06电机拖动_第五节_异步电机(二)2.ppt

第五章 异步电机（二） 第三节 三相异步电动机的功率和转矩 直流电动机： 磁场由定、转子绕组双边的电流共同激励； 气隙磁场随着负载变化，产生电枢反应。 一 功率转换过程 功率转换过程： 输入——从定子绕组输入电功率P1 定子——定子铜耗pCu1 + 定子铁耗pFe + 电磁功率Pe 转子——转子铜耗pCu2 + 转子铁耗 + 总机械功率Pmech 输出——机械损耗pmech + 附加损耗pΔ + 净机械功率P2 二 功率方程式 三 转矩方程式 由机械功率方程式： 除以转子的机械角速度Ω，得到稳态转矩方程式： 电动机稳态运行时的转矩平衡规律——电磁转矩与总的机械转矩相平衡。 四 电磁转矩公式 第四节 三相异步电动机的工作特性及其测取方法 异步电动机的工作特性：是指在额定电压和额定频率运行情况下，电动机的转速n、定子电流I1、功率因数 、电磁转矩Te、效率η等与输出功率P2的关系，即U1=U1N、f=fN时n=f(P2)、I1=f(P2)、 、Te=f(P2)、η=f(P2)。 转子电流一般不能直接测取，故不能简化，这些特性非对输出功率而言不可。 一 工作特性的分析 空载时：P2≈0、I2≈0，故s≈0、n≈ns 负载增大时：P2增加、I2增大以产生更大的电磁功率，故s也增大、n稍有下降 一般转子铜耗很小，额定负载时：s≈1.5%～5%，则n≈(0.985～0.95)ns ——异步电动机的转速特性为一条稍向下倾斜的曲线。 空载时：定子电流几乎全部为励磁电流Im 负载增大时：P2增加、n下降、I2′增大，故I1随之增大 ——异步电动机的定子电流几乎随P2按正比例增加。 负载不超过额定值时， 转速变化很小，而T0又认为基本不变 ——电磁转矩特性近似为一条斜率为1/Ω的直线。 二 工作特性的求取 工作特性的求取——可用直接负载法通过实验求取；也可用等效电路进行计算求取。 第五节 三相异步电动机参数的测定 表示空载状态的励磁参数：励磁阻抗Zm、Rm、Xm ——决定于电动机主磁路的饱和程度，非线性 ——空载试验 对应堵转电流的堵转参数：漏阻抗Z1、R1、X1、Z2′、R2′、X2′ ——与电动机饱和程度无关，线性 ——堵转试验 一 空载试验与励磁参数的确定 在额定电压和额定频率下，轴上不带任何负载的运行。 （1）机械损耗和铁耗的分离 空载时，s≈0、I2≈0 铁耗与磁密平方、即与端电压平方成正比 机械损耗仅与电动机转速有关，空载时可认为是恒值 二 堵转试验及堵转参数的确定 第五节 三相异步电动机的转矩与转差率的关系 三相异步电动机的机械功率为输出机械转矩与转速的乘积； 输出转矩为电磁转矩的主要成分； 转速的派生量为转差率 ——电磁转矩Te与转差率s之间的关系十分重要。 电磁转矩： 由近似等效电路得： 结论： 1）当电动机各参数及电源频率不变时，TeMax与U12成正比，sm则保持不变，与U1无关； 2）当电源频率及电压不变时，sm与TeMax近似地与X1+X2′成反比； 3）TeMax与R2′之值无关，sm则与R2′成正比。 * 电机学及拖动基础 * 重庆大学自动化学院 电机学及拖动基础 三相异步电动机的运行原理 主要内容 第一节 三相异步电动机运行时的电磁过程 第二节 三相异步电动机的等效电路及向量图 第三节 三相异步电动机的功率和转矩 第四节 三相异步电动机的工作特性及其测取方法 第五节 三相异步电动机参数的测定 第六节 三相异步电动机的转矩与转差率的关系 异步电动机： 磁场仅由定子绕组一边的电流来建立； 气隙磁场基本上与负载大小无关，无电枢反应。 异步电动机的机电能量转换过程和直流电动机相似：输入电功率?电磁感应?输出机械功率 机电能量转换的关键在于：作为耦合介质的磁场 通常，转差率很小，转子铁心中磁通变化频率很低，转子铁耗可忽略不计 如果转差率较大，则f2较大，就应该考虑转子铁耗 异步电动机的能量转换关系 异步电动机的功率图 直流电动机的功率图 式中， U1——定子相电压 I1——定子相电流 ——定子功率因数角 ——转子功率因数角 sPe——转差功率 转速n越低，转差率s越大，即转差功率越大，则转子铜耗就越大 Te——电磁转矩 T2——输出机械转矩，或负载制动转矩 T0——空载转矩， 电磁转矩Te既可用转子的总机械功率除以转子机械角速度来计算，也可用电磁功率除以同步角速度来计算： 代入归算过的转子电动势， 得到异步电动机的电磁转矩公式： 式中， ——转矩常数 ——可见，异步电动机的电磁转矩Te的大小：与每极磁通Φm、归算后转子电流的有功分量 成正比。 1、转速特性 2、定子电流特性 3、