异步电动机的功率、转矩与运行性能.ppt

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1、第二十章异步电动机的功率、转矩与运行性能§20-1三相异步电动机的功率与转矩关系1.功率关系(用等效电路分析):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,转子的转速接近于同步转速,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:从等效电路看出,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。也可表示为:§20-1三相异步电动机的功率与转矩关系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

2、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。§20-1三相异步电动机的功率与转矩关系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:§20-1三相异步电动机的功率与转矩关系2.转矩关系:机械功率除以轴的角速度Ω就是电磁转矩,即:对功率表达式两边同除以角速度Ω得转矩关系:式中,T2为电动机转轴输出转

3、矩,T0=Tm+Ta为空载转矩。§20-1三相异步电动机的功率与转矩关系电磁转矩T与电磁功率的关系为:式中Ω1为同步角速度(用机械角度表示),等于常数。将代入上式得电磁转矩表达式为:§20-1三相异步电动机的功率与转矩关系§20-1三相异步电动机的功率与转矩关系式中:是一常数,称转矩因数。从式中可以看出,三相异步电动机得电磁转矩T的大小与气隙每极磁通量、转子相电流I2以及转子功率因数三者的乘积成正比。或者说与气隙每极磁通量和转子电流的有功分量乘积成正比。§20-1三相异步电动机的功率与转矩关系1)转速特性:三相异步电动

4、机空载时,转子的转速n接近于同步转速。随着负载的增加,转速n要略微降低,这时转子电动势增大,转子电流增大,以产生大的电磁转矩来平衡负载转矩。因此,随着P2的增加,转子转速n下降,转差率s增大。§20-3三相异步电动机的工作特性2)定子电流特性:空载时,转子电流基本上为零,此时的定子电流就是励磁电流I0,随着负载的增加,转速降低,转子电流增大,定子电流也增大。§20-3三相异步电动机的工作特性3)定子边功率因数:已知三相异步电动机运行时必须从电网中吸收滞后的无功功率来建立磁场,所以它的功率因数永远小于1。空载时,定子侧的

5、功率因数很低,不超过0.2。接近额定负载时,定子电流中的有功电流增加,使功率因数提高,接近于1。但是如果进一步增大负载,由于转差率的增大,使功率因数角增大,则功率因数减小。§20-3三相异步电动机的工作特性4)电磁转矩特性稳定运行时异步电动机的转矩方程为输出功率,所以当电动机空载时,电磁转矩。随着负载增加,增大,由于机械角速度Ω变化不大,电磁转矩T随的变化近似地为一条直线。§20-3三相异步电动机的工作特性5)效率特性:空载时,=0,=0,随着输出功率的增加,效率也在增加。§20-3三相异步电动机的工作特性在正常运行范

6、围内因主磁通变化很小,所以铁耗变化不大,机械损耗变化也很小,合起来叫不变损耗。定、转子铜耗与电流平方成正比,变化很大,叫可变损耗。当不变损耗等于可变损耗时,电动机的效率达到最大。对中、小型异步电动机,大约时,效率最高。如果负载继续增大,效率反而要降低。一般来说,电动机的容量越大,效率越高。§20-3三相异步电动机的工作特性2.用试验法测三相异步电动机的工作特性:直接负载试验是在电源电压为额定电压、额定频率的条件下,给电动机的轴上带上不同的机械负载,测量不同负载下的输入功率、定子电流、转速n,即可算出各种工作特性,并画成

7、曲线。§20-3三相异步电动机的工作特性§20-4三相异步电动机参数的测定上面已经说明,为了要用等值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,通过做空载和堵转(短路)两个试验,就能求出异步电动机的参数。1.堵转(短路)试验:堵转试验又叫短路试验,即把绕线型异步电机的转子绕组短路,并把转子卡住,不使其旋转,鼠笼型电机转子本身已短路。试验过程:从开始,然后逐渐降电压。记录定子绕组加的端电压、定子电流和定子输入功率。根据试验数据,画出异步电动机的短路特性、,如图。同时试验时还应测量定子绕组的电阻。目的:测

8、定短路阻抗、转子电阻、短路电抗。§20-4三相异步电动机参数的测定因电压低,铁损耗可忽略,为了简单起见,可认为,,即励磁支路可视为开路。由于试验时,转速n=0,机械损耗,定子全部的输入功率都损耗在定、转子的电阻上,即由于,所以§20-4三相异步电动机参数的测定根据短路试验测得的数据,可以算出短路阻抗、短路电阻和短路电抗。即§20-

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