1、第二十章 异步电动机的功率、转矩与运行性能,教学要求：,1、掌握异步电动机的功率流程和转矩平衡,2、掌握异步电动机的机械特性,3、熟悉异步电动机的运行性能,一、功率关系,第一节 三相异步电动机的功率与转矩关系,异步电动机在负载时，从电源输入的电功率,消耗于定子绕组的电阻而变成铜耗,消耗于定子铁心变为铁耗,借助于气隙旋转磁场的作用，从定子通过气隙传送到转子，这部分功率称为电磁功率,在转子电阻上消耗的铜耗,正常运行时，转差率很小，转于中磁通的变化频率很低，通常仅13Hz，所以转子铁耗一般可略去不计。因此，从传送到转子的电磁功率中扣除转子铜耗后，可得转换为机械能的总机械功率,功率方程式,转差功率,可
2、见，转速n越低，s越大，转子铜耗越大,功率等于相应的转矩与机械角速度的乘积。,二、转矩关系,电磁转矩既等于总机械功率除以转子的机械角速度，也等于电磁功率除以旋转磁场的同步角速度。,电磁转矩公式,转矩因数,第二节 三相异步电动机的机械特性,一、机械特性的参数表达式,二、固有机械特性,1、固有机械特性曲线,临界转差率 sm 和最大电磁转矩Tm,过载能力-过载倍数,普通电机km=1.62.2，在有特殊要求时也可特殊制造成km=2.22.8。,堵转转矩 和堵转转矩倍数,2、稳定运行问题,当TTL时，加速转矩TJ为正值，电动机加速。当TTL，TJ为负值，电动机减速。当TTL时，TJ=0，转速才能维持不变
3、，电动机处于平衡状态。,转矩与运行的关系,电机在运行时会受到外界因素的扰动(或由于电路的原因使T发生变化，或由于机械的原因使TL发生变化)，破坏了稳态平衡，使转速发生变化。稳定若扰动因素消除后，电动机的转速仍然能恢复到原有的状态。不稳定若扰动因素消除后，电动机的转速不能恢复到原有的状态。,稳定的概念,s sk,随着转速的增加，电磁转矩减少，能保持稳定运行,随着转速的增加，电磁转矩随之增大，不能保持稳定运行,临界转差率sk,稳定运行条件,1、降低定子端电压的人为机械特性,三、人为机械特性,2、转子电路内串联对称电阻时的机械特性,转子串入电阻时最大转矩不变；临界转差率成正比增大。,串的电阻合适时：
4、,四、机械特性的实用公式,实际应用时，三相异步电机的参数不易得到，这样我们用前面的机械特性参数表达式就很不方便。所以,在实际工程中，若利用异步电机产品目录中给出的数据，找出异步电动机的机械特性公式，即便是粗糙些，但也很有用，这就是实用公式。,已知电机的额定功率、额定转速、过载能力,将Tm和sm代入即可得到机械特性方程式。,一、性能指标,第三节 三相异步电动机的工作特性,效率,功率因数,堵转转矩,堵转电流,过载能力,二、工作特性的分析,1、转速特性,异步电动机在额定电压和额定频率下，输出功率变化时转速变化的曲线 称为转速特性。,2、定子电流特性,异步电动机在额定电压和额定频率下，输出功率变化时定
5、子电流的变化曲线 ，称为定子电流特性。,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 ；随着负载的增加，转速降低，转子电流增大，定子电流也随之增大，抵消转子电流产生的磁动势，以保持磁动势的平衡。定子电流几乎随 按正比例增加。,3、功率因数特性,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，接近负载时，功率因数接近于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。,异步电动机在额定电压和额定频率下，输出功率变化
6、时，定子功率因数的变化曲线 ，称为功率因数特性。,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，电磁转矩变化曲线 ，称为电磁转矩特性。,稳定运行时异步电动机的转矩方程为 ，因为输出功率 ，所以 。 当电动机空载时，电磁转矩 。随着负载增加， 增大，由于机械角速度变化不大，电磁转矩 随 的变化近似地为一条直线。,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。,5.5 三相异步电动机参数的测定,二、堵转试验及堵转时参数的确定,堵转试验，也称短路试验，就是使异步电动机转子堵住不转， ， ，则T型等效电路中的附加电阻 。,为了使堵
7、转试验时电动机的堵转电流不致过大，可降低电源电压进行，一般从 开始，然后逐步降低电压。为了避免定子绕组过热，试验应尽快进行。记录端电压、定子堵转电流和功率，并测量定子绕组的电阻。根据记录，绘制电动机的堵转特性 。,第四节 三相异步电动机参数的测定,一、堵转试验,为了使堵转试验时电动机的堵转电流不致过大，可降低电源电压进行，一般从 开始，然后逐步降低电压。为了避免定子绕组过热，试验应尽快进行。记录端电压、定子堵转电流和功率，并测量定子绕组的电阻。根据记录，绘制电动机的堵转特性 。,电机堵转时， ， ，则T型等效电路中的附加电阻 ，等效电路如图所示：,由于 ，可以认为励磁支路开路，则 ，铁耗可忽略
8、不计。此时输出功率和机械损耗为零，全部输入功率都变成定子铜耗与转子铜耗。,二、空载试验,（1）机械损耗和铁耗的分离,由于异步电动机处于空载状态，转子电流很小，转子里的铜损耗可忽略不计。所以这个时候的空载功率全部消耗在定子铜耗、铁耗、机械损耗中，即：,从空载功率中扣除定子铜耗以后，即得铁耗与机械损耗之和：,在上面的损耗中，铁耗是随着定子的端电压变化的，与磁密的平方成正比，近似地看成为与电动机的端电压成正比。而机械损耗与电压无关，只要转速不变，可认为是常数。这样就可以作出 对 的关系曲线。,如图所示,把图中曲线延长与纵坐标轴交于点 ，过 做一水平虚线，把曲线的纵坐标分成两部分。由于机械损耗与转速有关，电动机空载时，转速接近于同步转速，对应的机械损耗是个不变的数值。即可由虚线与横坐标轴之间的部分来表示这个损耗，其余部分当然就是铁损耗了。,（2）励磁参数的确定,空载时，转差率 ，则T型等效电路中的附加电阻 ，则等效电路呈开路状态。根据电路，可得励磁参数：,可从短路（堵转）试验中测出。,
