第二章 三相异步电动机的机械特性

n1 60 f (转/分）
n1称为同步转速
f 50Hz, n1 3000 转 / 分
极对数和转速的关系
Y' C'
A Z
N• B
•
X' S
•
B'
•N
S
X C
30
CS'
X' •
• ZN'
A
n0
NZBiblioteka Baidu•
•X
SC
Z'
A' Y t 0
A' t 60
n1
60 f p
(转/分）
I m iA iB iC t
s
n1 n1
n
100%
电动机起动瞬间: n 0, s 1（转差率最大）
转子最大转速n n1，s 0(转差率最小）
s范围：0s 1
异步电机运行中: s 1 ~ 9%
n1
60 f1 p
(转/分）
s n1 n n1
f1
n1 60
p
转子感生电流的频率：
f2
n1 n 60
p
n1 n n1 n1 60
p sf1
例1：三相异步电动机 p=3，电源f1=50Hz，电机额定 转速n=960r/min。
求：转差率s，转子电动势的频率f2
同步转速： n1
60 f1 p
60 50 3
1000 r / min
转差率： s n1 n 1000 960 0.04
n1
1000
f2 sf1 0.04 50 2Hz
C
B
N2 ：转子线圈匝数
X
f 2 取决于转子和旋转磁场的相对速度 f2 sf1
转子电流
I2
E2
R22
X
2 2
R1
i1
u1
e1
i2
e2
R2
E2 4.44 f2N2Φm 4.44 sf1N2Φm sE20 E20 4.44 f1N2Φm, s 1时的E（2 E2的最大值） X 2 2 f2L2 2 sf1L2 sX 20
电动机转速和旋转磁场同步转速的关系
n 电动机转速（额定转速）:
电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，
但 n n1
异步电动机
提示：如果 n n1
转子与旋转磁场间没有相对运动
无转子电动势（转子导体不切割磁力线）
无转子电流
无转距
转差率 (s) 的概念：
转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：
根据转矩 公式
T
K
R22
sR2 (sX 20 )2
U12
得特性曲线：
s n1 n n1
三个重要转矩
( 1 ) 额定转矩 TN ：
电机在额定电压下，以额
定转速 nN 运行，输出额 定功率 PN 时，电机转轴
上输出的转矩。
TN
PN
2nN
9550
PN (千瓦) nN (转 / 分)
60
（牛顿•米）
( 2 ) 最大转矩 Tmax ：
电机带动最大负载的能力。
如果TL Tmax电机将会
因带不动负载而停转。
sm─临界转差率
T
K
R22
sR2 (sX 20 )2
U12
求解 T 0 S
Tm a x
KU12
1 2 X 20
sm
R2 X 20
过载系数： Tm ax
T KTmI2 cos2
T KTmI2 cos2
将其中参数代入： I2
sE20 R22 (sX 20 )2
cos2
R2 R22 (sX 20 )2
E20 4.44 f1N2Φm
Φm
U1 4.44 f1N1
得到转矩公式
T
K
R22
sR2 (sX 20)2
U12
二、 三相电动机的机械特性
第二章 三相异步电动机的机械特性
iA
A
ZX
iC C Y
B
iB
n1 60
A
Y
Z
N
CS
B
X
t 60
iA iB iC
Im
t
n1
A
Y
Z
C
B
X
t 120
n1
A
Y
Z
C
B
X
t 180
旋转磁场的转速大小
一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°
电流频率为 f Hz，则磁场1/f秒旋转1圈，每秒旋 转f圈。每分钟旋转：
转矩公式的推导
电磁转矩 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下, 受到电磁力所形成的转距之总和。
T KTΦm I2 cos2（牛顿•米）
常数
转子电流
每极磁通
•由于异步电动机的起动转矩不大，因此用来拖动机 械的异步电动机可先空载起动，待升速后再用机械离 合器加上负载。
转子电路的
cos2
思考题
• 1、根据旋转磁场的转速公式当f1=50HZ时, 则两极异步电动机(p=1)和四极异步电动机 (p=2)的额定转速分别为3000r/min和
想一想，电机起动时， I2，cosφ2的情况。
对于某一台异步电动 机来说，R2及X20和E20 基本上是不变的，故I2 与cosψ2均随s的变化 而变化，一般可用曲
线表示出它们之间的 变化关系，如图所示。
I2
sE20 R22 (sX 20 )2
cos2
R2 R22 (sX 20 )2
由图看出：当s=1时，则I2很大，即起动时转子中的起动电流很 大，当s=0时，I2很小，即正常运行时转子电流较小。 当s=1时，由于只R2《X20，故cosψ2很小，即电动机起动时转子 功率因数很低。当s=0时，则cosψ2 ≈1，即正常运行时功率因数 较高。
I2
sE20 R22 (sX 20 )2
s n1 n n1
转子功率因数 cos2
R2
R22
X
2 2
R2 R22 (sX 20 )2
转子电流
I2
sE20 R22 (sX 20 )2
从公式和图中看出，当 定子电源电压U不变时， 异步电动机的转差率S 愈大，转子电流I2愈大， cosφ2愈小。
§8.2 三相异步电动机的机械特性 一、三相异步电动机的“电－磁”关系
A
Y
Z
C
B
e1 、e2 ：主磁通产生的感应电动势
R1
i2
i1
u1
e1
e2
R2
X
定子电路 转子电路
d
定子边： u1 i1R1 e1 e1 N1 dt
设： Φmsin1t 则：u1 N1Φm1cos1t
R1
i1
u1 N1Φm1cos1t u1
e1
i2
e2
R2
U1 N1Φm1 /
4.44 f1N1Φm
2 N1Φm 2f1 / 2
Φm
U1 4.44 f1N1
E1 U1 4.44 f1N1Φm
R1
E1 U1 4.44 f1N1Φm u1 i1 e1
i2
e2
R2
同理可得：
E2
4.44
f
2
N
Φ
2m
Y
A Z
f 2 ：转子感应电动势的频率
1500r/min. ( )
• 2.转差率s是分析异步电动机的运行性能的 一个重要参数,当电动机转速越快时,则对应 的转差率也就越大. （ ）
• 3、异步电动机转差率s越大，转子电流I2越 大。（ ）
I2
sE20 R22 (sX 20 )2
思考题
• 4、异步电动机起动时，起动电流大 但起动转矩却不大，为什么？