电动机的转速

1.1.3三相异步电动机的运行分析三相异步电动机空载运行时，转速非常接近于同步转速，n≈n1，S≈0，可以近似认为转子导体不切割旋转磁场，因而转子导体中的电动势近似为零。则定子每相绕组的感应电动势近似等于定子每相绕组上所施加的电压，即式中——定子绕组系数。1.空载运行11111N1=4.44UEfNK≈（1-3）1NK2.负载运行三相异步电动机转子带上负载运行后，转子转速降低，转差率增大，导致转子的各个物理量发生变化。如图1-19所示，当n1＞n＞0时，为电动机运行状态；异步电动机绝大多数都是作为电动机运行的。在这个运行状态中，电动机实现机电能量转换的过程中必然会产生各种损耗，因此，应当分析三相异步电动机的工作特性，以考核电动机的性能。图1-19电动机运行状态3.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。（1）输入功率：其表达式为：11113cosPUI（1-4）式中U1，I1——定子绕组的线电压和线电流：（V）、（A）；——功率因数。1cos（2）输出功率：输出功率为输入功率与总损耗之差，即：21PPP（1-5）式中——总损耗，为定子、转子铜损耗、铁心损耗、机械损耗和附加损耗的总和。P（3）负载转矩：负载转矩的表达式为229.559.55NNPPTnn（1-6）（4）异步电动机的工作特性：1）转速特性：随着输出功率P2的增大，转速n稍有下降。3）功率因数特性：随着输出功率P2的增大，功率因数也增大；接近额定负载时，功率因数最高。4）定子电流特性：随着输出功率P2的增大，线电流I1也增加2）效率特性：随着输出功率P2的增大，效率也增加。5）电磁转矩特性：随着输出功率P2的增大，电磁转矩T也成正比增加。1cos【例1-1】三相异步电动机在额定情况下运行，若电源电压突然下降，而负载转矩不变，试分析下述各量的变化与原因。①旋转磁场的转速；②主磁通；③转子转速。1160fnp解：旋转磁场的转速与电源电压无关，故不变。因为，故主磁通减少。1111Uf1因为电磁转矩，该转矩随着电源电压下降而下降，而电动机轴上负载转矩不变，从而迫使转子的转速n下降。21TU4.三相异步电动机的机械特性（1）三相异步电动机的电磁转矩从三相异步电动机的工作原理知道，异步电动机的电磁转矩是由于通有电流I2的转子导体在磁场中受到电磁力F作用而产生的，因此电磁力转矩的大小与转子电流I2以及旋转磁场的每极磁通Φ成正比。只有转子电流的有功分量I2cosφ2才能与旋转磁场相互作用产生电磁转矩。即，电动机的电磁转矩实际是与转子电流的有功分量I2cosφ2成正比。转子电路交流电路电阻漏磁感抗转子电流I2与转子感应电动势E2之间有一相位差，用φ2表示有功分量I2cosφ2无功分量I2sinφ2综上所述，异步电动机的电磁转矩表达式为：（1-7）T=KmΦI2cosφ2式中Km——与电动机结构有关的常数；Φ——旋转磁场每极磁通，（F）；I2——转子电流，（A）；cosφ2——转子回路的功率因数。（2）三相异步电动机的机械特性三相异步电动机在额定电压和额定频率下，用规定的接线方式，定子和转子回路中不串接任何电阻或电抗时，电磁转矩T与转子转速n之间的变化关系称为固有（自然）机械特性，如图1-20所示。图1-20三相异步电动机的固有机械特性研究机械特性的目的是为了分析电动机的运行性能，从特性曲线上可以看出，其上有四个特殊点可以说明电动机的运行性能，这四个特殊点是：①T=0，n=n0，电动机处于空载工作点，此时电动机的转速为理想空载转速n0。②T=TN，n=nN，为电动机的额定工作点。此时额定转矩为式中，PN——电动机的额定功率，（W）：nN——电动机的额定转速（r/min），一般nN=（0.94～0.95）n0；TN——电动机的额定转矩，（N·m）。（1-8）TN=9.55PN/nN③T=TQ，n=0，为电动机的启动工作点，此时的转矩称为启动转矩。是衡量电动机运行性能的重要指标之一。因为启动转矩的大小将影响到电动机拖动系统加速度的大小和加速时间长短。如果启动转矩太小，在一定负载下电动机有可能启动不起来。式中：TQ——电动机的启动转矩，（N·m）；C——与电动机结构和电源频率有关的一个常数；R——转子每相绕组的电阻，（Ω）；U——电源电压，（V）；X——转子每相绕组的感抗，（Ω）：启动转矩为：（1-9）TQ=CRU2/（R2＋X2）④T=Tmax，n=nm，为电动机的临界工作点。此时的转矩称为最大转矩（Tmax），也是表征电动机运行性能的重要参数之一。式中，Tmax——电动机的最大转矩，（N·m）；C——与电动机结构和电源频率有关的一个常数；U——电源电压，（V）。X——转子每相绕组的感抗，（Ω）。最大转矩为（1-10）Tmax=CU2/2X可见最大转矩Tmax的大小与定子每相绕组上所加电压U的平方成正比。这说明三相异步电动机对电源电压的波动非常敏感。电源电压过低，会使电机轴上输出转矩明显降低，甚至小于负载转矩，而造成电动机停转。通常把固有机械特性曲线上的最大电磁转矩与额定转矩之比（1-11）max/mNTT称为电动机的过载能力系数，它表征了电动机能够承受冲击负载的能力大小，一般机床设备所用的三相异步电动机的1.8~2.2m。综上所述，电动机的最大转矩Tmax和启动转矩TQ是反映电动机的过载能力和启动性能的两个重要指标，最大转矩和启动转矩越大，则电动机的过载能力越强，启动性能越好。如图1-20所示，三相异步电动机的固有机械特性是一条非线性曲线，以最大转矩为分界点，线性段ab为稳定运行区，而非线性段为不稳定运行区，一般应使电动机工作在线性稳定区。1.什么是三相异步电动机的工作特性？2.什么是三相异步电动机的机械特性？