异步电动机功率.ppt
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1、第八章第八章异步电动机功率、转异步电动机功率、转矩和运行分析矩和运行分析郝雯娟主要内容主要内容1 异步电机功率及转矩方程异步电机功率及转矩方程2 异步电动机转矩异步电动机转矩转差率曲线转差率曲线3 异步电动机工作特性异步电动机工作特性4 异步电机启动方法异步电机启动方法郝雯娟8.1 异步电机功率及转矩方程异步电机功率及转矩方程一、损耗及功率平衡方程一、损耗及功率平衡方程在等效电路上表示功率和损耗:在等效电路上表示功率和损耗:三相功率及损耗需三相功率及损耗需38.1 异步电机功率及转矩方程异步电机功率及转矩方程一、损耗及功率平衡方程一、损耗及功率平衡方程P1PP2pcu_1pFepcu_2p+p
2、ad P M8.1 异步电机功率及转矩方程异步电机功率及转矩方程一、损耗及功率平衡方程一、损耗及功率平衡方程异步电动机的功率和损耗有:异步电动机的功率和损耗有:输入功率输入功率定子铁损定子铁损电磁功率电磁功率机械功率机械功率输出功率输出功率定子铜损定子铜损转子铜损转子铜损8.1 异步电机功率及转矩方程异步电机功率及转矩方程一、损耗及功率平衡方程一、损耗及功率平衡方程两个重要关系式两个重要关系式 可见,从气隙传递到转子的电磁功率分为两部分,一小可见,从气隙传递到转子的电磁功率分为两部分,一小部分变为转子铜损耗,绝大部分转变为总机械功率。转差率越大,部分变为转子铜损耗,绝大部分转变为总机械功率。转
3、差率越大,转子铜损耗就越多,电机效率越低。因此正常运行时电机的转差转子铜损耗就越多,电机效率越低。因此正常运行时电机的转差率均很小。率均很小。异步电动机的功率平衡方程式:异步电动机的功率平衡方程式:8.1 异步电机功率及转矩方程异步电机功率及转矩方程一、损耗及功率平衡方程一、损耗及功率平衡方程 异步电动机的功率平衡方程式:异步电动机的功率平衡方程式:效率为效率为8.1 异步电机功率及转矩方程异步电机功率及转矩方程二、转矩平衡方程二、转矩平衡方程 在式在式 的两边同时除以机械角速度的两边同时除以机械角速度 得得令令 为空载损耗为空载损耗其中其中为机械角速度,单位为机械角速度,单位rad/s M2
4、 为输出转矩,单位为输出转矩,单位Nm M为电磁转矩,单位为电磁转矩,单位Nm M0 为空载转矩,单位为空载转矩,单位Nm转矩由机械功率产生,机械功率除以轴的机械转矩由机械功率产生,机械功率除以轴的机械角速度就是电角速度就是电 磁转矩。磁转矩。PS:转矩的另一个符号:转矩的另一个符号T8.1 异步电机功率及转矩方程异步电机功率及转矩方程二、转矩平衡方程二、转矩平衡方程电磁转矩电磁转矩电磁转矩从转子方面看,它等于总机械功率除以转子电磁转矩从转子方面看,它等于总机械功率除以转子机械角速度;从定子方面看,它又等于电磁功率除以机械角速度;从定子方面看,它又等于电磁功率除以同步机械角速度。同步机械角速度
5、。式中式中1为同步机械角速度。为同步机械角速度。8.1 异步电机功率及转矩方程异步电机功率及转矩方程三、电磁转矩三、电磁转矩M的物理概念的物理概念M:其实质就是转子载流导体在气隙旋其实质就是转子载流导体在气隙旋转磁场中受力形成的转矩。转磁场中受力形成的转矩。=1p1为电角速度为电角速度 为转子电路的功率因数角为转子电路的功率因数角 8.1 异步电机功率及转矩方程异步电机功率及转矩方程三、电磁转矩三、电磁转矩M的物理概念的物理概念8.1 异步电机功率及转矩方程异步电机功率及转矩方程三、电磁转矩三、电磁转矩M的物理概念的物理概念8.1 异步电机功率及转矩方程异步电机功率及转矩方程三、电磁转矩三、电
6、磁转矩M的物理概念的物理概念力矩常数力矩常数8.1 异步电机功率及转矩方程异步电机功率及转矩方程三、电磁转矩三、电磁转矩M的物理概念的物理概念表明:三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通表明:三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通 与与 转子电流的有功分量转子电流的有功分量 相互作用相互作用产生的。产生的。8.1 异步电机功率及转矩方程异步电机功率及转矩方程三、电磁转矩三、电磁转矩M的物理概念的物理概念已已知知一一台台三三相相四四极极异异步步(感感应应)电电动动机机,额额定定功功率率PN l0kW、额额定定电电压压UN 380V、sN=0.03、定定子子绕绕组组接接法法,定定子子每每相相电电阻阻r1=
7、1.375、漏漏抗抗x1 2.43、转转子子电电阻阻的的折折算算值值r2=1.047、漏漏抗抗归归算算值值x2=4.4、激激磁磁阻阻抗抗 rm 8.34、激激磁磁电电抗抗xm 82.6,电电动动机机的的机机械械损损耗耗p=100W,额定负载额定负载 时的杂散损耗时的杂散损耗pad=50W。(1)额定负载时定子电流,定子功率因数和电动机的效率额定负载时定子电流,定子功率因数和电动机的效率;(2)电机额定运行时的电磁转矩电机额定运行时的电磁转矩 8.1 异步电机功率及转矩方程异步电机功率及转矩方程三、电磁转矩三、电磁转矩M的物理概念的物理概念8.2 异步电机转矩异步电机转矩转差率曲线转差率曲线一、
8、一、电磁转矩与转差率的关系:电磁转矩与转差率的关系:M-s曲线曲线M-s曲线:是指在曲线:是指在电源电压电源电压U1、频率、频率f1 确确 定定的的情况下,利用等效电路参数表述的情况下,利用等效电路参数表述的电磁电磁 转矩与转矩与转差率转差率间的关系曲线。间的关系曲线。8.2 异步电机转矩异步电机转矩转差率曲线转差率曲线一、一、电磁转矩与转差率的关系:电磁转矩与转差率的关系:M-s曲线曲线在在电电源源电电压压U1、频频率率f1确确定定的的情情况况下下,对对于于一一台台电电机机,转转矩矩 M与与转转差差率率s有有关关,其其关关系系曲曲线线即即为为M-s曲线。曲线。8.2 异步电机转矩异步电机转矩
9、转差率曲线转差率曲线一、一、电磁转矩与转差率的关系:电磁转矩与转差率的关系:M-s曲线曲线(1)s=1(n=0)时的转矩,为时的转矩,为起动起动 转矩转矩Mst,如图,如图A点所示;点所示;(2)当当s=sm 时电机可产生时电机可产生最大最大 转转矩矩Mm,如图,如图B点所示;点所示;(3)当电动机运行于额定状态当电动机运行于额定状态 时时s=sN 时,对应产生的转矩为时,对应产生的转矩为额额 定转矩定转矩MN,如图,如图C点所示;点所示;(4)当当s=0(n=n1)时,转矩为时,转矩为0,如图如图D点所示。点所示。8.2 异步电机转矩异步电机转矩转差率曲线转差率曲线一、一、电磁转矩与转差率的
10、关系:电磁转矩与转差率的关系:M-s曲线曲线电磁转矩与转速(转差率)之间的关系曲线,称为电机电磁转矩与转速(转差率)之间的关系曲线,称为电机 的机械特性。的机械特性。8.2 异步电机转矩异步电机转矩转差率曲线转差率曲线二、二、最大转矩与启动转矩最大转矩与启动转矩1.最大转矩:可以根据高等数学中求极值的方法求得。最大转矩:可以根据高等数学中求极值的方法求得。r1很小可以忽略很小可以忽略8.2 异步电机转矩异步电机转矩转差率曲线转差率曲线二、二、最大转矩与启动转矩最大转矩与启动转矩最大转矩最大转矩Mm(1)当电机参数确定,当电机参数确定,f1 不变不变时,最大转时,最大转 矩正比于电压的矩正比于电
11、压的平方,但临界转差率与电平方,但临界转差率与电 源源电压无关;电压无关;(2)当当U1、f1 不变时,最大转不变时,最大转矩与电抗成反比;矩与电抗成反比;(3)当电机参数确定,当电机参数确定,U1 不变时,最大转矩随不变时,最大转矩随f1 的升高而变小;的升高而变小;(4)最大转矩与转子电阻无关,但是转差率与转子电阻成正比;最大转矩与转子电阻无关,但是转差率与转子电阻成正比;(5)过载能力:过载能力:一般为一般为1.62.5,越大,越大 表示过载能力越强表示过载能力越强 8.2 异步电机转矩异步电机转矩转差率曲线转差率曲线二、二、最大转矩与启动转矩最大转矩与启动转矩8.2 异步电机转矩异步电
12、机转矩转差率曲线转差率曲线二、二、最大转矩与启动转矩最大转矩与启动转矩结论:结论:最大转矩近似最大转矩近似与漏电抗成反比与漏电抗成反比;最大转矩的最大转矩的位置位置可以可以由转子电阻的大小来调整由转子电阻的大小来调整;最大转矩的最大转矩的值与转子电阻值没有关系值与转子电阻值没有关系;异步电动机调节转子电阻时机械特性会发生变化。异步电动机调节转子电阻时机械特性会发生变化。最大转矩最大转矩与电网电压的平方成正比与电网电压的平方成正比;8.2 异步电机转矩异步电机转矩转差率曲线转差率曲线二、二、最大转矩与启动转矩最大转矩与启动转矩2.启动转矩启动转矩Mst:电机启动时:电机启动时n=0、s=1,代入
13、转矩公式,代入转矩公式可见:可见:8.2 异步电机转矩异步电机转矩转差率曲线转差率曲线二、二、最大转矩与启动转矩最大转矩与启动转矩(1)当电机参数确定、当电机参数确定、f1 不变时,不变时,启动转矩正比于电压的平方;启动转矩正比于电压的平方;(2)当电机参数确定、当电机参数确定、U1 不变时,不变时,启动转矩随启动转矩随f1 的升高而变小;的升高而变小;(3)当当U1、f1 不变时,漏抗越大启动转矩越小;不变时,漏抗越大启动转矩越小;8.2 异步电机转矩异步电机转矩转差率曲线转差率曲线二、二、最大转矩与启动转矩最大转矩与启动转矩(4)当转子回路电阻为)当转子回路电阻为 时时sm 1,起动转,起
14、动转矩达到最大电磁转矩。矩达到最大电磁转矩。(5)起动转矩倍数:起动转矩倍数:,是衡量电动机启动性能的,是衡量电动机启动性能的重要指标,一重要指标,一 般为般为1.02.0,特殊场合要求,特殊场合要求4.0以上。以上。8.2 异步电机转矩异步电机转矩转差率曲线转差率曲线三、异步电动机机械特性三、异步电动机机械特性1.固有机械特性固有机械特性 2.人为机械特性人为机械特性三相异步电动机的机械特性是三相异步电动机的机械特性是 指在一定条件下,指在一定条件下,电动机的转速电动机的转速n与与 转矩转矩M之间的关系之间的关系n=f(M)。由于转速由于转速n与转差率与转差率s的关的关 系:系:,所以三相异
15、步电,所以三相异步电动机动机 的机械特性也往往用的机械特性也往往用M=f(s)的形)的形 式表示。式表示。机械特性的机械特性的“软软”和和“硬硬”8.2 异步电机转矩异步电机转矩转差率曲线转差率曲线三、异步电动机机械特性三、异步电动机机械特性1.固有机械特性固有机械特性 三相异步电动机的固有机械特性是指定子在三相异步电动机的固有机械特性是指定子在额额定电压、定电压、额定频率额定频率下、按规定的接线方式接线,下、按规定的接线方式接线,定子、转子回路定子、转子回路不不 外接外接电阻(电容或电感)时,电阻(电容或电感)时,所获得的机械特性曲线。所获得的机械特性曲线。8.2 异步电机转矩异步电机转矩转
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