第20章异步电动机的功率、转矩与运行性能
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1、第二十章第二十章 异步电动机的功率、异步电动机的功率、转矩与运行性能转矩与运行性能20-1 三相异步电动机的功率与三相异步电动机的功率与转矩关系转矩关系1. 功率关系（用等效电路分析）功率关系（用等效电路分析）: 当三相异步电动机以转速当三相异步电动机以转速n稳定运行时，从电源稳定运行时，从电源输入的功率输入的功率 为为: 定子铜损耗定子铜损耗 为为:1P1111cos3IUP 1Cup12113RIpCu 在正常情况下，转子的转速接近于同步转速，所在正常情况下，转子的转速接近于同步转速，所以转子回路的铁耗很小，我们给予忽略，因此只以转子回路的铁耗很小，我们给予忽略，因此只计定子回路的铁耗：计
2、定子回路的铁耗： 从等效电路看出，传输给转子回路的电磁功率等从等效电路看出，传输给转子回路的电磁功率等于转子回路全部电阻上的损耗。于转子回路全部电阻上的损耗。 也可表示为：也可表示为：mFeFeRIpp2013sRIppPPFeCuM22211132222222coscos3IEmIEPM20-1 三相异步电动机的功率与三相异步电动机的功率与转矩关系转矩关系 转子绕组中的铜损耗为：转子绕组中的铜损耗为： 这样电磁功率减去转子铜耗，剩下的就是等效电这样电磁功率减去转子铜耗，剩下的就是等效电阻上的损耗，而此损耗实际上是电机转轴上总的阻上的损耗，而此损耗实际上是电机转轴上总的机械功率，用机械功率，用
3、 表示。表示。 电动机在运行时，会产生轴承以及风阻等摩擦阻电动机在运行时，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，把这部分功率叫转矩，这也要损耗一部分功率，把这部分功率叫做机械损耗，用做机械损耗，用 表示。表示。MCusPRIp22223mPMCuMmPsRssIpPP)1 (132222mp20-1 三相异步电动机的功率与三相异步电动机的功率与转矩关系转矩关系 当然除了这些损耗外，还有一些附加损耗等，当然除了这些损耗外，还有一些附加损耗等， 这样，输出功率为：这样，输出功率为： 所以整个功率传递过程中的功率关系为：所以整个功率传递过程中的功率关系为： 功率流程图：功率流程图：
4、从以上功率关系定量分析中看出，异步电动机运从以上功率关系定量分析中看出，异步电动机运行时电磁功率、转子回路铜损耗和机械功率三者行时电磁功率、转子回路铜损耗和机械功率三者之间的定量关系是：之间的定量关系是：ammppPP 2amcuFeCupppppPP 21112)1 (12s:s:P:p:PmCuM 20-1 三相异步电动机的功率与三相异步电动机的功率与转矩关系转矩关系2. 转矩关系：转矩关系： 机械功率机械功率 除以轴的角速度除以轴的角速度就是电磁转矩就是电磁转矩 ，即：即：mPTmPT 对功率表达式对功率表达式 两边同除以角速两边同除以角速度度 得转矩关系：得转矩关系：022TTTTTT
5、amammppPP2 式中，式中，T2 为电动机转轴输出转矩，为电动机转轴输出转矩，T0=Tm+Ta 为为空载转矩。空载转矩。20-1 三相异步电动机的功率与三相异步电动机的功率与转矩关系转矩关系 电磁转矩电磁转矩 T 与电磁功率与电磁功率 的关系为：的关系为：MP11602)1(602MmmmPnsPnPPT 式中式中1为同步角速度（用机械角度表示），等为同步角速度（用机械角度表示），等于常数。于常数。 将将 代入上式得电磁转矩表达代入上式得电磁转矩表达 式为：式为：2222cosIEmPM20-1 三相异步电动机的功率与三相异步电动机的功率与转矩关系转矩关系602cos122221nIEm
6、PTM 602cos21222122nIkNfmmdp 22cos ICmT 22222cos2 IkpNmmdp 20-1 三相异步电动机的功率与三相异步电动机的功率与转矩关系转矩关系 式中式中 ： 是一常数，称转矩因数。是一常数，称转矩因数。 从式中可以看出，三相异步电动机得电磁转矩从式中可以看出，三相异步电动机得电磁转矩T的大小与气隙每极磁通量的大小与气隙每极磁通量 、转子相电流、转子相电流 I2 以以及转子功率因数及转子功率因数 三者的乘积成正比。三者的乘积成正比。 或者或者说与气隙每极磁通量和转子电流的有功分量乘积说与气隙每极磁通量和转子电流的有功分量乘积成正比。成正比。2222dp
7、TkpNmC 2cos2222222coscos2 ICIkpNmTmTmdp m20-1 三相异步电动机的功率与三相异步电动机的功率与转矩关系转矩关系1）转速特性）转速特性 : 三相异步电动机空载时，转子的转速三相异步电动机空载时，转子的转速n接近于同接近于同步转速步转速 。 随着负载的增加，转速随着负载的增加，转速n要略微降低，这时转子要略微降低，这时转子电动势电动势 增大，转子电流增大，转子电流 增大，以产生大增大，以产生大 的电磁转矩来平衡负载转矩。因此，随着的电磁转矩来平衡负载转矩。因此，随着P2的增的增加，转子转速加，转子转速n下降，转差率下降，转差率s增大。增大。)(2Pfn 1
8、nSE2SI220-3 三相异步电动机的工作特三相异步电动机的工作特性性2）定子电流特性）定子电流特性 ： 空载时，转子电流基本上为零，此时的定子电流空载时，转子电流基本上为零，此时的定子电流就是励磁电流就是励磁电流I0，随着负载的增加，转速降低，随着负载的增加，转速降低，转子电流增大，定子电流也增大。转子电流增大，定子电流也增大。20-3 三相异步电动机的工作特三相异步电动机的工作特性性)(21PfI 3）定子边功率因数）定子边功率因数 ： 已知三相异步电动机运行时必须从电网中吸收已知三相异步电动机运行时必须从电网中吸收滞后的无功功率来建立磁场，所以它的功率因滞后的无功功率来建立磁场，所以它
9、的功率因数永远小于数永远小于1。 空载时，定子侧的功率因数很低，不超过空载时，定子侧的功率因数很低，不超过0.2。 接近额定负载时接近额定负载时,定子电流中的有功电流增加，定子电流中的有功电流增加，使功率因数提高，接近于使功率因数提高，接近于1。 但是如果进一步增大负载但是如果进一步增大负载,由于转差率的增大，由于转差率的增大，使功率因数角增大，则功率因数减小。使功率因数角增大，则功率因数减小。)(cos21Pf20-3 三相异步电动机的工作特三相异步电动机的工作特性性4）电磁转矩特性）电磁转矩特性 稳定运行时异步电动机的转矩方程为稳定运行时异步电动机的转矩方程为 输出功率输出功率 ，所以，所
