项目2.3三相交流异步电动机工作特性的测试.ppt

任务2.3 三相交流异步电动机工作特性的测试 任务导入 要正确的使用三相交流异步电动机，还 应该知道三相交流异步电动机的工作特性 通过本次三相交流异步电动机工作特性 测定的任务，能够达到掌握三相交流异步 电动机的工作特性的目的 1.转速特性 : 三相异步电动机空载时，转 子的转速n接近于同步转速 随着负载的增加，转速n要略微 降低，这时转子电动势 增大 ，转子电流 增大，以产生大 的电磁转矩来平衡负载转矩因 此，随着P2的增加，转子转速n 下降，转差率s增大 2.3.1 三相异步电动机的工作特性 2. 转矩特性 ： 稳定运行时异步电动机 转矩方程为 输出功 率 ，所以 电动机空载时， ，随着 负载增加， 增大，由于机 械角速度Ω变化不大，电磁 转矩T随 的变化近似地为 一条直线 2.3.1 三相异步电动机的工作特性 3.定子电流特性 ： 空载时,转子电流基本上 为零,此时的定子电流就是 励磁电流I0，随着负载的增 加,转速降低,转子电流增大 ,定子电流也增大 2.3.1 三相异步电动机的工作特性 4.定子功率因数 ： 空载时定子侧的功率因数 很低，不超过0.2，接近额定 负载时，定子电流中的有功 电流增加，使功率因数提高 ，接近负载时，功率因数接 近于1；但是如果进一步增大 负载，由于转差率的增大， 使功率因数角增大，则功率 因数减小。

2.3.1 三相异步电动机的工作特性 5.效率特性 ： 2.3.1 三相异步电动机的工作特性 空载时， = 0， ＝0，随着 输出功率的增加，效率也增加 当不变损耗等于可变损耗时，电 动机的效率达到最大对中、小 型异步电动机，大约 时，效率最高如果负载继续增 大，效率反而要降低一般来说 ，电动机的容量越大，效率越高 2.3.1 三相异步电动机的工作特性 三相异步电动机的机械特性是指在定子电压、频率和参 数固定的条件下，电磁转矩T与转速 （或转差率 ）之间 的函数关系 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 1.三相异步电动机机械特性的三种表达式 （1）电磁转矩的物理表达式 由前所述， 异步电机等值电路中，由于励磁阻抗比定、转子漏阻抗大 很多，把T型等值电路中励磁阻抗这一段电路前移来计算 ， 误差很小,故有: （2）机械特性的参数表达式 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 可得， 这就是机械特性的参数表达式固定U1、f1 及阻抗等参数 ，画成曲线便为T－s曲线 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 最大电磁转矩: 正、负最大电磁转矩可以从参数表达式求得，令 : 得到最大电磁转矩: 最大转矩对应的转差率称为临界转差率 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 一般地， 值不超过 的5%，可忽略，则有: 也就是说，异步发电机状态和电动机状态的最大电磁转 矩绝对值可近似认为相等，临界转差率也近似认为相等，机 械特性具有对称性。

2.3.2 三相异步电动机的机械特性 由两个表达式可见 当其它参数一定时： a、最大电磁转矩与电源电压平方成正比； 临界转差率与电源电压无关 c、频率越高，最大电磁转矩和临界转差率越小； 漏抗越大，最大电磁转矩和临界转差率越小； b、转子回路电阻越大，临界转差率越大； 最大电磁转矩与转子电阻无关 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 过载倍数：最大电磁转矩与额定电磁转矩的比值，或称 最大转矩倍数，用λ表示即： 一般三相异步电动机λ=1.6～2.2,起重、冶金用的异步电动 机λ=2.2～2.8 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 堵转转矩： 对应 n =0，S =1的电磁转矩，用 Ts 表示 可见，TS 与电压平方成正比，而且转子电阻越大，起动转 矩越大，漏电抗越大，起动转矩越小 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 当其它参数一定时: a、起动转矩与电源电压平方成正比； b、频率越高，起动转矩越小； 漏抗越大，起动转矩越小； c、绕线式电动机，转子回路电阻越大，起动转矩先增后减 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 起动转矩倍数:起动转矩与额定转矩的比值，用 表示 ，即： 电动机起动时，只有 TS 大于(1.1～1.2)倍的负载转矩才 可以顺利起动。

一般异步电动机起动转矩倍数 =0.8～1.2 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 稳定运行问题 当0＜s＜sm，机械特性下斜，拖动恒转矩负载和泵类负 载运行时均能稳定运行 当sm＜s＜1，机械特性上翘，拖动恒转矩负载不能稳定 运行 三相异步电动机稳定运行在0＜s＜sm范围内，长期稳定 运行在0＜s＜sN范围内 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 （3）机械特性的实用表达式 如何使用实用公式 额定工作时 一般工作状态时 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 2.三相异步电动机的固有机械特性 三相异步电动机在电压、频率均为 额定值不变，定、转子回路不串入任 何电路元件时的机械特性称为固有机 械特性 1）在 0≤s≤1，即 0＜n≤ n1 的范围 内，特性在第Ⅰ象限，电磁转矩T和转 速n都为正，从正方向规定判断，T与n 同方向电动机工作在这范围内是电 动状态 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 2）在s＜0范围内，n＞n1，特性在第 Ⅱ象限，电磁转矩为负值，是制动性转 矩，电磁功率也是负值，是发电状态， 机械特性在s＜0和s＞0两个范围内近似 对称 3）在s ＞1范围内，n＜0，特性在第 Ⅳ象限，T ＞0，也是一种制动状态。

B点为额定运行点；A点为理想 空载运行点；C点是电磁转矩最大点； D点为起动点 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 n0 T n 0 机械特性 TsTN nN TM nM N M S 1、额定状态 2、临界状态 3、起动状态 N、M、S 代表三个重要的工作状态 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 1）额定状态 在额定UN 下， 以额定 nN 运行， 输出额定 PN 时， 电动机转轴上输出的转矩 n0 T n 0 机械特性 TsTN nN TM nM M S 额定状态说明了电动机 长期运行能力 T2 = 9.55 PN nN N 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 临界转差率sm Y系列: KM = 2～2.2 2）临界状态 过载倍数KM R2 X2 sm = TM TN KM = n0 T n 0 机械特性 TsTN nN N TM nM M S 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 3）起动状态 TS体现了电动机直接起动的能力 若TSTL电机能起动，否则将起 动不了 起动转矩倍数:TS TN KS = Y系列: KS = 1.6～2.2 n0 T n 0 机械特性 TsTN nN TM nM N M S 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 从机械特性表达式上可以看出：可以通过改变一些 参数使得特性曲线更满足用户的需要,这样就得到了异步 电动机的人为机械特性曲线。

3.人为机械特性： 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 （1）降低定子端电压的人为机械特性： 除了自变量与因变量外，保持其它量都不变，只改变定 子电压的大小，研究这种情况下的机械特性由于异步电机 的磁路在额定电压下已有点饱和了，故不宜再升高电压下 面只讨论降低定子端电压时的人为机械特性 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 从表达式上可以看出：异步电机的同步转速与电压无关，电磁 转矩T与 U12 成正比，为此最大转矩以及起动转矩都要随 U1的降低 而按 U12 的平方减小而最大转矩对应的转差率Sm不变 n0 sm UN 0.9UN 0.81TM 0.81TS 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 （2）定子回路串接三相对称电阻的人为机械特性 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 （3）定子回路串三相对称电抗的人为机械特性 串电抗不消耗有功功率， 而串电阻消耗有功功率 1 0 TmT sm s n 0 n1 Tm’ xst sm’ 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 从机械特性的表达式上可以看出,最大电磁转矩与转子每 相电阻值无关，即转子串入电阻后，Tm不变临界转差率： （4）转子回路串入三相对称电阻的人为机械特性 绕线式三相异步电动机通过滑环，可以把三相对称电阻 串入转子回路而后三相再短路。

∝（ ) 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 转子回路串电阻并不改变同步转速转子回路串三相 对称电阻后的人为机械特性图所示 从图看出，转子回路稍串入一些电阻，可以增大起动 转矩，串的电阻合适时， 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 n0 R2R2 +R TS +△T 转子串联合适的电阻: TS → TM 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 R2+Rs3 Tst2 sm2R2+Rs2 Tst1 sm1 R2+Rs1 1 0 TstTmT s n 0 n1 sm R2 转子回路串电阻时的机械特性 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 Rs1Rs2 R2 R2+Rs1 R2+Rs2 n但是若串入转子回路的电 阻再增加，则 ＞1了 因此转子回路串电阻增大 起动转矩并非是电阻越大 越好，而是有一个限度， 如图所示 n除了上面两种方法,还可以 改变定子电源频率,这种方 法我们异步电动机起动与 调速方法中介绍 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 机 械 特 性 的 软 硬 硬特性：负载变化时，转速变化不大 硬特性 软特性 不同场合应选用不同的电机如金属切削，选硬特性电机；重载 起动则选软特性电机。

软特性：负载增加时，转速下降较快 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整， 这种能力称为自适应负载能力 电动机工作在特性曲线的哪一 点上？ 应当运行于与负载机械特性 的交点上 电动机的自适应负载能力 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 n0 n T 工作段 自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要特点 a点→TL↑→n↓→I2↑→T↑ 直至新的平衡 I1 ↑ →P1↑ TL a TL’ → a'点 a' 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 4. 利用电磁转矩实用表达式计算机械特性 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 b. 求取人为机械特性—转子回路外串电阻的电阻值 2.3.2 三相异步电动机的机械特性 三相异步电动机电磁转矩的三种表达方式 一、物理表达式 二、参数表达式 三、实用表达式 任务实施 1) 测量接线如图同轴联接负载电机图中Rf用1800Ω可 调电阻，RL用2250Ω可调电阻 2) 合上交流电源，调节调压器使之逐渐升压至额定电压 并保持不变 3) 合上校正过的直流电机的励磁电源，调节励磁电流至 校正值并保持不变 4) 调节负载电阻RL，使异步电动机的定子电流逐渐上 升，直至电流上升到1.25倍额定电流。

5) 从这负载 开始，逐渐减小负载直至空载，在这范 围内读取异步电动机的定子电流、输入功率、转速、直 流电机的负载电 流IF等数据 6)根据测得的数据，绘制下列特性曲线 效率特性 机械特性 电流特性转距特性 负载转距 特性 转差率特性 工 作 特 性 曲 线 。