第5章异步电机(6-10)(精品).ppt

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1、2023/4/75.65.6异步电动机的参数测定异步电动机的参数测定异步电动机的参数测定异步电动机的参数测定异步电机的电磁转矩笼型转子的相数和极对数异步电动机的功率、转矩平衡方程式异步电动机的工作特性异步电动机的参数测定u如变压器一样，对于已制成的异步电机可以通过空载试验和短路试验来测定其参数。u试验目的：测定励磁电阻Rm、励磁电抗Xm、铁耗pFe、机械损耗pmec。u试验方法：试验时电机轴上不带负载，用三相调压器对电机供电，使定子端电压从(1.11.3)UN开始，逐渐降低电压，空载电流逐渐减少，直到电动机转速发生明显下降，空载电流明显回升为止。在这个过程中，记录电动机的端电压U1、空载电流I

2、0、空载损耗p0、转速n。绘制空载特性曲线如图所示。一、空载试验一、空载试验 5.65.6异步电动机的参数测定异步电动机的参数测定2005-52第5章异步电机由于异步电动机空载运行时转子电流小，转子铜耗可以忽略不计。在这种情况下，定子输入功率消耗在定子铜耗m1I02R1、铁耗pFe、机械损耗pmec，空载附加损耗pad0上p0=m1I02R1+pFe+pmec+pad0从输入功率p0中扣除定子铜耗，得p0p0=p0-m1I02R=pFe+pmec+pad05.65.6异步电动机的参数测定异步电动机的参数测定2005-53第5章异步电机1 1、机械损耗的求法、机械损耗的求法、机械损耗的求法、机械

3、损耗的求法 损损耗耗分分离离：在p0的三项损耗中，机械损耗pmec与电压U1无关，在电动机转速变化不大时，可以认为是常数。pFe+pad0可以近似认为与磁密的平方成正比，因而可近似认为与电压的平方成正比。故p0与U12的关系曲线近似为一直线。其延长线与纵轴交点即为机械损耗pmec。空载附加损耗相对较小，可以用其它试验将之与铁耗分离，也可根据统计值估计pad0，从而得到铁耗pFe。2005-54第5章异步电机2 2、空载等效阻抗计算：、空载等效阻抗计算：、空载等效阻抗计算：、空载等效阻抗计算：Z0=U1I0R0=p03I02X0=(Z02-R02)1/2由于电动机空载，s0，转子支路近似开路，则

4、X0=XmX1即Xm=X0X1式中，定子漏电抗X1将由短路试验测出。在已知额定电压下铁耗pFe的情况下，励磁电阻Rm=pFe3I022005-55第5章异步电机二、短路试验二、短路试验二、短路试验二、短路试验 1.试试验验目目的的：测测定定短短路路阻阻抗抗、转子电阻、定、转子漏抗。转子电阻、定、转子漏抗。2.试试验验方方法法：将将转转子子堵堵住住，在在定定子子端端施施加加电电压压，从从0.4UN开开始始逐逐渐渐降降低低，记记录录定定子子绕绕组组端端电电压压Uk、定定子子电电流流Ik、定定子子端端输输入入功功率率Pk，作作出出异异步步电电机机的的短短路路特特性性Ik=f(Uk)，Pk=f(Uk)

5、，如如图图所所示示。根根据据短短路路特特性性曲曲线线，取取额额定定电电流流点点的的Uk(相相电电压压)、Ik(相相电电流流)、Pk(三三相相短短路路损损耗耗)。2005-56第5章异步电机3.3.短路等效阻抗计算短路等效阻抗计算短路等效阻抗计算短路等效阻抗计算 Zk=UkIkRk=Pk3Ik2Xk=(Zk2-Rk2)1/2根根据据短短路路时时的的等等效效电电路路，由由于于XmRm，忽忽略略Rm，并并近近似似认认为为X1=X2。考虑到。考虑到X0=Xm+X1(空载试验空载试验)，可推导出，可推导出对对于于大大中中型型异异步步电电机机，由由于于Xm很很大大，励励磁磁支支路路可可以以近近似似认认为开

6、路，这时为开路，这时Rk=R1+R2X1=X2=Xk22005-57第5章异步电机2023/4/75.75.7笼型转子的相数和极对数笼型转子的相数和极对数笼型转子的相数和极对数笼型转子的相数和极对数设转子总导条数为Z2(即转子槽数)，它在转子圆周上均匀分布，导条两端被端环短路，整个结构是对称的。当一极对数为p的旋转磁场Bm在气隙中旋转时，它依次切割转子各导条，于是构成了一个对称的Z2相电动势系统，该电动势作用在结构对称的笼型绕组上，产生对称的Z2相电流。笼型转子相数等于转子导条数，即m2=Z2。每相只有一根导条，故匝数等于1/2匝，绕组系数为1，即N2=1/2，kN2=1。笼型转子的极对数始终

7、等于定子的极对数p。5.75.7笼型转子的相数和极对数笼型转子的相数和极对数笼型转子的相数和极对数笼型转子的相数和极对数Bm相相对对于于定定子子转转速速为为n1，以以n2=(n1-n)转转速速切切割割转转子子导导条条。e2s与与Bm成成正正比比，故故e2s与与Bm波波过过零零点点相相同同，幅幅值值相相差差固固定定倍倍数数。每每根根导导条条功功率率因因数数角角为为2，导导条条中中电电流流i2s波波滞滞后后于于e2s波波2相相位位差差。转转子子磁磁动动势势F2亦亦为为正正弦弦波波，以以转转速速n1相对于定子旋转。相对于定子旋转。2005-59第5章异步电机2023/4/75.85.8异步电动机功率

8、、转矩平衡方程式异步电动机功率、转矩平衡方程式异步电动机功率、转矩平衡方程式异步电动机功率、转矩平衡方程式一、功率平衡方程式一、功率平衡方程式异步电机的功率和损耗在异步电机的功率和损耗在T型等效电路中的反映如图所示型等效电路中的反映如图所示。名称符号计算公式输入电功率 P1P1=m1U1I1cos1定子绕组铜耗pCu1pCu1=m1I12R1铁耗pFepFe=m1I02Rm，在正常运行时，异步电动机的转速接近同步转速，转子电流频率很低(0.52)Hz，转子铁耗可以忽略，因此异步电动机的铁耗可近似认为等于定子铁耗。电磁功率PemPem=P1-pCu1-pFe=pCu2+Pmec=m2I22R2s

9、借助于气隙中旋转磁场由定子传递给转子的功率转子绕组铜耗pCu1pCu2=m2I22R25.85.8异步电动机的功率、转矩平衡方程式异步电动机的功率、转矩平衡方程式异步电动机的功率、转矩平衡方程式异步电动机的功率、转矩平衡方程式2005-511第5章异步电机名称符号计算公式总机械损耗PmecPmec=m2I22R2(1-s)s机械损耗pmec包括轴承摩擦损耗和通风损耗，主要与转速有关附加损耗pad难以准确计算，通常估算约为电机额定功率的0.5%1%。输出机械功率P2转子轴上输出的机械功率5.85.8异步电动机的功率、转矩平衡方程异步电动机的功率、转矩平衡方程异步电动机的功率、转矩平衡方程异步电动

10、机的功率、转矩平衡方程 2005-512第5章异步电机功率平衡方程为：功率平衡方程为：P1=Pem+pcu1+pFePem=pcu2+Pmec 机械功率平衡方程式：机械功率平衡方程式：Pmec=P2+pmec+pad电电磁磁功功率率、转转子子绕绕组组回回路路铜铜耗耗、总总机机械械功率三者之间的关系为：功率三者之间的关系为：Pem：pcu2：Pmec=1：s：(1-s)5.85.8异步电动机的功率、转矩平衡方程异步电动机的功率、转矩平衡方程异步电动机的功率、转矩平衡方程异步电动机的功率、转矩平衡方程 2005-513第5章异步电机二、转矩平衡方程式异步电动机机械功率平衡关系式Pmec=P2+pm

11、ec+pad的两边同除以转子机械角速度=2n/60，即得对应的转矩平衡方程式。Tem=T2+T0Tem=Pmec为电磁转矩；T2=P2为负载制动转矩；T0=(pmec+pad+p0)为空载制动转矩。5.85.8异步电动机的功率、转矩平衡方程异步电动机的功率、转矩平衡方程异步电动机的功率、转矩平衡方程异步电动机的功率、转矩平衡方程 2005-514第5章异步电机Tem=Pmec/=Pmec/(1-s)1=Pem/1式中，1=2n1/60为同步角速度。上式说明，电磁转矩等于电磁功率除以同步机械角速度，也等于总机械功率除以转子机械角速度。三、效率=(P2P1)1005.85.8异步电动机的功率、转矩

12、平衡方程异步电动机的功率、转矩平衡方程异步电动机的功率、转矩平衡方程异步电动机的功率、转矩平衡方程 2005-515第5章异步电机2023/4/75.95.9异步电机的电磁转矩异步电机的电磁转矩异步电机的电磁转矩异步电机的电磁转矩一、物理表达式一、物理表达式异步电机电磁转矩的物理表达式描述了电磁转矩与主磁通、转子有功电流的关系。Tem=CTmI2aCT为与电机结构有关的常数；I2a=I2cos2为转子电流的有功分量。2023/4/75.95.9异步电机的电磁转矩异步电机的电磁转矩异步电机的电磁转矩异步电机的电磁转矩二、参数表达式二、参数表达式异步电机电磁转矩的参数表达式描述了电磁转矩异步电机电

13、磁转矩的参数表达式描述了电磁转矩与参数的关系，由简化等效电路推导出表达式如下与参数的关系，由简化等效电路推导出表达式如下1.Tem与U12成正比。2.f1Tem。3.漏电抗XkTem。1.1.TTemem-s s曲线曲线在电压在电压U U1 1、频率、频率f f1 1为常数时，电机的参数可为常数时，电机的参数可以认为是常数，电磁转矩仅与以认为是常数，电磁转矩仅与s s有关，其关系曲有关，其关系曲线线T Temem=f f(s s)如图所示。如图所示。5.95.9电磁转矩的三种表达式电磁转矩的三种表达式电磁转矩的三种表达式电磁转矩的三种表达式 1.Tem全曲线与U12成正比。2005-518第5

14、章异步电机2.三个特殊点同步点：s=0，n=n1，旋转磁场相对于转子静止，Tem=0。最大转矩点：s=sm，临界转差率sm，特点是与R2成正比，与Xk成反比。Tmax的特点是与R2无关。过载倍数kM=TmaxTNTN为额定负载转矩TN=PN/NkM2005-519第5章异步电机2.三个特殊点三个特殊点起动点：s=1，n=0，转子静止，Tem=Tst。起动转矩倍数kst=TstTN一般kst=1.02.0，特殊用途一般kst=2.84.02005-520第5章异步电机2023/4/75.105.10异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性是指在额定电压、额定频率下异步电动机的转速n、效率、功率因数cos1、输出转矩T2、定子电流I1与输出功率P2的关系曲线。异步电动机的工作特性可以用计算方法获得。在已知等效电路各参数、机械损耗、附加损耗的情况下，给定一系列的转差s，可以由计算得到工作特性。对于已制成的异步电动机，其工作特性也可以通过试验求得。5.105.10异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性 2005-522第5章异步电机