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三相异步电动机的工作特性

三相异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性是指在额定电压和额定频率运行的情况下,电动机的转速n、定子电流I1、功率因数cosφ1、电磁转矩T、效率η等与输出功率P2的关系,即U1=UN,f=fN时,n、I1、cosφ1、T、η=f(P2)。由于异步电动机是一种交流电动机,所以对电网来说需要考虑功率因数,同时由于单边励磁,励磁电流与负载电流共存于定子绕组中,所以要注意到定子电流。而转子电流一般不能直接测取,以致这些特性就得非对输出功率而言不可。和直流电动机一样,熟悉异步电动机的工作特性以后,就可使它很好地完成拖动系统所赋予的使命。
一、工作特性的分析
1.转速特性
异步电动机在额定电压和额定频率下,输出功率变化时转速变化的曲线n=f(P2),称为转速特性。
当电动机空载时,输出功率P2≈0,在这种情况下I2=0,上列关系展示出转差率s差不多与I2成正比,所以s≈0,转速接近同步转速即n=n1。负载增大时,必使转速略有下降,转子电动E2s增大,所以转子电流I2增大,以产生更大点的电磁转矩和负载转矩平衡。因此随着输出功率P2的增大,转差率s也增大,则转速稍有下降,为了保证电动机有较高的效率,在一般异步电动机中,转子铜耗是很小的,额定负载时转差率为1.5%~5%(小数字对应于大容量的电动机)相应的转速特性为一条稍向下倾斜的曲线,与并励直流电动机的转速特性极为相似。
2.定子电流特性
异步电动机在额定电压和额定频率下,输出功率变化时,定子电流的变化曲线I1=f(P2),称为定子电流特性。空载时,转子电流,此时定子电流几乎全部为励磁电流。随着负载的增大,转子转速下降,转子电流增大,定子电流及磁势亦随之增大,抵消转子电流产生的磁势,以保持磁势之平衡。定子电流几乎随P2按正比例增加。
3.功率因数特性
异步电动机在额定电压和额定频率下,输出功率变化时,定子功率因数的变化曲线cosφ1=f(P2),称为功率因数特性。由于异步电动机等值电路求得的总阻抗是电感性的,所以对电源来说,异步电动机相当于一个感性阻抗,则其功率因数总是滞后的,它必须从电网吸取感性无功功率。空载时,定子电流I1基本上是励磁电流,主要用于无功励磁,所以功率因数很低,为0.1~0.2。当负载增加时,转子电流的有功分量增加,定子电流的有功分量随之增加,即可使功率因数提高。在接近额定负载时,功率因数达到最大。由于在空载到额定负载后,电动机的转差率s很小,而且变化很小,所以转子功率因数角几乎不变。但负载超过额定值时,s值就会变得较大,因此φ2变大,转子电源中的无功分量增加,以致使电动机定子功率因数又重新下降了。
4.电磁转矩特性
异步电动机在额定电压和额定频率下,输出功率变化时,电磁转矩的变化曲线T=f(P2),称为电磁转矩特性。
因为输出功率P2=T2Ω,所以异步电动机的负载不超过额定值时。转速和角速度Ω变化很小,而空载转矩T0又可以认为基本上不变,所以电磁转矩特性近似为一条斜率为的直线。
5.效率特性
异步电动机在额定电压和额定频率下,输出功率变化时,效率的变化曲线η=f(P2),称为效率特性。异步电动机中的损耗也可分为不变损耗PFe、PΩ和可变损耗PCu、Pδ两部分。当输出功率P2增加时,可变损耗增加较慢,所以效率上升很快。和直流电动机的效率特性一样,当可变损耗等于不变损耗时,异步电动机的效率达到最大值。随后负载继续增加,可变损耗增加很快,效率就要降低。对于中小型异步电动机,最大效率出现在大约有3/4的额定负载时,电动机容量越大,效率就越高。
 

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