【正文】 工作特性反映了異步電動(dòng)機(jī)在額定電 壓、額定頻率時(shí)的使用性能 。通過(guò)頻率和繞 組折算，可得到反映實(shí)際運(yùn)行電動(dòng)機(jī)各量關(guān) 系的等值電路，等值電路中的各種參數(shù)可通 過(guò)空載和短路試驗(yàn)測(cè)取。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出短路特性 Ik=?(Uk)、Pk=?(Uk) 。堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)可測(cè)得短路參數(shù)（ rk、 xk、 zk）、定轉(zhuǎn)子銅損。 ???? rs s1?????????????221010mmmmmxrzrrrxxx三相異步電動(dòng)機(jī)的 P0’=f(U12)曲線 三相異步電動(dòng)機(jī)短路特性 （ 2）短路試驗(yàn) ? 短路試驗(yàn)是在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子堵住不轉(zhuǎn)動(dòng)的條件下進(jìn)行的，故又稱堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)。 一般可近似認(rèn)為： FeadFemCu pppppP ????? 10說(shuō)明 3 ? 根據(jù)電壓 U1=U1N時(shí)，測(cè)得的空載試驗(yàn)數(shù)據(jù) P0和 I0可計(jì)算參數(shù)： ? 式中 U1N、 I0分別為額定相電壓和相電流； P0為測(cè)得的三相功率； P0、 I0應(yīng)取額定電壓所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。 為了從 P0′中分離機(jī)械損耗pm， 作 P0′=?(U12)曲線 ， 將圖中的曲線延長(zhǎng)與縱坐標(biāo)軸相交與 0′點(diǎn) ， 再通過(guò) 0′點(diǎn)作與橫坐標(biāo)軸的水平虛線 ， 將與電壓無(wú)關(guān)的機(jī)械損耗 pm從 P0′中分離 ， 虛線之上是 pFe+pad， 虛線之下是 pm。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出 P0=?(U1)和 I0=?(U1)曲線 三相異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)接線圖 三相異步電動(dòng)機(jī)空載特性 說(shuō)明 1 ? 由于電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，轉(zhuǎn)速 n≈n1，轉(zhuǎn)子電流 I2≈0，轉(zhuǎn)子銅損 pCu≈0，可忽略轉(zhuǎn)子銅損，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的空載損耗為： ? 在輸入功率 P0中扣除定子銅損后，剩下的功率為P0′，則有： ? 式中有三部分：鐵損、機(jī)械損耗和附加損耗，其中機(jī)械損耗 pm只與轉(zhuǎn)速大小有關(guān)，而與電壓 U1大小無(wú)關(guān)。 空載實(shí)驗(yàn) 試驗(yàn)時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)定子通過(guò)調(diào)壓器接三相交 流電源，轉(zhuǎn)子軸上不帶負(fù)載，加額定電壓使電動(dòng)機(jī) 運(yùn)行在空載狀態(tài)，穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后，電動(dòng)機(jī)的 機(jī)械損耗達(dá)到穩(wěn)定值，然后調(diào)節(jié)調(diào)壓器使定子電壓 從 (~)UN開始，逐漸下調(diào)直至電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有明 顯變化為止，同時(shí)測(cè)取電動(dòng)機(jī)的相電壓 U空載電 流 I0、空載功率 P0和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n，接線圖是用二功 率法測(cè)取功率所以兩功率表 P P2的讀數(shù)之和為空 載功率，即有 P0= P1+ P2。 說(shuō)明 ： 對(duì)中、小型異步電動(dòng)機(jī)，工作特性可用 直接負(fù)載法測(cè)出，對(duì)大容量異步電動(dòng)機(jī)由于 受設(shè)備等因數(shù)的限制，工作特性的取得可通 過(guò)空載、短路實(shí)驗(yàn)測(cè)出電動(dòng)機(jī)參數(shù)，再利用 等值電路計(jì)算求得。與變壓器相似，當(dāng) 不變損耗與可變損耗相等時(shí)，效率為最高。 T2=?(P2) 定性分析： 異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩 T2=0，當(dāng)負(fù)載 P2增大，由于轉(zhuǎn)速變化 不大， P2∝ T2→ 輸出轉(zhuǎn)矩隨著 P2增大 而增大，輸出轉(zhuǎn)矩特性 T2=?(P2)如圖 曲線 4所示為一條過(guò)原點(diǎn)的近似直線 的曲線。 cosφ1=?(P2) 定性分析： 異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，由于空載電流中主要 是無(wú)功電流分量，此時(shí)的功率因數(shù)很低， cosφ1=cosφ0≈，當(dāng)隨著負(fù)載 P2增大 → 定子電流 I1有功電流分量增大 → 功率因數(shù)提高， 直至 P2=PN，功率因數(shù)達(dá)最高 cosφ1=cosφ1max； 當(dāng)負(fù)載 P2PN繼續(xù)增大 → 轉(zhuǎn)差率 s增大 → 轉(zhuǎn)子感 應(yīng)電勢(shì)與電流的相位角 φ2增大 → 定子功率因數(shù) cosφ1開始減小。 I1=?(P2) 定性分析： 異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，轉(zhuǎn)速 n≈n1，轉(zhuǎn) 差率 s≈0，轉(zhuǎn)子電流 I2ˊ≈0， I1≈I0較 小，當(dāng)隨著負(fù)載 P2增大 → 轉(zhuǎn) n下降 → 轉(zhuǎn)子 電流 I2ˊ增大 → 定子電流 I1增大以補(bǔ)償轉(zhuǎn) 子電流所產(chǎn)生磁勢(shì)的影響，維持磁勢(shì)平 衡。 曲線 三相異步電動(dòng)機(jī)工作性 n=?(P2) 定性分析： 異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，轉(zhuǎn)速 n≈n1 當(dāng)隨著負(fù)載 P2增大 → 轉(zhuǎn)速 n略降 → 轉(zhuǎn) 子感應(yīng)電勢(shì) E2s增大 → 轉(zhuǎn)子電流 I2s增大 → 電磁轉(zhuǎn)矩增大以平衡負(fù)載轉(zhuǎn)矩。而在交流電機(jī)中每相繞組中電流相位應(yīng)是相同的，所以可認(rèn)為每根導(dǎo)條就構(gòu)成一相，鼠籠轉(zhuǎn)子相數(shù)與轉(zhuǎn)子槽數(shù)相等，即有： 223 6 0Zp ????22 Zm ?鼠籠式轉(zhuǎn)子每相繞組匝數(shù) ? 每相繞組匝數(shù)為： ? 每相只有一根導(dǎo)條，不存在短距和分布問(wèn)題，所以繞組系數(shù)為： 212 ?N11 ?wk本次課程教學(xué)要求： ? ? 工作特性，它能反映異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行 情況，是合理選擇、使用電動(dòng)機(jī)的依據(jù)。 (2)鼠籠式轉(zhuǎn)子的相數(shù) ? 鼠籠式轉(zhuǎn)子每槽安放一根導(dǎo)條，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條數(shù)與轉(zhuǎn)子槽數(shù) Z2相等。為了分析問(wèn)題方便，設(shè)轉(zhuǎn)子漏阻抗 x2s為零，則轉(zhuǎn)子電流 i2s與電勢(shì) e2s同相位，電流瞬時(shí)值在空間也按正弦規(guī)律分布，轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁勢(shì)的極對(duì)數(shù)必然與定子相同，即 p1=p2。 ?思考題： P179 523 ?作業(yè)： P179 52 527 (自學(xué) ) ? (1)鼠籠式轉(zhuǎn)子的極數(shù) ? 設(shè)氣隙磁場(chǎng)以轉(zhuǎn)速 n1旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為 n，轉(zhuǎn)向與 n1相同，則氣隙磁場(chǎng)切割鼠籠轉(zhuǎn)子的相對(duì)速度為 Δn=n1n，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中就會(huì)有感應(yīng)電勢(shì) e2s產(chǎn)生，其大小與切割它的氣隙磁通密度 bδ成正比，氣隙磁通密度 bδ沿圓周按正弦規(guī)律分布如圖所示。 ?????????????????????????????????????nppnppppTnPnPPTnPnPnPPsPsPTadmadmadmmememememm602602602)1()1(022221111???602 11n???課后復(fù)習(xí)要點(diǎn)： ?自學(xué)鼠籠式轉(zhuǎn)子的極數(shù)和相數(shù) P169~170 ?電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系 、 基本方程式 、等值電路和相量圖； ?繞組折算和頻率折算方法； ?電動(dòng)機(jī)功率與轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系 。 功率流程圖 異步機(jī)功率流程圖 三相異步電動(dòng)機(jī)的效率 三相異步電動(dòng)機(jī)的效率為： 異步電動(dòng)機(jī)的總損耗： %100)1(%100%10021112????????????pPpPpPPP?admCuFeCu pppppp ?????? 21(2)轉(zhuǎn)矩平衡方程式 電磁轉(zhuǎn)矩 T為總機(jī)械功率 Pm除以轉(zhuǎn)子機(jī)械角速 度 Ω，所以有： 轉(zhuǎn)矩平衡方程式為： (554) T2=P2/Ω為電動(dòng)機(jī)軸上輸出轉(zhuǎn)矩； T0=(pm+pad)/Ω為 電動(dòng)機(jī)的空載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的單位為：牛 ?米 （ N?m）。 轉(zhuǎn)子側(cè)的功率平衡方程式 轉(zhuǎn)子側(cè)的功率平衡方程式： ?????????????????????????????????admmemCuemmemCuemppPPPsrssIpPPsPrIpsrIIEIEmP2222222222222222221)1(1333c o s3c o s ??附加損耗 pad為附加損耗，一般很難用公式計(jì) 算，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算，對(duì)于大型異步 電動(dòng)機(jī)約為 %PN；對(duì)于中、小型異步 電動(dòng)機(jī)約為 (1~3)%PN。 (3)相量圖 ? 異步電動(dòng)機(jī)對(duì) ? 電網(wǎng)來(lái)說(shuō)是感 ? 性負(fù)載。 22222222)(. 0 60 . 0 1 5xsrEIxrsssssnnNNN??????????????，而１），～０（一般，sr2?討論 3 ? 當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間： ? 電動(dòng)機(jī)沒(méi)有輸出， 相當(dāng)于短路，這時(shí)就是前面所分析的堵轉(zhuǎn)情況，定、轉(zhuǎn)子電流都很大，從 T形等值電路看，此時(shí)的感應(yīng)電勢(shì)和主磁通約為空載運(yùn)行時(shí)的一半。 2222 rIm21 rss? 2222 1 rs sIm ?頻率折算后異步機(jī)的等值電路 經(jīng)頻率折算后的異步電動(dòng)機(jī)等值電路 、等值電路、相量圖 ? (1)基本方程式（繞組折算、頻率折算后） ??????????????????????????????????)()()()(22222120100111111111xjsrIEEEIIIzIjxrIEzIEjxrIEUmmm???????????????(2)等值電路 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的 T形等值電路 討論 1 ? 當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)： 等值電路中的轉(zhuǎn)子回路相當(dāng)于開路，轉(zhuǎn)子電流為 因此功率因數(shù)很低。電阻 r2/s 稱為等效靜止轉(zhuǎn)子電阻， 也可表示成： 式中 稱為附加電阻。 x2分別為異步電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)子 每相電流、電勢(shì)和漏阻抗，它們的頻率為 ? 1。2s、 x2s分別為異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子 的每相電流、電勢(shì)和漏阻抗，它們的頻率為 ?2； 204。 頻率折算 ： 式中 204。2s大小不 變）； F2與 F1之間在空間相差的空間電角度不 變（即 204。 問(wèn)題 變壓器勵(lì)磁電流為額定電流的(~5)%為什么？ 轉(zhuǎn)子繞組頻率折算的目的： 把定、轉(zhuǎn)子兩個(gè)不同頻率的電路轉(zhuǎn)換成同 一頻率的電路。2s的頻率為 ?2，則轉(zhuǎn)子基波旋轉(zhuǎn) 磁勢(shì) F2相對(duì)于轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)速為： 每極）（安匝 /2242 22222 sw IpkNmF??nnnsnpsf