电机与拖动基础第3版 汤天浩 谢卫第07章.异步电机原理.ppt

-*- 第七章 异步电机原理 3. 功率因数特性 异步电动机在额定电压和额定频率下，输出功率变化时，定子功率因数的变化曲线 称为功率因数特性。 由异步电动机等效电路求得的总阻抗是电感性的。所以对电源来说，异步电动机相当于一个感性阻抗，其功率因数总是滞后的，它必须从电网吸收感性无功功率。空载时，定子电流基本上是励磁电流，主要用于无功励磁，所以功率因数很低，约为0.1～0.2。当负载增加时，转子电流的有功分量增加，定子电流的有功分量也随之增加，即可使功率因数提高。在接近额定负载时，功率因数达到最大。由于在空载到额定负载范围内，电动机的转差率s很小，而且变化很小，所以转子功率因数角 几乎不变，但负载超过额定值时，s 值就会变得较大，因此 变大，转子电流中的无功分量增加，因而使电动机定子功率因数又重新下降。功率因数特性如图7-16中曲线3所示。 -*- 第七章 异步电机原理 4. 电磁转矩特性 异步电动机在额定电压和额定频率下，输出功率变化时，电磁转矩的变化曲线 称为电磁转矩特性。 稳态运行时，异步电动机的转矩平衡方程式为 因为输出功率 ，所以 （7-45） 异步电动机的负载不超过额定值时，转速n和角速度? 变化很小。而空载转矩T0 又可认为基本上不变，所以电磁转矩特性近似为一条斜率为 1/ ? 的直线（见图7-16的曲线4）。 -*- 第七章 异步电机原理 5. 效率特性 异步电动机在额定电压和额定频率下，输出功率变化时，效率的变化曲线 称为效率特性。 根据效率的定义，异步电动机的效率为 （7-46） 异步电动机中的损耗也可分为不变损耗和可变损耗两部分。如图7-16中曲线5所示， 当输出功率P2 增加时， 可变损耗增加较慢，所以效率上升很快。和直流电动机的效率特性一样，当可变损耗等于不变损耗时异步电动机的效率达到最大值。随着负载继续增加，可变损耗增加很快，效率就要降低。 -*- 第七章 异步电机原理 -*- 第七章 异步电机原理 小 结 异步电动机是由定子侧励磁，产生旋转磁场，由转子侧感应的电动势产生电流，并与气隙磁场作用产生电磁转矩，从而实现机电能量交换的一类交流电机，其特点是n≠n1。标志异步电动机运行方式的重要物理量是转差率s。 从电磁感应的物理本质看，异步电动机和变压器相似，因此可以采用与分析变压器相类似的方法来分析异步电动机，即通过内部电磁关系的分析，建立电机电动势、磁动势平衡方程式，通过折合导出等效电路和相量图。 -*- 2. 转子绕组的折合 设想把实际电动机的转子抽出，换上一个“新转子”，它的相数、每相串联的匝数以及绕组系数都分别和定子的一样。这时在新换的转子中，每相的感应电动势为E’r、电流为I’r 、转子漏阻抗为Z’r = R’r + jX’r，但产生的转子旋转磁动势Fr 却和原转子产生的一样。 虽然换成了新转子，但转子旋转磁动势Fr 并没有改变，所以不影响定子边，这就是进行折合的依据。 第七章 异步电机原理 -*- （1）异步电动机的电压比 在转子转速n = 0时，因s=1，由式（7-8）和式（7-15），此时，转子静止的感应电动势为 第七章 异步电机原理 设定子电动势与转子静止电动势之比为电压比，用ke 表示 （7-20） 如果把转子原来的N2kW2看成和定子边的N1kW1一样，这样，转子绕组中每相的感应电动势便为E’r0 ，且有E’r0 = Es = keEr ，用相量形式表示为 （7-21） -*- （2）异步电动机的电流比 根据式（7-5）定、转子磁动势的关系，有 第七章 异步电机原理 再由式（7-2）和（7-3），并认为合成磁动势Fsr是由励磁电流If 产生的，这样上式可以写成 令 可得 -*- 第七章 异步电机原理 这里，折合前后转子电流Ir与I’r之比为电流比，用ki 表示 （7-22） 上式是在假定电机的定子和转子绕组均为三相的条件下推导的。实际上，只有绕线式三相异步电动机转子绕组是三相，笼型异步电动机转子绕组一般不是三相，而是m2 相。为不失一般性，还可设异步电动机定子绕组是m1相，这样