【正文】 的相量圖如圖所示 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第四章 三相異步電動(dòng)機(jī) 47三相異步電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩 ? 一．功率平衡方程式 ? 三相異步電機(jī)以轉(zhuǎn)速ｎ穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，定子繞組從電源輸入的電功率 為 ? 從等效電路可以看出， 的一小部分消耗于定子繞組銅損耗 ? 有一部分消耗于定子鐵芯的鐵損耗 ? 余下的大部分功率通過氣隙旋轉(zhuǎn)磁場，利用電磁感應(yīng)作用由定子傳給轉(zhuǎn)子的全部功率，稱為電磁功率 ?c o s3 111 IUP ?1211 3 rIp cu ?1P1PmmFe rIp 23?emPFecuem PPPP ??? 11電機(jī)與拖動(dòng)教案 第四章 三相異步電動(dòng)機(jī) 等于轉(zhuǎn)子回路全部電阻上的損耗 ? 也可表示為 ? 轉(zhuǎn)子繞組的銅損耗 ? 又稱轉(zhuǎn)差功率 ? 轉(zhuǎn)子鐵損耗由于 很低，可以忽略不計(jì)。為此，電磁功率 減去轉(zhuǎn)子銅損耗 ，剩下的轉(zhuǎn)化為總機(jī)械功率 ，即 emP)1(33 39。239。2239。239。2239。2 rS SrISrIP em ????2222239。239。2 c o sc o s3 ?? IEmIEP em ??emcu SPrIP ?? 39。2239。22 32femP 2CuPmecpemCuemm e c PSPPP )1( ????電機(jī)與拖動(dòng)教案 第四章 三相異步電動(dòng)機(jī) ? 總機(jī)械功率使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生軸承摩擦和風(fēng)阻損耗等機(jī)械損耗，另外，還有一些附加損耗，一般把 稱為電動(dòng)機(jī)的空載損耗 ， 中扣除 即為軸上輸出的功率 ? 以上功率關(guān)系可用功率流程圖表示，由以上公式或功率流程圖可得電動(dòng)機(jī)總的功率平衡方程式 ?? PPmec0P mecP 0P02 )( PPPPPP m e cm e cm e c ????? ?)( 21112 ????????? ? PPPPPPPPP m e cCuFeCu電機(jī)與拖動(dòng)教案 第四章 三相異步電動(dòng)機(jī) 異步電動(dòng)機(jī)功率流程圖 電機(jī)與拖動(dòng)教案 第四章 三相異步電動(dòng)機(jī) 二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式 ? 將功率關(guān)系式 ? 的兩邊同時(shí)除以轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度 ，則得到轉(zhuǎn)矩平衡方程式 ? 即 ? 式中 = — 電動(dòng)機(jī)軸上的輸出功率 ? — 對(duì)應(yīng)于機(jī)械損耗和附加損耗的轉(zhuǎn)矩，稱為空載轉(zhuǎn)矩 ? — 對(duì)應(yīng)總機(jī)械功率的轉(zhuǎn)矩，稱為電磁轉(zhuǎn)矩 ? 可見，電磁轉(zhuǎn)矩Ｔ等于總機(jī)械功率 除以轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度，也等于電磁功率 除以同步機(jī)械角速度，前者是從轉(zhuǎn)子本身產(chǎn)生機(jī)械功率導(dǎo)出的，而后者是從旋轉(zhuǎn)磁場做功的這一概念得出的。 02 PPPm e c ???????? 02PPPm ec02 TTT ??2T ?2P?? 00 pT?? mecTTmecPemP電機(jī)與拖動(dòng)教案 第四章 三相異步電動(dòng)機(jī) 三．電磁轉(zhuǎn)矩公式 ? 式中 稱為轉(zhuǎn)矩常數(shù)。 ? 可見，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式與直流電機(jī)的極為相似。 2 111 wMJkNpmC ?239。2239。21111239。211110239。239。210222239。2239。2100c o sc o s)2(2c o s)2(260c o s602c o s)1(????????????ICIkNpmpfIkNfmppnIEmnIEmSrImPTmMJmwmwemem?????????電機(jī)與拖動(dòng)教案 第四章 三相異步電動(dòng)機(jī) 四、工作特性及其測取方法 ? 異步電機(jī)的工作特性是指在額定電壓和額定頻率下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 、定子電流 、功率因數(shù) 、電磁轉(zhuǎn)矩 、效率 與輸出功率 的關(guān)系。 ? 工作特性可以通過電動(dòng)機(jī)直接加負(fù)載試驗(yàn)測得，或者利用等效電路計(jì)算而得，圖 5－９為三相異步電機(jī)的工作特性曲線，下面分別加以說明。 n 1I1?COS emT ?2P電機(jī)與拖動(dòng)教案 第四章 三相異步電動(dòng)機(jī) 異步電動(dòng)機(jī)的工作特性 1.. ITn2Pn?1c o s ?1IT1c o s ?? 、電機(jī)與拖動(dòng)教案 第四章 三相異步電動(dòng)機(jī) (一 )．轉(zhuǎn)速特性 ? 因?yàn)? ，電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，轉(zhuǎn)速ｎ接近同步轉(zhuǎn)速 ，Ｓ很小，隨著負(fù)載的增加，轉(zhuǎn)速ｎ略有下降，Ｓ略微上升，使轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì) 增大，轉(zhuǎn)子電流 增大，以產(chǎn)生更大的電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡，所以，隨著輸出功率的增大，轉(zhuǎn)速特性是一條稍微下降的曲線，一般異步電動(dòng)機(jī)額度負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率為１．５～５．０％，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速為 。 0)1( nSn ??0n22 SEE S ? sI20)~9 8 ( n)( 2Pfn ?電機(jī)與拖動(dòng)教案 第四章 三相異步電動(dòng)機(jī) 二．定子電流特性 ? 定子電流 ,空載時(shí)，轉(zhuǎn)子電流 ，定子電流幾乎全部是勵(lì)磁電流 ，隨著負(fù)載加大，轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)子電流 增大，相應(yīng) 必增大，定子電流近似隨 按比例增加，如圖 5－９所示。 )( 21 PfI ?)( * 239。**1 III m ???0*39。2 ?I*mI39。2I1I2P電機(jī)與拖動(dòng)教案 第四章 三相異步電動(dòng)機(jī) 三：功率因數(shù)特性 ? 異步電動(dòng)機(jī)對(duì)電源來說是個(gè)感性負(fù)載，功率因數(shù)總是滯后的，運(yùn)行時(shí)必須從電網(wǎng)吸取感性無功功率。空載時(shí)，定子電流幾乎全部是無功的磁化電流，所以 很低，約為０．１～０．２。隨著負(fù)載的增加，轉(zhuǎn)子電流中的有功分量增加，定子中的有功分量隨之增加，使功率因數(shù)提高，在接近額定負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)達(dá)到最高，負(fù)載再增大時(shí)，由于轉(zhuǎn)速ｎ下降明顯，Ｓ值變得較大，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角 變大，使 和 又開 始下降。 )(c o s 21 Pf???cos2212 rSXtg ???2cos? 1cos?電機(jī)與拖動(dòng)教案 第四章 三相異步電動(dòng)機(jī) 四．電磁轉(zhuǎn)矩特性 ? 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，異步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 ? 由于負(fù)載不超過額定值時(shí)，轉(zhuǎn)速ｎ和機(jī)械角速度 變化很小，而空載轉(zhuǎn)矩 又近似不變，所以 隨 的增大而增大，近似直線關(guān)系。 ????? 2020PTTTTem)( 2PfTem ?? 0TemT 2P電機(jī)與拖動(dòng)教案 第四章 三相異步電動(dòng)機(jī) 五． 效率特性 ? 異步電動(dòng)機(jī)的效率為 ? 異步電動(dòng)機(jī)的損耗也可分為不變損耗和可變損耗兩部分。電動(dòng)機(jī)從空載到滿載運(yùn)行，由于主磁通和轉(zhuǎn)速變化很小，鐵耗和機(jī)械損耗近似不變，稱為不變損耗。而定、轉(zhuǎn)子銅耗和附加損耗是隨負(fù)載而變化的，稱為可變損耗。空載時(shí)， ,隨著 增加，可變損耗增加很慢， 上升很快，直到當(dāng)可變損耗等于不變損耗時(shí)，效率最高。若負(fù)載繼續(xù)增大，銅損耗增加很快，效率反而下降。對(duì)中小型異步電動(dòng)機(jī)，最高效率大約出現(xiàn)在 時(shí)，電動(dòng)機(jī)越大，效率越高，一般為 74~94%之間。 ?????? PPPPP212 1?)( 2Pf??0,02 ?? ?P 2P ?電機(jī)與拖動(dòng)教案 第四章 三相異步電動(dòng)機(jī) 三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系 ? 電磁轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)差率 S都是異步電機(jī)重要的物理量，它們兩者之間的關(guān)系對(duì)分析電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行很重要，也是我們后面要研究的轉(zhuǎn)速 n與電磁轉(zhuǎn)矩 關(guān)系曲線（機(jī)械特性）的基礎(chǔ)。 emTemT電機(jī)與拖動(dòng)教案 第四章 三相異步電動(dòng)機(jī) ? 已知 ? 由近似等效電路可得 ? 代入 公式，得 SrImTem39。239。2101??239。21239。21139。2)()( XXSrrUI????239。21239。2139。22101)()( XXSrrSrUmTem?????emT電機(jī)與拖動(dòng)教案 第四章 三相異步電動(dòng)機(jī) 異步電機(jī)的 — Ｓ的曲線 emT電機(jī)與拖動(dòng)教案 第四章 三相異步電動(dòng)機(jī) ? 時(shí)，轉(zhuǎn)矩具有最大值 和 的公式可由求極值的方法求得：即使 ，可得 ? 稱為臨界轉(zhuǎn)差率。 ? 代入 公式可得最大轉(zhuǎn)矩 ? 式中“ +”對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，“－”對(duì)應(yīng)于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。 mSS ? ,emMT mSemMT0?dSdT em239。212139。2)( XXrrSm ????emT emMT])([2 239。212112101XXrrUmTe m M ???????電機(jī)與拖動(dòng)教案 第四章 三相異步電動(dòng)機(jī) ? 由于 ，忽略 可得近似公式 ? 由此可得以下結(jié)論： ? （ 1） 參數(shù)和頻率不變時(shí)， 與 成正比，而 與 無關(guān)； ? （ 2） 電壓和頻率不變時(shí)， 與 均近似與 成反比； ? （ 3） 與 之值無關(guān)，而 則與 成反比。 )( 39。211 XXr ??? 1r)(2 39。21021139。2139。2XXUmTXXrSe m Mm???????emMT 2U mS1UmS emMT 39。21 XX ?emMT 39。2r mS 39。2