Chpt三相异步电动机的功率与转矩实用实用教案

1、功率(gngl)流图能量转换关系功率关系16-3异步电动机的功率(gngl)传递与损耗第1页/共15页第一页，共16页。根据异步机的 T 形等效电路来分析。总输入功率总输入功率1P， 11111cosIUmP (5.3-45) 1m 是定子相数；1U 、1I ：定子的相电压和相电流，1cos是定子的功率因数。 1P进入电动机后，首先在定子上消耗一小部分定子铜损定子铜损1cup 211 1 1Cupm I r。 (5.3-46) 另一部分损耗是铁损耗铁损耗Fep ，在等效电路上是mr 上消耗的有功功率，mFerImp201 (5.3-47) 经过气隙传到转子上去的电磁功率电磁功率 11McuFe

2、PPpp (5.3-48) 由等效电路可知， 传到转子上的电磁功率就是转子消耗的有功功率，或者说是电阻2r s上的有功功率： 1222cosMPm E I 或 srImPM22 21 (5.3-49，50) 16-4异步电动机的功率传递(chund)与损耗第2页/共15页第二页，共16页。PM进入转子后， 在转子电阻2r上产生转子铜损耗2cup。 电磁功率减掉转子铜损耗，余下部分全部转换为机械功率，称为总机械总机械功率功率mP： 2mMcuPPp (5.3-51) 转子铜损铜损是转子电阻2r所消耗的功率，它的表达式有 221 22Cupm I r (5.3-52) 由转子上的电磁功率，可得 2

3、CuMpsP (5.3-53) 式(5.3-53)表明转子铜损耗仅占电磁功率的很小一部分(对应 s的那部分)，有时把它称为转差功率转差功率。总机械功率mP可以表示为 (1)mMMMPPsPs P (5.3-54) 说明mP占MP大部分(对应 1-s 的那部分)。式(5.3-50)代入式(5.3-54) 21 221msPm Irs (5.3-55) 式(5.3-55)表明总机械功率总机械功率是等效电路中电阻电阻2(1) s r s上对应的有功功率。 16-5异步电动机的功率传递(chund)与损耗第3页/共15页第三页，共16页。总机械功率在输出之前还要消耗掉机机械械损损耗耗 pm和附附加加损

4、损耗耗 pa。机械损耗主要由电机的轴承摩擦和风阻摩擦构成， 绕线转子异步电动机还包括电刷摩擦损耗。 附加损耗是由磁场中的高次谐波磁通和漏磁通等引起的损耗，这部分损耗不好计算，在小电机中满载时能占到额定功率的 13，在大型电机中所占比例小些，通常在 0.5%左右。总机械功率mP减掉机械摩擦损耗mp和附加损耗addp之后， 才是电机轴上的输输出出功功率率2P， 因此有 2mmaddPPpp (5.3-55) 1rmP2I1Pmx2r0I1x2xmr1IMP21srs1CuP2CuPFeP(a)等效电路(b)功率流程1cupFep2cupmapp1PMPmP2P16-6电磁(dinc)转矩第4页/共

5、15页第四页，共16页。异步电动机的电磁转矩电磁转矩是指转子电流与主磁通相互作用产生电磁力形成的总转矩。 若从转子产生机械功率角度出发，电磁转矩等于异步电动机总总机械功率机械功率 Pm除以转子的除以转子的机械机械角速度角速度，即 /emTP (5.3-56) 式中，eT 为电磁转矩，是转子的机械角速度。如果把式(5.3-53)和1(1) s 代入上式，可得 11(1)(1)mMMePs PPTs (5.3-57) 式中，1 是旋转磁场的机械角速度，也称同步角速度。因此电磁转矩也可以用电磁功率 PM除以同步角速度获得。 2 电磁(dinc)转矩 16-7电磁(dinc)转矩第5页/共15页第五页

6、，共16页。旋转磁场的112/pfn ，再考虑到电磁功率的表达式(1m=3)，可得 222111122223cos2/603 2coscos2MepdpmTmPE ITnn k WICI (5.3-59) 式中113 22TpdpCn k W，称为异步电机的转矩常数。 16-8电磁(dinc)转矩第6页/共15页第六页，共16页。3 比较直流电机的电磁(dinc)转矩和交流感应电机的电磁(dinc)转矩对交流异步电机 电磁转矩等于异步电动机总机械功率总机械功率 Pm除以转子的角速度除以转子的角速度，即 /emTP 1/eMTP 221cosMeTmPTCI, 113 22TpdpCn k W

7、1) 稳态公式，没有讲动态公式； 2) m与2I不正交；m由1I与2I产生；决定2I的要素有多个。 （由此知,转矩控制的复杂性） 16-9电磁(dinc)转矩第7页/共15页第七页，共16页。他激直流电机的电磁(dinc)转矩:,1T(3.1 13)222(3.1 13 )2.paeeav iaTapn NIDTNTNB lICIaan NCbaConst 1)1)无稳态、动态之分；2)2)与IaIa之间独立（正交）( (消除电枢反应(fnyng)(fnyng)条件下) )。 电枢绕组的运动方向(fngxing)与磁密的方向(fngxing)成正交，根据左手原理， N根导体的总电磁转矩： 16

8、-10电磁转矩第8页/共15页第八页，共16页。.1/21/2,/$2.51/21/2(3.11)TTeeei ConstmpmTTTrSSrePprSSrWWTnTnni i LiLLLiiiiii场转是 的函数磁能量方程矩方程交流感应(gnyng)电机的动态转矩（了解）16-11转矩平衡(pnghng)关系第9页/共15页第九页，共16页。4 转矩平衡关系(gun x)(与直流机的转矩平衡关系(gun x)相同)带负载带负载稳态稳态运行运行时，拖动系统转动的是电磁转矩eT ，即是转子电流在磁场中受力产生的转矩。此外，系统上有两个阻转矩阻转矩，一个阻转矩是输出到负载上的输出转矩2T ，它等于

9、输出功率2P 除以转子角速度，即 22PT (5.3-60) 另一个阻转矩是电机的空载摩擦转矩0T ，是电机风阻摩擦、轴承摩擦及附加损耗等对应的空载阻转矩， 0maddppT (5.3-61) 同直流电机，定义02LTTT，因此，在电机稳态运行时，转矩平衡式 02eLTTTT (5.3-62) 于是，有公式(3.2-1),(3.2-4)所示的动力学方程 eLdTTJdt ，2375eLGD dnTTdt 16-12异步电动机的主要(zhyo)额定值第10页/共15页第十页，共16页。5. 5. 三相异步电动机的铭牌三相异步电动机的铭牌(mngpi)(mngpi)数据数据额定功率额定功率PN电动

10、机在额定运行时轴上输出的机械电动机在额定运行时轴上输出的机械(jxi)功率功率,单位单位kW额定电压额定电压UN 在额定运行状态在额定运行状态(zhungti)下，电网加在定子绕组的线电压，单位下，电网加在定子绕组的线电压，单位 V。如。如220/380V，表明定子绕组采用，表明定子绕组采用/Y接法。接法。额定电流额定电流IN 电动机在额定电压下使用，输出额定功率时电动机在额定电压下使用，输出额定功率时,定子绕组中的线电流定子绕组中的线电流,单位单位 A。如如10.35/5.9V，表明定子绕组采用，表明定子绕组采用/Y接法。接法。额定频率额定频率fN 我国的电网标准频率为我国的电网标准频率为

11、50Hz额定转速额定转速nN 电动机在额定电压、额定频率及额定功率下的电动机在额定电压、额定频率及额定功率下的 转速，单位转速，单位 r/min。对应有额定转差率对应有额定转差率SN。此外，铭牌上还标明此外，铭牌上还标明绕组的相数与接法绕组的相数与接法（星形还是三角形星形还是三角形）、）、绝缘等级绝缘等级及及允许温升允许温升等。对绕线转子等。对绕线转子异步电动机，还标明异步电动机，还标明转子的额定电动势转子的额定电动势及及额定电流额定电流。一般不标在电动机铭牌上的几个额定值有：一般不标在电动机铭牌上的几个额定值有：额定功率因数额定功率因数cosN 额定负载时，定子边的功率因数额定负载时，定子边

12、的功率因数 额定效率额定效率N 电机额定运行时的效率。电机额定运行时的效率。 额定负载转矩额定负载转矩TN。 16-13例第11页/共15页第十一页，共16页。例题例题 5.3-3 已知一台三相 50Hz、Y 型接线的异步电动机，额定电压1NU=380V，额定电流NI =190A，额定功率NP =100kW，额定转速Nn =950 r/min，在额定转速下运行时，机械摩擦损耗mp =1kW，忽略铁损和附加损耗。求额定运行时，(1)额定转差率Ns； （2）电磁功率MP； （3）转子铜耗2Cup； （4）电磁转矩eNT、输出转矩2NT；(5)额定运行时的功率因数。 15-14例第12页/共15页第

13、十二页，共16页。解解：(1)额定转差率Ns 11(1000950)/10000.05NNnnsn 式中，判断1n 为 1000r/min。 (2)额定运行时的电磁功率: 已知22MmcuPPpp，2CuMpsP 所以，2MmNMPPps P 2100 1106.311 0.05mMNPpPkWs (3)额定运行时转子铜损耗2Cup 20.05 106.35.3CuNMps PkW 16-15例第13页/共15页第十三页，共16页。 (4) 电磁转矩eNT、输出转矩2NT 11609550 106.31015.221000MMeNPPTNmn 2609550 1001005.32950NNNNNPPTNmn (5) 额定运行时定子铜损为2211 1 13 1900.077,58Cupm I rkW 额定运行时输入功率为 11109,3007580116.88NMcuFePPPppkW 此时的功率因数 cos/( 3)116880/( 3380 190)0.93NNNNPU I 16-16END第14页/共15页第十四页，共16页。感谢您的欣赏(xnshng)！第15页/共15页第十五页，共16页。NoImage内容(nirng)总结功率流图。3 比较直流