项目2.3三相交流异步电动机工作特性的测试

1、任务任务2.3 三相交流异步电动机工作特性的测试三相交流异步电动机工作特性的测试任务导入任务导入要正确的使用三相交流异步电动机，还应该知道三相交流异步电动机的工作特性。通过本次三相交流异步电动机工作特性测定的任务，能够达到掌握三相交流异步电动机的工作特性的目的。1.1.转速特性转速特性 : : 三相异步电动机空载时，转子的转速n接近于同步转速 。随着负载的增加，转速n要略微降低，这时转子电动势 增大，转子电流 增大，以产生大的电磁转矩来平衡负载转矩。因此，随着P2的增加，转子转速n下降，转差率s增大。)(2Pfn 1nSE2SI22.3.1 三相异步电动机的工作特性2.2. 转矩特性转矩特性

2、：)(2PfT 稳定运行时异步电动机转矩方程为 输出功率 ，所以 电动机空载时， ，随着负载增加， 增大，由于机械角速度变化不大，电磁转矩T随 的变化近似地为一条直线。20TTT22TP20PTT0TT 2P2P2.3.1 三相异步电动机的工作特性3.3.定子电流特性定子电流特性 ：)(21PfI 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I0，随着负载的增加,转速降低,转子电流增大,定子电流也增大。2.3.1 三相异步电动机的工作特性4.4.定子功率因数定子功率因数 ：)(cos21Pf 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，定子电流中的有功电流增加，使功率因

3、数提高，接近负载时，功率因数接近于1；但是如果进一步增大负载，由于转差率的增大，使功率因数角增大，则功率因数减小。2.3.1 三相异步电动机的工作特性5.5.效率特性效率特性 ：pPpPP2121)(2Pf2.3.1 三相异步电动机的工作特性 空载时， = 0， 0，随着输出功率的增加，效率也增加。当不变损耗等于可变损耗时，电动机的效率达到最大。对中、小型异步电动机，大约时，效率最高。如果负载继续增大，效率反而要降低。一般来说，电动机的容量越大，效率越高。 NPP75.022P2.3.1 三相异步电动机的工作特性 三相异步电动机的机械特性是指在定子电压、频率和参数固定的条件下，电磁转矩T与转速

4、 （或转差率 ）之间的函数关系。ns2.3.2 三相异步电动机的机械特性1.1.三相异步电动机机械特性的三种表达式三相异步电动机机械特性的三种表达式222222122221122212221coscos23602cos)2( 3602cos36023ICIkpNnIkNfnIEnSrIPTTjdpdpM（1）电磁转矩的物理表达式pfsRInsRIT 2360232221222 22122112)(XXsRRUI 由前所述， 异步电机等值电路中，由于励磁阻抗比定、转子漏阻抗大很多，把T型等值电路中励磁阻抗这一段电路前移来计算 ，误差很小,故有:2I（2）机械特性的参数表达式2.3.2 三相异步电

5、动机的机械特性 2212211221)(6023XXsRRfsRUT 2212211221)(23XXsRRfsRpU 可得， 这就是机械特性的参数表达式。固定U1、f1 及阻抗等参数，画成曲线便为Ts曲线。2.3.2 三相异步电动机的机械特性最大电磁转矩: 正、负最大电磁转矩可以从参数表达式求得，令 : 得到最大电磁转矩:最大转矩对应的转差率称为临界转差率0dsdT)(2321221211121XXRRfpUTm 221212XXRRsm 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 一般地， 值不超过 的5%，可忽略，则有: 也就是说，异步发电机状态和电动机状态的最大电磁转矩绝对值可近似认为相等，

6、临界转差率也近似认为相等，机机械特性具有对称性械特性具有对称性。21R221XX)()(232121221121XXRsXXfpUTmm2.3.2 三相异步电动机的机械特性由两个表达式可见当其它参数一定时：a、最大电磁转矩与电源电压平方成正比； 临界转差率与电源电压无关。c、频率越高，最大电磁转矩和临界转差率越小； 漏抗越大，最大电磁转矩和临界转差率越小；b、转子回路电阻越大，临界转差率越大； 最大电磁转矩与转子电阻无关。2.3.2 三相异步电动机的机械特性 过载倍数过载倍数：最大电磁转矩与额定电磁转矩的比值，或称最大转矩倍数，用表示。即：NmTT 一般三相异步电动机=1.62.2,起重、冶金

7、用的异步电动机=2.22.8。 2.3.2 三相异步电动机的机械特性堵转转矩： 对应 n =0，S =1的电磁转矩，用 Ts 表示。 可见，TS 与电压平方成正比，而且转子电阻越大，起动转矩越大，漏电抗越大，起动转矩越小。)()(232212211221XXRRfRpUTs 2.3.2 三相异步电动机的机械特性当其它参数一定时:a、起动转矩与电源电压平方成正比；b、频率越高，起动转矩越小； 漏抗越大，起动转矩越小；c、绕线式电动机，转子回路电阻越大，起动转矩先增后减。2.3.2 三相异步电动机的机械特性 起动转矩倍数起动转矩倍数:起动转矩与额定转矩的比值，用 表示，即： 电动机起动时，只有 T

8、S 大于(1.11.2)倍的负载转矩才可以顺利起动。一般异步电动机起动转矩倍数 =0.81.2。TKNsTTTKTK2.3.2 三相异步电动机的机械特性稳定运行问题 当0ssm，机械特性下斜，拖动恒转矩负载和泵类负载运行时均能稳定运行。 当sms1，机械特性上翘，拖动恒转矩负载不能稳定运行。 三相异步电动机稳定运行在0ssm范围内，长期稳定运行在0ssN范围内。2.3.2 三相异步电动机的机械特性（3）机械特性的实用表达式ssssTTmmm 2如何使用实用公式NmmNssss 21 )1(2 Nmss 122TTTTssNNm 额定工作时一般工作状态时NNnPT9550 11nnnsNN 2.

9、3.2 三相异步电动机的机械特性2.三相异步电动机的固有机械特性三相异步电动机的固有机械特性 三相异步电动机在电压、频率均为额定值不变，定、转子回路不串入任何电路元件时的机械特性称为固有机械特性。 1）在 0s1，即 0n n1 的范围内，特性在第象限，电磁转矩T和转速n都为正，从正方向规定判断，T与n 同方向。电动机工作在这范围内是电动状态。2.3.2 三相异步电动机的机械特性 2）在s0范围内，nn1，特性在第象限，电磁转矩为负值，是制动性转矩，电磁功率也是负值，是发电状态，机械特性在s0和s0两个范围内近似对称。 3）在s 1范围内，n0，特性在第象限，T 0，也是一种制动状态。 B点为

10、额定运行点；A点为理想空载运行点；C点是电磁转矩最大点；D点为起动点。2.3.2 三相异步电动机的机械特性2.3.2 三相异步电动机的机械特性n0Tn0机械特性机械特性 TsTNnNTMnMNMS1、额定状态 2、临界状态3、起动状态N、M、S 代表三个重要的工作状态2.3.2 三相异步电动机的机械特性1）额定状态 在额定UN 下，以额定 nN 运行，输出额定 PN 时，电动机转轴上输出的转矩n0Tn0机械特性机械特性 TsTNnNTMnMMS 额定状态说明了电动机长期运行能力T2 = 9.55PN nNN2.3.2 三相异步电动机的机械特性临界转差率smY系列系列: KM = 22.22）临

11、界状态过载倍数KMR2 X2sm =TM TNKM =n0Tn0机械特性机械特性 TsTNnNNTMnMMS2.3.2 三相异步电动机的机械特性3）起动状态 TS体现了电动机直接起动的能力 若TSTL电机能起动，否则将起动不了 起动转矩倍数:TS TNKS =Y系列系列: KS = 1.62.2n0Tn0机械特性机械特性 TsTNnNTMnMNMS2.3.2 三相异步电动机的机械特性 从机械特性表达式上可以看出：可以通过改变一些参数使得特性曲线更满足用户的需要,这样就得到了异步电动机的人为机械特性曲线。221221221)()/(2XXSRRSRUfmpTem3.人为机械特性：人为机械特性：2

12、.3.2 三相异步电动机的机械特性（1）降低定子端电压的人为机械特性： 除了自变量与因变量外，保持其它量都不变，只改变定子电压的大小，研究这种情况下的机械特性。由于异步电机的磁路在额定电压下已有点饱和了，故不宜再升高电压。下面只讨论降低定子端电压时的人为机械特性。 2212211221)(23XXsRRfsRpUT 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 从表达式上可以看出：异步电机的同步转速与电压无关，电磁转矩T与 U12 成正比，为此最大转矩以及起动转矩都要随 U1的降低而按 U12 的平方减小。而最大转矩对应的转差率Sm不变。0Tnn0smUN0.9UN0.81TM0.81TS2.3.2

13、三相异步电动机的机械特性（2）定子回路串接三相对称电阻的人为机械特性2.3.2 三相异步电动机的机械特性（3）定子回路串三相对称电抗的人为机械特性串电抗不消耗有功功率，而串电阻消耗有功功率。1 0TmTsms n0n1Tmxstsm2.3.2 三相异步电动机的机械特性 从机械特性的表达式上可以看出,最大电磁转矩与转子每相电阻值无关，即转子串入电阻后，Tm不变。临界转差率： （4）转子回路串入三相对称电阻的人为机械特性 绕线式三相异步电动机通过滑环，可以把三相对称电阻串入转子回路而后三相再短路。 ms（ )RR22.3.2 三相异步电动机的机械特性 转子回路串电阻并不改变同步转速。转子回路串三相

14、对称电阻后的人为机械特性图所示。 从图看出，转子回路稍串入一些电阻，可以增大起动转矩，串的电阻合适时，msmTTXXRRs12122.3.2 三相异步电动机的机械特性0Tnn0R2R2 +RTS +T 转子串联合适的电阻: TS TM2.3.2 三相异步电动机的机械特性R2+Rs3Tst2sm2R2+Rs2Tst1sm1R2+Rs11 0TstTmTs n0n1smR2转子回路串电阻时的机械特性2.3.2 三相异步电动机的机械特性Rs1Rs2R2R2+Rs1R2+Rs2n但是若串入转子回路的电阻再增加，则 1了。因此转子回路串电阻增大起动转矩并非是电阻越大越好，而是有一个限度，如图所示。 n除

15、了上面两种方法,还可以改变定子电源频率,这种方法我们异步电动机起动与调速方法中介绍。 ms2.3.2 三相异步电动机的机械特性机机械械特特性性的的软软硬硬 硬特性：硬特性：负载变化时，转速变化不大硬特性硬特性软特性软特性0Tn 不同场合应选用不同的电机不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。软特性：软特性：负载增加时，转速下降较快2.3.2 三相异步电动机的机械特性 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，这种能力称为自适应负载能力。0Tn 电动机工作在特性曲线的哪一点上？ 应当运行于与负载机械特性的交点上。电动机的自适应负载能力2.3.2 三相异步电动

16、机的机械特性n0nT工作段工作段 自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要特点 a点点TLnI2T直至新的平衡直至新的平衡I1 P10TnTLaTL a点点a2.3.2 三相异步电动机的机械特性4. 4. 利用电磁转矩实用表达式计算机械特性利用电磁转矩实用表达式计算机械特性 2.3.2 三相异步电动机的机械特性b. 求取人为机械特性转子回路外串电阻的电阻值 2.3.2 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机电磁转矩的三种表达方式221cosICTTj一、物理表达式2212211221)()(23XXsRRfsRpUT二、参数表达式ssssTTmmm2三、实用表达式任务实施任务实施1) 测量接线如图。同轴联接负载电机。图中Rf用1800可调电阻，RL用2250可调电阻。2) 合