第十七章--异步电动机的功率、转矩和运行特性(动画)

第十七章异步电动机的功率、转矩和运行特性重点第十七章异步电动机的功率、转矩和运行特性本章基本要求：(1)掌握异步电动机的功率和转矩守衡关系；(2)理解异步电动机中电磁转矩的各种表达形式以及使用方法；(3)掌握异步电动机的机械特性；(4)熟悉异步电动机的运行性能。§17-1异步电动机的功率'2r'2jx11jrx'2Imrjmx'21srs1UPMP1P1I11111cosPmUI21111cupmIr21FemmpmIr1212cufecumadMpppPppPPP（电）（机）112122MPmEImEI··22122cupmIr§17-1异步电动机的功率11cuFeMPppP2McuPpP2madPppP122212222212MPmEIrmIjxIsrmIs··2122222122122211　　　　　　　McusPmIrrssmIrmIrspP22122cupmIr'2'1221sPmIrs2(1)cuMMpsPPsP称为总机械功率的等效电阻。'21srs§17-1异步电动机的功率例题：一台三相异步电动机运行时，，定子总损耗，s＝0.03，计算总的机械功率和转子铜耗。解：160PkW11cuFeppkW11()60159McuFePPppkW(1)(10.03)5957.23MPsPkW20.03591.77cuMpsPkW§17-2异步电动机的转矩关系一、转矩平衡——转子机械角速度——同步机械角速度2madPppP2madppPP2MoTTT22PT0madppT11(1)12216060MMMMPsPPPsTnns260n1112260nfp§17-2异步电动机的转矩关系二、电磁转矩的基本表达式（物理表达式）2122221(2)cos2WmmfWkIfp2222222111cos22MMPmEImEITfpfp21221224.442wmwmEfwkfwk2222WMmpWkC22cosMMmTCI——转矩系数结论：电磁转矩是由气隙磁场与转子的有功电流相互作用产生的。§17-2异步电动机的转矩关系三、电磁转矩的参数表达式和机械特性曲线1U1ImI1r1jxmjxmrmCZ1Cr1jCx22jCx22rCs22IIC12222112()UIrrCxCxs2122112MMPpmrTIfs三、电磁转矩的参数表达式——参数表达式曲线——机械特性曲线'2211'2'2211122[()()]MrmpUsTrfrCxCxs~MTs发电机状态电动机状态电磁制动状态maxTMTstTmss10三、电磁转矩的参数表达式1、最大电磁转矩maxMT0dsdTM'222112()mCrsrxCx211max22111124()MmpUTfcrrxCx'2211'2'2211122[()()]MrmpUsTrfrCxCxs——临界转差率＋：电动机状态；—：发电机状态1、最大电磁转矩'222112()mCrsrxCx211max22111124()MmpUTfcrrxCx2max1MTU（1）的影响：1UMTNTmaxTmax0.49T1U10.7UstT0.49stT01sms讨论：'121Urf、、的影响，电机运行的稳定性1msU与无关1、最大电磁转矩讨论：'222112()mCrsrxCx211max22111124()MmpUTfcrrxCxmax/MTT210r24r2r00.20.40.60.81.0s0.20.40.60.81.0（2）的影响：'2r'2msr对绕线式电机，可在转子回路串附加电阻来改变转子电阻。'2rmaxMT与无关。1、最大电磁转矩讨论：211max22111124()MmpUTfcrrxCx'222112()mCrsrxCx(3)的影响：1fmax211MTf11msf，近似地1、最大电磁转矩（4）电机运行的稳定性MLdTdTdsdsMTLTabs0asbsms1-电机2-负载ms是电机稳定运行与不稳定运行的分界点，称临界转差率。电机稳定运行的条件：1、最大电磁转矩过载能力：表示电机可以过载的倍数。一般异步电动机为1.8~2.5；供起重和冶金机械用的电机为2.7~3.7。maxMmNTkT三、电磁转矩的参数表达式2．最初起动转矩（s=1）stT'2211'2'2211122[()()]MrmpUsTrfrCxCxs2'112'2'2112122[()()]stmpUrTfrcrxcx2．最初起动转矩（s=1）讨论：21stTU2'112'2'2112122[()()]stmpUrTfrCrxCx'1121Ufr、、的影响（1）的影响：1U(2)的影响：1f211stTf近似地，2．最初起动转矩（s=1）对绕线式异步电动机，可在转子回路串附加电阻提高起动转矩，一般2strT1ms，stT达到最大转矩。''22'2112()1()stmCrRsrxcx2'2112''2()strxcxRrCmax/MTT210r24r2r00.20.40.60.81.0s0.20.40.60.81.0（3）的影响：2r2．最初起动转矩（s=1）（4）最初起动转矩倍数：电机要想带负载运行起来，其拖动转矩负载转矩，所以1stkNststTTk12stk一般电机2.84stk供起重和冶金机械用的电机§17-2异步电动机的转矩关系实际使用时，一些参数不知，在产品目录中可以查到、和。NPNnmk22112'2211122[()()]MrmpUsTrfrCxCxs222111122221122[()]2[]MkkkkrmpUmpUsTsxrrfxfxssxr四、电磁转矩的实用表达式1r1C'12kxxx若忽略，令最大电磁转矩的简化表达式：2mkrsx222112()mCrsrxCx211max22111124()MmpUTfcrrxCx211max14MkmpUTfx1r1C'12kxxx当忽略，令，时，则四、电磁转矩的实用表达式2112122[]MkkkmpUTsxrfxsxr2mkrsx21112[]MmkmmpUTssfxss211max14MkmpUTfxmax2MmmTssTss——电磁转矩实用表达式四、实用表达式根据、和，作出—S曲线的步骤：MTNPNnmk(1)NT算：()()9550NNNNNPPkwTNmn260NNnmax2MT（）算：NmMTkTmax3ms（）算：max21MNmNMmNmTssTkss2(1)mNmmSSkk11NNnnSn4MTS（）作曲线max2MmmTssTssMT§17-2异步电动机的转矩关系重点：（1）电磁转矩的四种表达形式，每一种表达式如何使用；（2）异步电机的机械特性曲线；（3）电机的最大电磁转矩、最初起动转矩与各个物理量和参数之间的关系。作业：习题28：一、思考题；二、计算题：2，3，4习题29：一、思考题；二、计算题：1，2，3习题30：一、思考题；二、计算题：1，2，3§17－3三相异步电动机的工作特性定子电压、频率一定时，1．转速特性2．定子电流特性3.功率因数特性4.转矩特性5.效率特性2()nfP)(21PfI)(cos21Pf)(22PfT)(2Pf§17－3三相异步电动机的工作特性1．转速特性2()nfP1(1)nsn22PI'2'2122cupmIr'1222cosMPmEI2cuMpsPn，故§17－3三相异步电动机的工作特性2．定子电流特性)(21PfI12()mIII§17－3三相异步电动机的工作特性3.功率因数特性)(cos21Pf§17－3三相异步电动机的工作特性异步电动机从电网吸收感性无功来激磁，空载时，主要为无功电流，较小；1mII1cos2211cosaaPII；随着负载增加12222112cosrrsxPnStgIIr在额定负载附近，功率因数最高（s较小）。如果负载§17－3三相异步电动机的工作特性4．转矩特性)(22PfT22260PTn§17－3三相异步电动机的工作特性5.效率特性不变损耗=可变损耗=当不变损耗=可变损耗时，效率最高。一般，容量越大，效率越高。)(2Pf2212PPPPp12cuFecumadPpppppFemadppp12cucupp本章小结1．异步电动机的功率守恒关系。电磁功率、总机械功率、转子铜耗和转差率的关系。2(1)cuMMpsPPsP11cuFeMPppP2McuPpP2madPppP本章小结2．电磁转矩的四种表达形式。（1）定义式（2）基本表达式（3）参数表达式（4）实用表达式1MMPPT22cosMMmTCI'2211'2'2211122[()()]MrmpUsTrfrCxCxsmax2MmMmTssTss本章小结3．异步电机的机械特性曲线；电机的最大电磁转矩、最初起动转矩与各个物理量和参数之间的关系。4．异步电动机的工作特性。