三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性和參數(shù)測(cè)定

第8章三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性和參數(shù)測(cè)定

原理簡(jiǎn)述、基本方程式和等效電路圖42異步電動(dòng)機(jī)的圖42異步電動(dòng)機(jī)的T型等效電路異步電機(jī)定子繞組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，以轉(zhuǎn)差速度切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電勢(shì)，產(chǎn)生電流，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的電流與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩， 使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速'與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 ；相等時(shí)，定、轉(zhuǎn)子之間沒有相對(duì)切割，轉(zhuǎn)子中就沒有電流，也就不能產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。因此轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一定要異于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速， 故稱異步電機(jī)。由于異步而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱為異步轉(zhuǎn)矩。當(dāng) 衛(wèi)”時(shí)，為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行；’’：時(shí)為發(fā)電機(jī)運(yùn)行；當(dāng)1.即轉(zhuǎn)子逆著磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，它是制動(dòng)運(yùn)行。異步電機(jī)絕大多數(shù)都是作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。 其轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)差率）曲線，如圖8-1所示。由《電機(jī)學(xué)》中可知，將轉(zhuǎn)子邊的量經(jīng)過頻率折算和繞組折算， 可得到異步電機(jī)的基本方程式為：(8-D也"方】+￡（&+」兀）啟二於+畑>(8-D￡L=+W式中轉(zhuǎn)差率 ’W式中轉(zhuǎn)差率 ’1是異步電機(jī)的重要運(yùn)行參數(shù),—為折算到定子一邊的轉(zhuǎn)子參數(shù)，也就是從定子上測(cè)得轉(zhuǎn)子方面的數(shù)值。由方程式可以畫岀相應(yīng)的等效電路，如圖 由方程式可以畫岀相應(yīng)的等效電路，如圖 8-2所示。大小，使定子端電壓從空載電流和空載功率，如圖8-3所示。逐步下降到左右，每次記錄電動(dòng)機(jī)的端電壓 -.>J大小，使定子端電壓從空載電流和空載功率，如圖8-3所示。逐步下降到左右，每次記錄電動(dòng)機(jī)的端電壓 -.>J-，即可得到異步電動(dòng)機(jī)的空載特性圖8-3 空載特性圖8-4 鐵耗和機(jī)械耗分離當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)， 〔「I,一一I。附加電阻=J 。圖8-2中轉(zhuǎn)子回路相當(dāng)n1 =o開路；當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)，『-I,.'一，附加電阻： ，圖8-2轉(zhuǎn)子回路相當(dāng)短路，這就和變壓器完全相同。因此異步電機(jī)也可以通過空載實(shí)驗(yàn)和堵轉(zhuǎn)（短路） 實(shí)驗(yàn)來求出異步電機(jī)的等效電路中的各參數(shù)。、空載實(shí)驗(yàn)由空載實(shí)驗(yàn)可以求得勵(lì)磁參數(shù)-:」:,以及鐵耗「匕和機(jī)械損耗上。實(shí)驗(yàn)是在轉(zhuǎn)子軸上不帶任何機(jī)械負(fù)載，轉(zhuǎn)速"需"1,電源頻率= 的情況下進(jìn)行的。用調(diào)壓器改變?cè)囼?yàn)電壓不帶任何機(jī)械負(fù)載，轉(zhuǎn)速空載時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸入功率全部消耗在定子銅耗、 鐵耗和轉(zhuǎn)子的機(jī)械損耗上。 所以從空載功率中減去定子銅耗，即得鐵耗和機(jī)械耗之和 「，即式中g(shù)二始-引規(guī)=p式中g(shù)二始-引規(guī)=p羽+Pn為定子繞組每相電阻值，可直接用雙臂電橋測(cè)得。機(jī)械損耗僅與轉(zhuǎn)速有關(guān)而與端電壓無關(guān)，因此在轉(zhuǎn)速變化不大時(shí)，可以認(rèn)為是常數(shù)。II與端電壓的平II與端電壓的平方值7'1\~ '''j的曲線接近直線，如圖 8-4所示，把曲線延長(zhǎng)與縱坐標(biāo)交于K點(diǎn)，由K點(diǎn)作平行于橫坐標(biāo)的直線，此直線以下就表示與端點(diǎn)電壓無關(guān)的機(jī)械損耗 二，，直線以上的部分即為不同電壓的鐵耗。由曲線「-由曲線「-/ 和丄. '上查得額定電壓時(shí)的和-一，可知定子空載阻抗空載電抗(8-3)定子空載阻抗空載電抗(8-3)式中-.1 J式中-.1 J-.i二+…）；其中可由堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)確定，則勵(lì)磁電抗為L(zhǎng)4)三、堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)異步電動(dòng)機(jī)從堵轉(zhuǎn)（短路）試驗(yàn)可以求出等效電路中的 ’廠’」和調(diào)節(jié)試驗(yàn)電壓，使，然后逐步減小電壓，每次記錄端電壓調(diào)節(jié)試驗(yàn)電壓，使，然后逐步減小電壓，每次記錄端電壓功率I：，即可得短路特性irKE）曲線，如圖8-5所示。uu圖8-5圖8-5短路特性圖8-6 對(duì)數(shù)座標(biāo)下的短路特性由于堵轉(zhuǎn)時(shí)漏抗二I隨漏磁路飽和程度的增加而減小， -匸與I：不是直線關(guān)系，而是指數(shù)關(guān)系。對(duì)中型和小型電機(jī)，I一"1 ，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩'、：。因此，如果在低于額定電壓下進(jìn)行堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)，為了準(zhǔn)確地求得額定電壓時(shí)的堵轉(zhuǎn)電流、 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，須作雙對(duì)數(shù)堵轉(zhuǎn)曲線，向上推至額定電壓時(shí)求得。如圖 8-6。根據(jù)堵轉(zhuǎn)特性曲線，可查得對(duì)應(yīng)于的「匸，求岀堵轉(zhuǎn)阻抗'匚、電阻根據(jù)堵轉(zhuǎn)特性曲線，可查得對(duì)應(yīng)于的「匸，求岀堵轉(zhuǎn)阻抗'匚、電阻I和電抗’，公式如下(8-5)(8-5)此時(shí)，由于定子電壓較低，磁通較小，所以鐵耗可以忽略，即—此時(shí)，由于定子電壓較低，磁通較小，所以鐵耗可以忽略，即—^=0中的附加電阻一”，可以看岀：兒"-，且短路時(shí)等效電路兀（媽+應(yīng)）

均+兒仁+吒）兀（媽+應(yīng)）

均+兒仁+吒）(8-6)從上式中解岀七和‘七，得:X：從上式中解岀七和‘七，得:X：+（耳+崔』當(dāng)+〔耳+甌）二(8-7)進(jìn)一步假設(shè)''I二進(jìn)一步假設(shè)''I二■「，并利用托二兀+人二氏+兀，上式又可寫為:Rx=A+R；血-心二臨-蠱』由（8-8）第二式可知： 贏 吧+乳 ，把此式代入（8-8）第一式可解得:(8-9)還可證明:(8-10)式中:(8-10)式中:對(duì)于大、中型異步電動(dòng)機(jī)，由于Jj.''二匾，等效電路中的勵(lì)磁支路可近似認(rèn)為無窮大,在堵轉(zhuǎn)時(shí)的等效電路可簡(jiǎn)化為圖 8-7所示，這樣可用下列簡(jiǎn)化公式來確定圖8-7 堵轉(zhuǎn)時(shí)的等效電路對(duì)于大、中型異步電動(dòng)機(jī)，用以上簡(jiǎn)化后求得的參數(shù)作岀等效電路與實(shí)際情況相差不大。在正常工作情況下，定、轉(zhuǎn)子漏電抗處于不飽和狀態(tài)，為一常數(shù)。但當(dāng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)（即起動(dòng)情況）定、轉(zhuǎn)子電流比額定電流大 （5?7）倍，漏磁路飽和，漏電抗比正常工作時(shí)小 （15?30）%左右，所以電機(jī)從起動(dòng)到正常工作狀態(tài)漏磁路飽和情況不同， 漏電抗不是一個(gè)常數(shù)。 為了計(jì)算上力求準(zhǔn)確，堵轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)分別測(cè)取円、厶二（2規(guī)和恥厶時(shí)的堵轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，以便計(jì)算工作特性時(shí)用亠_求得不飽和漏電抗,計(jì)算起動(dòng)特性時(shí),工作特性時(shí)用亠_求得不飽和漏電抗,計(jì)算起動(dòng)特性時(shí),計(jì)算最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，采用 4=（2^3）4時(shí)的漏電抗值。因?yàn)樽畲筠D(zhuǎn)矩時(shí) '_5，定子電流等效電路沒有考慮各種飽和情況引起電抗的變化，計(jì)算時(shí)要注意修正。異步電動(dòng)機(jī)在工廠的出廠試驗(yàn)中， 必須每臺(tái)進(jìn)行空載和堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)?？蛰d試驗(yàn)時(shí)，可以從空載電流和空載損耗中檢查定子繞組、磁路、氣隙、裝配等方面的質(zhì)量問題。堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，一般將堵轉(zhuǎn)電流調(diào)到額定電流，從堵轉(zhuǎn)電壓、堵轉(zhuǎn)功率中檢查鼠籠轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)參數(shù)，若進(jìn)一步求出 可以檢查鼠籠轉(zhuǎn)子鑄鋁質(zhì)量的情況。四、直接法求取工作特性在額定電壓和額定頻率下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（或轉(zhuǎn)差率）、電磁轉(zhuǎn)矩、定子電流、功率因數(shù)、效率與輸出功率的關(guān)系' 稱為異步電動(dòng)機(jī)的工作特性，它是考核電動(dòng)機(jī)性能的重要指標(biāo)。直接法求取工作特性是指在電源電壓的條件下，直接給轉(zhuǎn)子軸上加負(fù)載進(jìn)行的。當(dāng)改變電動(dòng)機(jī)的負(fù)載時(shí)，分別記錄此算出輸出功率、功率因數(shù)、效率等得到工作特性。、頻率核電動(dòng)機(jī)性能的重要指標(biāo)。直接法求取工作特性是指在電源電壓的條件下，直接給轉(zhuǎn)子軸上加負(fù)載進(jìn)行的。當(dāng)改變電動(dòng)機(jī)的負(fù)載時(shí)，分別記錄此算出輸出功率、功率因數(shù)、效率等得到工作特性。、頻率五、損耗分析法計(jì)算電動(dòng)機(jī)的效率直接負(fù)載法適合于中小型電機(jī)，對(duì)大容量異步電動(dòng)機(jī)， 由于設(shè)備所限，直接加負(fù)載有一定困難，因此在參數(shù)和機(jī)械耗已知的情況下（根據(jù)空載、堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)或設(shè)計(jì)值）、給定轉(zhuǎn)差率 ，根據(jù)型等效電路，即可算出定、轉(zhuǎn)子電流和勵(lì)磁電流及各種功率損耗，進(jìn)而算出輸出功率和電動(dòng)機(jī)的效率?？倱p耗有：= （弘⑵式中■上'為鐵耗;為機(jī)械耗，由空載試驗(yàn)中分析得岀，兩者為基本不變的損耗

式中■上'為鐵耗;為機(jī)械耗，由空載試驗(yàn)中分析得岀，兩者為基本不變的損耗