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2005-5 第5章 异步电机 5.6? 异步电动机功率、转矩和工作特性 5.6.1? 异步电动机的功率、转矩平衡方程 一、功率平衡方程 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。 5.6.1? 异步电动机的功率、转矩平衡方程 5.6.1? 异步电动机的功率、转矩平衡方程 5.6.1? 异步电动机的功率、转矩平衡方程 功率平衡方程为 P1= Pem+Pcu1 + ?Pfe Pem=Pcu2+Pmec Pmec=P2+pmec+pad 电磁功率、转子绕组铜耗、总机械损耗三者之间的关 系为： Pem：Pcu2：Pmec=1：s：(1-s) 5.6.1? 异步电动机的功率、转矩平衡方程 二、转矩平衡方程 异步电机转轴上各种机械功率除以转子机械角速度Ω=2πn/60就得到相应的转矩。将机械功率平衡方程Pmec=P2+pmec+pad方程式两边同时除以转子机械角速度Ω后即得转矩平衡方程式。 Tem=T2+T0 Tem= Pmec／Ω 为电磁转矩；T2= P2／Ω为负载制动转矩；T0=(pmec+pad p0)／Ω 为空载制动转矩。 5.6.1? 异步电动机的功率、转矩平衡方程 Tem= Pmec／Ω =Pmec／(1-s)Ω =Pem／Ω1 式中，Ω1=2πn1/60为同步角速度。上式说明，电磁转矩等于电磁功率除以同步角速度，也等于总机械功率除以转子机械角速度。 三、效率 η =(P2／P1)×100％? 5.6.2? 电磁转矩的三种表达式 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=CMΦI2a CM为与电机结构有关的常数；I2a=I2cosφ2为转子电流的有功分量。 5.6.2? 电磁转矩的三种表达式 5.6.2? 电磁转矩的三种表达式 5.6.2? 电磁转矩的三种表达式 当s=0，n=n1，旋转磁场相对于转子静止，Tem=0。当s＞1，电机则运行于电磁制动状态，其Tem-s曲线是电动机状态曲线的延伸。当s＜0，电机运行于发电机状态，其电磁转矩变为负值，对原动机起制动作用，其曲线形状与电动机状态时相似。 5.6.2? 电磁转矩的三种表达式 2.? 最大电磁转矩Tmax和发生最大电磁转矩时的转差 率sm 注意： ●在给定频率下，Tmax与U1^2成正比。 ●最大电磁转矩与转子电阻无关，但发生最大电磁转 矩的转差sm与R‘^2成正比（亦即与R^2成正比）。 ●漏抗越大，Tmax越小。 5.6.2? 电磁转矩的三种表达式 故当转子回路电阻增加（ 如绕线型转子串入附加电 阻）时，Tmax虽然不变， 但sm增大，整个Tem=f(s) 曲线向左移动 。 3.? 过载能力kM 异步电动机的过载能力(亦称为最大转矩倍数)定义 为 kM=Tmax／TN 式中，TN为额定负载转矩TN=PN／ΩN。过载能力 是异步电动机重要的性能指标之一。对于一般异步 电动机，kM=1.6～2.5。最大转矩越大，其短时过载 能力越强。 4.? 起动转矩Tst和起动转矩倍数kst Tem表达式中，令s=1得Tst表达式。起动转矩倍数 kst定义为 kst=Tst／TN 对于一般异步电动机，kst=1.0～2.0。 5.6.2? 电磁转矩的三种表达式 5.6.3? 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η、功率因数cosφ1、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 。 5.6.3? 异步电动机的工作特性 * * * 异步电动机电磁转矩的三种表达式 异步电动机的功率、转矩平衡方程 异步电动机工作特性 pCu2=m2 I22 R2 pCu1 转子绕组铜耗 ?Pem= ?P1-pCu1-pFe =pCu2+Pmec=m2 I22