電機學孫旭明王善明版第15章

15.1三相異步電動機的功率與轉(zhuǎn)矩關系功率平衡關系鐵耗（只考慮定子鐵耗）：定子銅耗：輸入有功功率：功率平衡關系傳遞給轉(zhuǎn)子的電磁功率：電磁功率也可表示為：功率平衡關系電阻上的損耗代表傳遞給電動機轉(zhuǎn)軸上的機械功率：轉(zhuǎn)子繞組的銅耗功率平衡關系電磁功率Pem一定時，轉(zhuǎn)差率s越大，轉(zhuǎn)子銅耗pCu2越大，電機的效率越低。功率平衡關系電機在旋轉(zhuǎn)中，還會產(chǎn)生機械損耗pm（風阻、摩擦損耗等）以及附加損耗pad。輸出功率：通常認為：功率平衡關系功率流程圖轉(zhuǎn)矩平衡關系機械功率等于作用在旋轉(zhuǎn)體上的轉(zhuǎn)矩與機械角速度的乘積：電磁轉(zhuǎn)矩T

等于轉(zhuǎn)軸的輸出轉(zhuǎn)矩T2與空載轉(zhuǎn)矩T0（機械損耗和附加損耗轉(zhuǎn)矩）之和。15.2三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性是指在定子電壓、頻率和參數(shù)固定的條件下，電磁轉(zhuǎn)矩T

與轉(zhuǎn)速n

或轉(zhuǎn)差率s

之間的函數(shù)關系T＝f(n)或T＝f(s)

。用曲線表示時，常以轉(zhuǎn)速n

或轉(zhuǎn)差率s

為縱坐標，以電磁轉(zhuǎn)矩T

為橫坐標，簡稱

T-s曲線。電磁轉(zhuǎn)矩的一般表達式電磁轉(zhuǎn)矩T

既等于機械功率Pm除以轉(zhuǎn)子機械角速度

，也等于電磁功率Pem除以同步機械角速度

1

。電磁轉(zhuǎn)矩的一般表達式電磁轉(zhuǎn)矩T與每極磁通量

m、轉(zhuǎn)子電流、I2、轉(zhuǎn)子功率因數(shù)cos

2的乘積成正比。即：T與

m和轉(zhuǎn)子電流的有功分量的乘積成正比。機械特性的參數(shù)表達式定量分析電磁轉(zhuǎn)矩T

與轉(zhuǎn)差率s

的關系。機械特性的參數(shù)表達式電磁轉(zhuǎn)矩T

與轉(zhuǎn)差率s

的關系

電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率s（或轉(zhuǎn)速n）之間不是線性關系。當定子相電壓U1和頻率f1一定時，電機參數(shù)可視為常數(shù)，電磁轉(zhuǎn)矩T僅和轉(zhuǎn)差率

s

有關。固有機械特性固有機械特性：電壓、頻率均為額定值不變，定、轉(zhuǎn)子回路不串任何電路元件時的機械特性（T-s曲線）。固有機械特性固有機械特性電動機狀態(tài)發(fā)電機狀態(tài)電制動狀態(tài)固有機械特性C點：額定運行點B點：最大轉(zhuǎn)矩點A點：堵轉(zhuǎn)點（最初起動點）

固有機械特性的關鍵點額定電磁轉(zhuǎn)矩TN：額定運行時的電磁轉(zhuǎn)矩。固有機械特性額定運行點C（T2N≠TN）額定輸出轉(zhuǎn)矩T2N：（kW）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩Ts：在額定電壓和額定頻率下堵轉(zhuǎn)時（s＝1）的電磁轉(zhuǎn)矩。固有機械特性堵轉(zhuǎn)點A堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)kst

：堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩Ts與額定轉(zhuǎn)矩TN之比。反映電動機帶負載起動的能力。堵轉(zhuǎn)電流

Is，堵轉(zhuǎn)電流倍數(shù)ksi固有機械特性堵轉(zhuǎn)點ATs與電壓U1的平方成正比。漏電抗增大，Ts減小。最大轉(zhuǎn)矩Tm：在額定電壓和額定頻率下穩(wěn)態(tài)運行時能產(chǎn)生的最大異步電磁轉(zhuǎn)矩。固有機械特性最大轉(zhuǎn)矩點B過載能力km：最大轉(zhuǎn)矩Tm與額定轉(zhuǎn)矩TN之比。反映電動機的短時過載能力。固有機械特性最大轉(zhuǎn)矩點B臨界轉(zhuǎn)差率sm：產(chǎn)生最大電磁轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)差率。令，得：正、負號分別對應為電動機、發(fā)電機狀態(tài)。固有機械特性最大轉(zhuǎn)矩點B忽略定子電阻R1，c≈1時：最大轉(zhuǎn)矩Tm與電壓U1的平方成正比。Tm近似與定、轉(zhuǎn)子漏電抗之和成反比。Tm與轉(zhuǎn)子電阻R2無關。臨界轉(zhuǎn)差率sm與R2成正比，與定、轉(zhuǎn)子漏電抗之和成反比，與電壓U1無關。人為機械特性人為機械特性：在外施電壓或頻率不是額定值，或定、轉(zhuǎn)子回路串入電路元件時的機械特性。n1與U1無關；sm與U1無關；電磁轉(zhuǎn)矩T與U1的平方成正比。改變定子端電壓的人為機械特性降低定子電壓U1，其他量不變時的機械特性。人為機械特性轉(zhuǎn)子串接電阻的人為機械特性n1與U1無關；sm與轉(zhuǎn)子回路電阻成正比；Tm與轉(zhuǎn)子回路電阻無關。三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子回路串接對稱電阻。Rs2

>

Rs1轉(zhuǎn)子回路串接適當?shù)碾娮杩梢栽龃蠖罗D(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。機械特性穩(wěn)定運行問題電動機能穩(wěn)定運行電動機不能穩(wěn)定運行1——電動機2——負載15.3三相異步電動機的工作特性異步電動機的性能指標

主要有效率、功率因數(shù)、過載能力、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和堵轉(zhuǎn)電流倍數(shù)。工作特性電動機定子繞組加額定頻率的額定電壓時，轉(zhuǎn)速n、電磁轉(zhuǎn)矩T、定子電流I1、定子功率因數(shù)cos

1、效率

與輸出功率P2之間的關系。工作特性可通過負載試驗直接測得，也可利用等效電路計算得到。三相異步電動機的工作特性空載時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n接近于同步轉(zhuǎn)速n1。隨著負載增加，n降低，轉(zhuǎn)差率s

增大，轉(zhuǎn)子電動勢和電流增大，使電磁轉(zhuǎn)矩T增大，與負載轉(zhuǎn)矩平衡。轉(zhuǎn)速調(diào)整特性三相異步電動機的工作特性電磁轉(zhuǎn)矩T

隨輸出功率P2近似線性變化。電磁轉(zhuǎn)矩特性三相異步電動機的工作特性空載時，轉(zhuǎn)子電流接近于零，定子電流為勵磁電流I0。隨著負載增加，n降低，s增大，轉(zhuǎn)子電動勢和電流增大，定子電流I1也增大。定子電流特性三相異步電動機的工作特性空載時，定子功率因數(shù)cos

1很低。隨著負載增加，定子有功電流增大，cos

1提高，且在額定負載附近達到最大值。負載進一步增加時，cos

1開始降低。功率因數(shù)特性三相異步電動機的工作特性當不變損耗等于可變損耗時，效率最高。一般在75%額定負載附近。不變損耗：pFe，pm可變損耗：pCu1，pCu2效率特性15.4三相異步電動機參數(shù)的測定通過空載和堵轉(zhuǎn)試驗，測量T型等效電路中的6個參數(shù)：堵轉(zhuǎn)試驗轉(zhuǎn)子繞組短路，轉(zhuǎn)子卡住，定子繞組加低電壓。調(diào)節(jié)定子電壓，一般可從0.4UN開始逐漸降低，到定子電流接近額定值為止。測量定子線電壓Uk、定子線電流Ik

、定子輸入功率Pk

，測量定子繞組電阻R1

。堵轉(zhuǎn)時，定子電壓Uk很低，鐵耗pFe可忽略。則定子輸入功率Pk都消耗在定、轉(zhuǎn)子電阻上。堵轉(zhuǎn)試驗通過堵轉(zhuǎn)試驗，可得到定、轉(zhuǎn)子電阻和漏電抗。（Uk

、Ik

為相電壓、相電流）空載試驗電動機空載運行，定子加額定頻率的電壓。定子電壓由1.1～1.3倍的額定電壓開始逐漸降低，直到轉(zhuǎn)速發(fā)生明顯變化。測量定子繞組線電壓U0

、定子線電流I0

、定子輸入功率P0

。試驗結(jié)束后應立即測量繞組電阻。

空載運行時，轉(zhuǎn)子電流I2很小，銅耗pCu2可忽略。則定子輸入功率P0消耗在空載定子銅耗pCu10、鐵耗pFe、機械損耗pm和空載附加損耗pad0上?？蛰d試驗需要將pFe與pm分離