【江苏】2015-2016学年中职电机与拖动基础（主编刘景峰 中国电力版）教案：6.4 三相异步电动机的转矩和机械特性.docVIP

课题：【学习目标】【】相异步电动机机械特性的三种表达式 一.异步电动机机械特性的物理表达式 ??? 1.异步电动机电磁转矩表达式: ??? 2.转矩常数表达式: ??? 3.转子电流表达式: ??? 4.转子电路功率因数表达式:? 二.异步电动机机械特性的参数表达式???? 1.异步电动机的机械特性参数表达式： ??? 2.异步电动机的机械特性?????3.对应异步电动机的最大转矩Tm为???? 4.几点规律 ?????5.电动机过载倍数 ?? 6.起动转矩倍数 Kst ????异步电动机起动转矩 Tst ，即为 S = 1 时电机的电磁转矩【】 一、三相异步电动机的转矩特性 1、电磁转矩的物理表达式 三相异步电动机的工作原理告诉我们，电磁转矩是旋转磁场与转子绕组中感应电流相互作用产生的，设旋转磁场每极的磁通量用Φ表示，它等于气隙中磁感应强度平均值与每极面积的乘积。Φ表示了旋转磁场的强度。设转子电流用I2表示。根据电磁力定律，电磁转矩T 应与Φ成正比、与I2也成正比，即T ∝Φ·I2。此外转子绕组是一个感性电路，转子电流I2滞后于感应电动势E2，它们之间的相位差角是。考虑到电动机的电磁转矩对外做机械功，与有功功率相对应。因此电磁转矩T 还与转子电路的功率因数cos有关，即与转子电流的有功分量I2cos (与E2同相位的电流分量)成正比。 总结以上分析，可列出异步电动机的电磁转矩方程??????????????????????????? 式中KT是一个与电动机本身结构有关的系数。该公式是分析异步电动机转矩特性的重要依据。 2、转矩特性 电磁转矩与转差率之间的关系T ＝f(S)称为电动机的转矩特性。可以推得 或写成 ??? ??????????????????????? 　 式中KT’、转子电阻R2、转子不动时的感抗X20都是常数，且X20远大于R2。由于上式用电机定、转子绕组中的电阻、电抗等参数反映电磁转矩T 和转差率S之间的关系，所以上式又称之为电磁转矩的参数表达式。 由转矩的表达式可知，转差率一定时，电磁转矩与外加电压的平方成正比，即T ∝U12。因此，电源电压有效值的微小变动，将会引起转矩的很大变化。 当电源电压U1为定值时，电磁转矩T 是转差率S的单值函数。图4-13画出了异步电动机的转矩特性曲线。 二、三相异步电动机的机械特性 当电源电压U1和转子电路参数为定值时，转速n和电磁转矩T的关系n=f（T）称为三相异步电动机的机械特性。机械特性曲线可直接从转矩特性曲线变换获得。将图4-15中的转矩特性曲线顺时针转动90°，并将s换成n就可以得到三相异步电动机的机械特性曲线 1、四个工作点 在机械特性曲线中要抓住以下几个工作点。 额定工作点C 三相异步电动机额定状态下运行，转速n=nN，s=sN，轴上的输出转矩即为带动轴上的额定机械负载的额定转矩TN，额定转矩TN为与额定功率PN和额定转速nN关系可用下式表示： ???????????????????????????????? （4-8） 式中PN——电动机轴上输出的额定功率（kW） nN——电动机额定转速（r/min） TN——电动机上的输出的额定转矩（N?m） 在忽略电动机本身的机械损耗转矩（如轴承摩擦等）的情况下，可以认为电磁转矩TemN与轴上的输出的额定转矩相等，经推导有 ??????????????????????????? （4-9） 式中P2——电动机轴上输出的机械功率（kW）； n——电动机转速（r/min）。 2）临界工作点B 从曲线中可以看出，曲线的形状以B点为界，AB段与BC段的变化趋势是完全不同的，B点就是一个临界点，并且B点对应的电磁转矩即为电机的最大转矩Tm，B点对应的转差率sm 为临界转差率。 可以证明，产生最大转矩时的临界转差率Sm为 ?????????????????????????????????????????????????????? ?????（4-10） 　 将Sm值代入式（4－5），即可求得最大转矩 ???????????????????????????????????????????? ?????????????（4-11） 　 从上两式可见， 　 Tm与电源电压U1的平方成正比。 不同U1时的机械特性曲线如图4-15所示。由图可见，对于同一负载转矩T2，当电源电压U1下降时，电动机转速也随之下降。如果电源电压U1继续下降，使负载转矩T2超过电动机的最大转矩Tm时，电动机将停止转动，转速n=0。这时电动机电流马上升高到额定电流的若干倍，电动机将因过热而烧毁，这种现象称为“闷车”或“堵转”。 最大转矩Tm与转子电阻R2无关，但临界转差率Sm与转子电阻R2成正比。 改变R2能使Sm随之改变，例如增加R2，n＝( T em)曲线