特性的参数表达式: 已知: 异步机等值电路中，由于励磁阻抗比定、转子漏阻抗大很多，把T型等值电中励磁阻抗这一段电路前移来计算 ，误差很小,故: 代入上面电磁转矩公式中去，得到: 这就是机械特性的参数表达式。固定 、及阻抗等参数， 画成曲线便为T－s曲线。 10.2.2固有机械特性: 1)固有机械特性曲线: 有了机械特性的表达式,我们就可以作出相应的特性曲线.根据条件 的不同,特性曲线又可以分为固有机械特性曲线和人为特性曲线: 固有机械特性曲线:三相异步电动机在电压、频率均为额定值不变，定、转子回路不串入任何电路元时的机械特性称为固有机械特性，如图. 从图上我们可以看出相异步电动机固有机械特性不是一条直线，它具有以下特点： （1）在0≤S≤1，即＜n≤0的范围内，特性在第Ⅰ象限，电磁转矩T和转速n都为正，从正方向规定判断，T与n同方向，如图所示。电动机工作在这范围内是电动状态。这也是我们分析的重点. （2）在s＜0范围内，n＞ ，特性在第Ⅱ象限，电磁转矩为负值，是制动性转矩，电磁功率也是负值，是发电状态，如图左上部所示,机械特性在 S＜0和s＞0两个范围内近似对称。 （3）在s＞1范围内，n＜O，特性在第Ⅳ象限，T＞0，也是一种制动状态，如图右下部所示。在第Ⅰ象限电动状态的特性上，B点为额定运行点，其电磁转矩与转速均为额定值。A点， T=0,为理想空载运行点。C点是电磁转矩最大点。D点n=0，转矩为TS，是起动点（见图 ）。 2)最大电磁转矩: 正、负最大电磁转矩可以从参数表达式求得，令 : 得到最大电磁转矩: 最大转矩对应的转差率称为临界转差率 一般情况下， 值不超过 的5%，可以忽略。这样一来，有: 也就是说，异步发电机状态和电动机状态的最大电磁转矩绝对值可近似认为相等，临界转差率也近似认为相等，机械特性具有对称性。 过载倍数:最大电磁转矩与额定电磁转矩的比值即最大转矩倍数，又称过载能力，用λ表示为 一般三相异步电动机λ=1.6～2.2,起重、冶金用的异步电动机λ=2.2～2.8。 3.起动转矩: 满足n=0，s=1的电磁转矩,将s＝1代入式（7-14）中，得到起动转矩为: 从式中看出，TS与电压平方成正比，而且转子电阻越大，起动转矩越大，漏电抗越大，起动转矩越小。 起动转矩倍数:起动转矩与额定转矩的比值称为起动转矩倍数，用 表示， 电动机起动时，只有TS大于(1.1～1.2)倍的负载转矩才可顺利起动。一般异步电动机起动转矩倍数 =0.8～1.2。 4.稳定运行问题: 从三相异步电动机机械特性上看，当0＜s＜