三相异步电动机的工作特性和参数测定

第8章三相异步电动机的工作特性和参数测定

原理简述、基本方程式和等效电路图42异步电动机的图42异步电动机的T型等效电路异步电机定子绕组所产生的旋转磁场，以转差速度切割转子导体，在转子导体中感应电势，产生电流，转子导体中的电流与定子旋转磁场相互作用而产生电磁转矩， 使转子旋转。当转子的转速'与定子旋转磁场的转速 ；相等时，定、转子之间没有相对切割，转子中就没有电流，也就不能产生转矩。因此转子的转速一定要异于磁场的转速， 故称异步电机。由于异步而产生的转矩称为异步转矩。当 卫”时，为电动机运行；’’：时为发电机运行；当1.即转子逆着磁场方向旋转时，它是制动运行。异步电机绝大多数都是作为电动机运行。 其转矩和转速（转差率）曲线，如图8-1所示。由《电机学》中可知，将转子边的量经过频率折算和绕组折算， 可得到异步电机的基本方程式为：(8-D也"方】+£（&+」兀）启二於+畑>(8-D£L=+W式中转差率 ’W式中转差率 ’1是异步电机的重要运行参数,—为折算到定子一边的转子参数，也就是从定子上测得转子方面的数值。由方程式可以画岀相应的等效电路，如图 由方程式可以画岀相应的等效电路，如图 8-2所示。大小，使定子端电压从空载电流和空载功率，如图8-3所示。逐步下降到左右，每次记录电动机的端电压 -.>J大小，使定子端电压从空载电流和空载功率，如图8-3所示。逐步下降到左右，每次记录电动机的端电压 -.>J-，即可得到异步电动机的空载特性图8-3 空载特性图8-4 铁耗和机械耗分离当异步电动机空载时， 〔「I,一一I。附加电阻=J 。图8-2中转子回路相当n1 =o开路；当异步电动机堵转时，『-I,.'一，附加电阻： ，图8-2转子回路相当短路，这就和变压器完全相同。因此异步电机也可以通过空载实验和堵转（短路） 实验来求出异步电机的等效电路中的各参数。、空载实验由空载实验可以求得励磁参数-:」:,以及铁耗「匕和机械损耗上。实验是在转子轴上不带任何机械负载，转速"需"1,电源频率= 的情况下进行的。用调压器改变试验电压不带任何机械负载，转速空载时，电动机的输入功率全部消耗在定子铜耗、 铁耗和转子的机械损耗上。 所以从空载功率中减去定子铜耗，即得铁耗和机械耗之和 「，即式中g二始-引規=p式中g二始-引規=p羽+Pn为定子绕组每相电阻值，可直接用双臂电桥测得。机械损耗仅与转速有关而与端电压无关，因此在转速变化不大时，可以认为是常数。II与端电压的平II与端电压的平方值7'1\~ '''j的曲线接近直线，如图 8-4所示，把曲线延长与纵坐标交于K点，由K点作平行于横坐标的直线，此直线以下就表示与端点电压无关的机械损耗 二，，直线以上的部分即为不同电压的铁耗。由曲线「-由曲线「-/ 和丄. '上查得额定电压时的和-一，可知定子空载阻抗空载电抗(8-3)定子空载阻抗空载电抗(8-3)式中-.1 J式中-.1 J-.i二+…）；其中可由堵转实验确定，则励磁电抗为L4)三、堵转实验异步电动机从堵转（短路）试验可以求出等效电路中的 ’厂’」和调节试验电压，使，然后逐步减小电压，每次记录端电压调节试验电压，使，然后逐步减小电压，每次记录端电压功率I：，即可得短路特性irKE）曲线，如图8-5所示。uu图8-5图8-5短路特性图8-6 对数座标下的短路特性由于堵转时漏抗二I随漏磁路饱和程度的增加而减小， -匸与I：不是直线关系，而是指数关系。对中型和小型电机，I一"1 ，堵转转矩'、：。因此，如果在低于额定电压下进行堵转试验，为了准确地求得额定电压时的堵转电流、 堵转转矩，须作双对数堵转曲线，向上推至额定电压时求得。如图 8-6。根据堵转特性曲线，可查得对应于的「匸，求岀堵转阻抗'匚、电阻根据堵转特性曲线，可查得对应于的「匸，求岀堵转阻抗'匚、电阻I和电抗’，公式如下(8-5)(8-5)此时，由于定子电压较低，磁通较小，所以铁耗可以忽略，即—此时，由于定子电压较低，磁通较小，所以铁耗可以忽略，即—^=0中的附加电阻一”，可以看岀：儿"-，且短路时等效电路兀（妈+应）

均+儿仁+吒）兀（妈+应）

均+儿仁+吒）(8-6)从上式中解岀七和‘七，得:X：从上式中解岀七和‘七，得:X：+（耳+崔』當+〔耳+瓯）二(8-7)进一步假设''I二进一步假设''I二■「，并利用托二兀+人二氏+兀，上式又可写为:Rx=A+R；血-心二临-蛊』由（8-8）第二式可知： 赢 吧+乳 ，把此式代入（8-8）第一式可解得:(8-9)还可证明:(8-10)式中:(8-10)式中:对于大、中型异步电动机，由于Jj.''二匾，等效电路中的励磁支路可近似认为无穷大,在堵转时的等效电路可简化为图 8-7所示，这样可用下列简化公式来确定图8-7 堵转时的等效电路对于大、中型异步电动机，用以上简化后求得的参数作岀等效电路与实际情况相差不大。在正常工作情况下，定、转子漏电抗处于不饱和状态，为一常数。但当电机堵转时（即起动情况）定、转子电流比额定电流大 （5〜7）倍，漏磁路饱和，漏电抗比正常工作时小 （15〜30）%左右，所以电机从起动到正常工作状态漏磁路饱和情况不同， 漏电抗不是一个常数。 为了计算上力求准确，堵转时应分别测取円、厶二（2规和恥厶时的堵转数据，以便计算工作特性时用亠_求得不饱和漏电抗,计算起动特性时,工作特性时用亠_求得不饱和漏电抗,计算起动特性时,计算最大转矩时，采用 4=（2^3）4时的漏电抗值。因为最大转矩时 '_5，定子电流等效电路没有考虑各种饱和情况引起电抗的变化，计算时要注意修正。异步电动机在工厂的出厂试验中， 必须每台进行空载和堵转试验。空载试验时，可以从空载电流和空载损耗中检查定子绕组、磁路、气隙、装配等方面的质量问题。堵转试验时，一般将堵转电流调到额定电流，从堵转电压、堵转功率中检查鼠笼转子的结构参数，若进一步求出 可以检查鼠笼转子铸铝质量的情况。四、直接法求取工作特性在额定电压和额定频率下，电动机的转速（或转差率）、电磁转矩、定子电流、功率因数、效率与输出功率的关系' 称为异步电动机的工作特性，它是考核电动机性能的重要指标。直接法求取工作特性是指在电源电压的条件下，直接给转子轴上加负载进行的。当改变电动机的负载时，分别记录此算出输出功率、功率因数、效率等得到工作特性。、频率核电动机性能的重要指标。直接法求取工作特性是指在电源电压的条件下，直接给转子轴上加负载进行的。当改变电动机的负载时，分别记录此算出输出功率、功率因数、效率等得到工作特性。、频率五、损耗分析法计算电动机的效率直接负载法适合于中小型电机，对大容量异步电动机， 由于设备所限，直接加负载有一定困难，因此在参数和机械耗已知的情况下（根据空载、堵转实验或设计值）、给定转差率 ，根据型等效电路，即可算出定、转子电流和励磁电流及各种功率损耗，进而算出输出功率和电动机的效率。总损耗有：= （弘⑵式中■上'为铁耗;为机械耗，由空载试验中分析得岀，两者为基本不变的损耗

式中■上'为铁耗;为机械耗，由空载试验中分析得岀，两者为基本不变的损耗