交流电动机 三相异步电动机的转矩与机械特性.ppt

4 三相异步电动机的转矩与机械特性 一、转矩公式的导出 设电磁功率为 P ψ ，旋转磁场 的角速度为 Ω 0 。 电磁转矩（简称转矩） T 是三相异步电动机的最 重要的物理量之一，是由旋转磁场与转子电流间的相 互作用而形成的。 60 2 0 0 n P P T ? ? ? ? ? ? 运用力学分析，可得到转矩 T 与电磁功率 P ψ 的关系为 式中 n 0 是旋转磁场的转速 旋转磁场 S N n n 0 n 0 转 × F I 2 r 子 I 2 电动机的转矩 则 2 2 cos ? I K T m T ? ? 其中， K T 是与电动机结构有关的常数，也称为转 矩常数； Φ m 是通过电动机每相绕组的磁通最大值。 由于电动机的转子电路是感性的，则电动机的电 磁功率 P ψ 与转子电路的功率因数 cosψ 2 有关。 ? ? ? ? 2 20 2 2 2 1 44 . 4 sX R N f s m ? ? ? 可知 m E P ? ? ? 2 ? 2 2 2 2 2 2 X R E I ? ? 另有： + 转子电路模型 - 2 f R 2 2 E ? 2 I ? 2 jX m N f E ? ? 2 2 2 44 . 4 m N f s ? ? 2 1 44 . 4 依据 2 2 cos ? ? I P ? 另 ? ? 2 20 2 2 20 sX R sE ? ? 每相定子电路的相电压 m N f . E U ? ? ? 1 1 1 1 44 4 磁通最大值 1 1 1 1 1 1 1 44 . 4 44 . 4 U N f U N f E m ? ? ? ? 2 20 2 2 2 2 ) ( cos sX R R ? ? ? 转子电路的功率因数 则，转矩的表达式可改写为： 2 20 2 2 2 1 2 ) ( sX R U sR K T ? ? 式中 K 是一常数。 由此可见，转矩 T 与定子每相电压 U 1 、 转差率 s 及转子电阻 R 2 有关 二、电动机的机械特性曲线 转矩 T 与转差率 s 的关系曲线或转速 n 与转矩 T 的关系曲线，统称为电动机的机械特性曲线。 1 、转矩 T 与转差率 s 的关系 ? ? 2 20 2 2 2 1 2 sX R U sR K T ? ? 当 s 较小， sX 20 <<R 2 时： 2 2 1 R sU K T ? T ∝ s → s↑ → T↑ 当 s →1 ， sX 20 >> R 2 时： 2 20 2 1 2 sX U KR T ? → s↑ → T↓ s T 1 ? T s n N n 0 n 0 T max T st T N 1 0 图 4.1 三相异步电动机的 T=f(s) 曲线 s m 最大转矩 起动转矩 额 定 转 矩 2. 转速 n 与转矩 T 的关系 图 4.2 是转速 n 与转矩 T 的 特性曲线，电动机通常工作在 特性曲线的 ab 段。 负载 ↑ 负载转矩 ↑ 转子转速 n ↓ 转差率 s ↑ 转子电流 I 2 ↑ 电动机转矩 ↑ ab 段较为平坦，负载在空 载和额定值之间变化时，电动 机具有转子转速变化不大的特 性，这一特性称作电动机的硬 机械特性。 n T n N n 0 b a T max T st T N 0 图 4.2 n 与 T 的特性曲线 三 . 分析电动机的三个转矩 1. 额定转矩 T N 记 T c 为电动机的阻转矩。电动机在等速运行时 的转矩 T 应满足 设电动机（轴上）输出的机械功率为 P 2 ；转子 的旋转角速度为 Ω 2 。 C T T ? 0 2 T T ? ? 2 T ? 机械负载转矩 空载损耗转矩 60 2 2 n ? ? ? 弧度 / 秒 （ r/s ） 则 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 60 2 2 2 2 2 n P P T T ? 电动机工作于额定电压和额定负载时的工作状态 称作额定状态。额定状态时，电动机输出的机械功率 称为额定输出功率。 额定状态时，电动机的转矩称作 额定转矩 ，以 T N 表示。 功率 P 2 用千瓦为单位 时： n P T T 2 2 9550 ? ? 牛 · 米 （ N · m ） 功率 P 2 用瓦为单位 时： n P T T 2 2 55 . 9 ? ? 牛 · 米 （ N · m ） 转子转速（转 / 分钟） 输出功率，单位：瓦！ 转子转速（转 / 分钟） 输出功率，单位：千瓦！ 电动机的额定转矩为： N N N n P T 2 9550 ? 牛 · 米 （ N · m ） 额定输出功率，单位： 千瓦 ！ 额定转速（转 / 分钟） N N N n P T 2 55 . 9 ? 牛 · 米 （ N · m ）