电机学第11章课件.ppt

1、11.1 三相异步电动机的功率与转矩三相异步电动机的功率与转矩1.功率平衡功率平衡 三相异步电动机稳定运行时，从电源输入的三相异步电动机稳定运行时，从电源输入的电功率为：电功率为：当电流流过定子绕组时，由于定子绕组有电当电流流过定子绕组时，由于定子绕组有电阻，产生定子铜耗阻，产生定子铜耗11111cosIUmP 1211Cu1rImp 输入电动机的电功率输入电动机的电功率 P1 减去减去 pCu1 和和 pFe 后，后，余下的功率通过电磁感应传递到转子侧，为电余下的功率通过电磁感应传递到转子侧，为电磁功率磁功率Pem 异步电动机铁耗主要指定子铁耗，即：异步电动机铁耗主要指定子铁耗，即：电磁功率

2、可以表示为：电磁功率可以表示为：m201FerImp)(FeCu11emppPPsrImIEmP22212221emcos转子绕组的铜耗转子绕组的铜耗 2Cu21 22pm I r2221222122212Cuemmec1rssImrImsrImpPP总的机械功率总的机械功率 em2CusPpemmec)1(PsP转子铜耗与电磁功率的关系：转子铜耗与电磁功率的关系：总机械功率与电磁功率的关系：总机械功率与电磁功率的关系：电动机运行时，还会产生轴承以及风阻等摩电动机运行时，还会产生轴承以及风阻等摩擦阻转矩，这也要损耗一部分功率，这部分功率擦阻转矩，这也要损耗一部分功率，这部分功率叫机械损耗，用叫

3、机械损耗，用 表示。另外，由于定、转子开表示。另外，由于定、转子开槽和定、转子磁动势中的谐波磁动势等，还会产槽和定、转子磁动势中的谐波磁动势等，还会产生一些附加损耗，用生一些附加损耗，用 表示，附加损耗一般不易表示，附加损耗一般不易计算，往往根据经验估算。计算，往往根据经验估算。一般铜条鼠笼转子异一般铜条鼠笼转子异步电动机，约为步电动机，约为0.50.5 ，铸铝转子异步电动机铸铝转子异步电动机为为1 133 。mecpadpNPNP 总机械功率总机械功率减去机械损耗和附加损耗，才是减去机械损耗和附加损耗，才是转轴上真正输出的机械功率，用转轴上真正输出的机械功率，用 表示：表示：2P )(adm

4、ecmec2ppPPpPP12admecCu2Fe1Cupppppp图图111 异步电动机功率流程图异步电动机功率流程图2.转矩平衡方程转矩平衡方程260n 转子机械角速度转子机械角速度 22PT 输出转矩输出转矩 电磁转矩电磁转矩 空载转矩空载转矩 admecmec2ppPP0em2TTTmecemPTadmec0ppT11111260226060nffPPP 称为旋转磁场的同步角速度。称为旋转磁场的同步角速度。1em1emmecem60)1(2)1(PnsPsPT一、电磁转矩物理表达式一、电磁转矩物理表达式 11.2 三相异步电动机的电磁转三相异步电动机的电磁转矩及机械特性矩及机械特性60

5、2cos122211ememnIEmPT22N111122N1111cos244.42cos44.4IKpNmpfIKNfmmm22TcosICm二、电磁转矩的参数表达式二、电磁转矩的参数表达式 1ememPT602/12221nsrIm22122112xxsrrUI22122112211em)(2xxsrrfsrpUmT1.参数表达式2、电磁转矩与转差率关系曲线图112 异步电机的sTem曲线 三、电磁转矩的实用表达式三、电磁转矩的实用表达式ssssTTmmmaxem2 2m22212211em2srsrfsrpUmTm21211max4srfpUmTm21211max4srfpUmT四、异

6、步电动机的机械特性四、异步电动机的机械特性 异步电动机的机械特性指的是转速n与电磁转矩Tem之间的关系，即nf(Tem)。该曲线是分析异步电动机起动、制动以及调速过程中最重要的一个特性。三相异步电动机正常运行时，当其拖动的机械三相异步电动机正常运行时，当其拖动的机械负载发生变化，电动机的转速、电流、功率因数、负载发生变化，电动机的转速、电流、功率因数、效率、电磁转矩等均随之变化。三相异步电动机效率、电磁转矩等均随之变化。三相异步电动机的工作特性是指在额定电压和额定频率下，转速、的工作特性是指在额定电压和额定频率下，转速、电磁转矩、定子电流、定子功率因数及效率等与电磁转矩、定子电流、定子功率因数

7、及效率等与输出功率之间的关系。输出功率之间的关系。11.3 11.3 三相异步电动机的工作特性三相异步电动机的工作特性2()nf P2()sf P一、一、转速调整特性转速调整特性 异步电动机转速随负载变化而变化的关系曲线，异步电动机转速随负载变化而变化的关系曲线，称为转速调整特性曲线。称为转速调整特性曲线。或或 图图11115 5 三相异步电动机的工作特性三相异步电动机的工作特性 电机从空载到额定负载时，转速变化很小，电机从空载到额定负载时，转速变化很小，近似与近似与 成正比关系，而成正比关系，而 可认为基本不变，所可认为基本不变，所以电磁转矩特性以电磁转矩特性 近似为一直线。近似为一直线。2

8、()Tf P20TTT222260PPTn2T2P0T2()Tf P二、二、转矩特性转矩特性12()If P102()III 三、定子电流特性三、定子电流特性异步电动机定子电流与转子电流有关系异步电动机定子电流与转子电流有关系 电机空载时，转子电流接近于零，定子电流电机空载时，转子电流接近于零，定子电流等于励磁电流。随着负载的增大，转速降低，转等于励磁电流。随着负载的增大，转速降低，转子电流增大，则定子电流也增大。子电流增大，则定子电流也增大。四、四、功率因数特性功率因数特性12cos()f P空载时，电机转速接近同步转速，转差率很小，转空载时，电机转速接近同步转速，转差率很小，转子回路等效电

9、阻很大，转子回路近似开路，这时只有子回路等效电阻很大，转子回路近似开路，这时只有励磁电流产生磁通，而励磁支路电抗远大于电阻，所励磁电流产生磁通，而励磁支路电抗远大于电阻，所以电动机功率因数很低，一般不超过以电动机功率因数很低，一般不超过0.20.2。随着负载的增加，转差率上升，转子回路阻抗减小，随着负载的增加，转差率上升，转子回路阻抗减小，转子电流增大，定子电流有功分量也增大，功率因数转子电流增大，定子电流有功分量也增大，功率因数提高，一般在额定负载时达到最大值。提高，一般在额定负载时达到最大值。超过额定负载后，由于转差率迅速增大，转子回路超过额定负载后，由于转差率迅速增大，转子回路等效电阻减小很快，使转子回路呈感性，转子功率因等效电阻减小很快，使转子回路呈感性，转子功率因数下降，从而使定子侧功率因数下降。数下降，从而使定子侧功率因数下降。