5.6

異步電動機的參數(shù)測定異步電機的電磁轉(zhuǎn)矩籠型轉(zhuǎn)子的相數(shù)和極對數(shù)異步電動機的功率、轉(zhuǎn)矩平衡方程式異步電動機的工作特性異步電動機的參數(shù)測定如變壓器一樣，對于已制成的異步電機可以通過空載試驗和短路試驗來測定其參數(shù)。試驗?zāi)康模簻y定勵磁電阻Rm、勵磁電抗Xm、鐵耗pFe、機械損耗pmec。試驗方法：試驗時電機軸上不帶負(fù)載，用三相調(diào)壓器對電機供電，使定子端電壓從(1.1～1.3)UN開始，逐漸降低電壓，空載電流逐漸減少，直到電動機轉(zhuǎn)速發(fā)生明顯下降，空載電流明顯回升為止。在這個過程中，記錄電動機的端電壓U1、空載電流I0、空載損耗p0、轉(zhuǎn)速n。繪制空載特性曲線如圖所示。一、空載試驗

5.6

異步電動機的參數(shù)測定2005-52第5章異步電機由于異步電動機空載運行時轉(zhuǎn)子電流小，轉(zhuǎn)子銅耗可以忽略不計。在這種情況下，定子輸入功率消耗在定子銅耗m1I02R1、鐵耗pFe、機械損耗pmec，空載附加損耗pad0上

p0=m1I02R1+pFe+pmec+pad0

從輸入功率p0中扣除定子銅耗，得p'0

p'0=p0-m1I02R=pFe+pmec+pad05.6

異步電動機的參數(shù)測定2005-53第5章異步電機1、機械損耗的求法

損耗分離：在p'0的三項損耗中，機械損耗pmec與電壓U1無關(guān)，在電動機轉(zhuǎn)速變化不大時，可以認(rèn)為是常數(shù)。pFe+pad0可以近似認(rèn)為與磁密的平方成正比，因而可近似認(rèn)為與電壓的平方成正比。故p'0與U12的關(guān)系曲線近似為一直線。其延長線與縱軸交點即為機械損耗pmec。空載附加損耗相對較小，可以用其它試驗將之與鐵耗分離，也可根據(jù)統(tǒng)計值估計pad0，從而得到鐵耗pFe。2005-54第5章異步電機2、空載等效阻抗計算：

Z0=U1／I0R0=p0／3I02X0=(Z02-R02)1/2由于電動機空載，s≈0，轉(zhuǎn)子支路近似開路，則

X0=Xm＋X1σ即Xm=X0－X1σ

式中，定子漏電抗X1σ將由短路試驗測出。在已知額定電壓下鐵耗pFe的情況下，勵磁電阻

Rm=pFe／3I02

2005-55第5章異步電機二、短路試驗1.試驗?zāi)康模簻y定短路阻抗、轉(zhuǎn)子電阻、定、轉(zhuǎn)子漏抗。2.試驗方法：將轉(zhuǎn)子堵住，在定子端施加電壓，從0.4UN開始逐漸降低，記錄定子繞組端電壓Uk、定子電流Ik、定子端輸入功率Pk，作出異步電機的短路特性Ik=f(Uk)，Pk=f(Uk)，如圖所示。根據(jù)短路特性曲線，取額定電流點的Uk(相電壓)、Ik(相電流)、Pk(三相短路損耗)。2005-56第5章異步電機3.短路等效阻抗計算

Zk=Uk／IkRk=Pk／3Ik2Xk=(Zk2-Rk2)1/2

根據(jù)短路時的等效電路，由于Xm>>Rm，忽略Rm，并近似認(rèn)為X'1σ=X2σ。考慮到X0=Xm+X1σ(空載試驗)，可推導(dǎo)出對于大中型異步電機，由于Xm很大，勵磁支路可以近似認(rèn)為開路，這時Rk=R1+R'2X'1σ=X2σ=Xk／22005-57第5章異步電機5.7

籠型轉(zhuǎn)子的相數(shù)和極對數(shù)設(shè)轉(zhuǎn)子總導(dǎo)條數(shù)為Z2(即轉(zhuǎn)子槽數(shù))，它在轉(zhuǎn)子圓周上均勻分布，導(dǎo)條兩端被端環(huán)短路，整個結(jié)構(gòu)是對稱的。當(dāng)一極對數(shù)為p的旋轉(zhuǎn)磁場Bm在氣隙中旋轉(zhuǎn)時，它依次切割轉(zhuǎn)子各導(dǎo)條，于是構(gòu)成了一個對稱的Z2相電動勢系統(tǒng)，該電動勢作用在結(jié)構(gòu)對稱的籠型繞組上，產(chǎn)生對稱的Z2相電流。籠型轉(zhuǎn)子相數(shù)等于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條數(shù)，即m2=Z2。每相只有一根導(dǎo)條，故匝數(shù)等于1/2匝，繞組系數(shù)為1，即N2=1/2，kN2=1

。籠型轉(zhuǎn)子的極對數(shù)始終等于定子的極對數(shù)p

。5.7

籠型轉(zhuǎn)子的相數(shù)和極對數(shù)

Bm相對于定子轉(zhuǎn)速為n1，以n2=(n1-n)轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條。e2s與Bm成正比，故e2s與Bm波過零點相同，幅值相差固定倍數(shù)。每根導(dǎo)條功率因數(shù)角為φ2，導(dǎo)條中電流i2s波滯后于e2s波φ2相位差。轉(zhuǎn)子磁動勢F2亦為正弦波，以轉(zhuǎn)速n1相對于定子旋轉(zhuǎn)。2005-59第5章異步電機5.8

異步電動機功率、轉(zhuǎn)矩平衡方程式一、功率平衡方程式

異步電機的功率和損耗在T型等效電路中的反映如圖所示。名稱符號計算公式輸入電功率

P1

P1=m1U1I1cosφ1定子繞組銅耗

pCu1

pCu1=m1I12R1鐵耗

pFepFe=m1I02Rm，在正常運行時，異步電動機的轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子電流頻率很低(0.5～2)Hz，轉(zhuǎn)子鐵耗可以忽略，因此異步電動機的鐵耗可近似認(rèn)為等于定子鐵耗。電磁功率

Pem

Pem=

P1-pCu1-pFe=pCu2+Pmec=m2I22R2／s借助于氣隙中旋轉(zhuǎn)磁場由定子傳遞給轉(zhuǎn)子的功率轉(zhuǎn)子繞組銅耗pCu1pCu2=m2I22R25.8

異步電動機的功率、轉(zhuǎn)矩平衡方程式2005-511第5章異步電機名稱符號計算公式總機械損耗

PmecPmec=m2I22R2(1-s)／s機械損耗

pmec包括軸承摩擦損耗和通風(fēng)損耗，主要與轉(zhuǎn)速有關(guān)附加損耗

pad難以準(zhǔn)確計算，通常估算約為電機額定功率的0.5%～1%。輸出機械功率P2轉(zhuǎn)子軸上輸出的機械功率

5.8

異步電動機的功率、轉(zhuǎn)矩平衡方程2005-512第5章異步電機功率平衡方程為：

P1=Pem+pcu1

+

pFe

Pem=pcu2+Pmec

機械功率平衡方程式：Pmec=P2+pmec+pad

電磁功率、轉(zhuǎn)子繞組回路銅耗、總機械功率三者之間的關(guān)系為：

Pem：pcu2：Pmec=1：s：(1-s)5.8

異步電動機的功率、轉(zhuǎn)矩平衡方程

2005-513第5章異步電機二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式異步電動機機械功率平衡關(guān)系式

Pmec=P2+pmec+pad的兩邊同除以轉(zhuǎn)子機械角速度Ω=2πn/60，即得對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩平衡方程式。

Tem=T2+T0Tem=Pmec／Ω

為電磁轉(zhuǎn)矩；T2=P2／Ω為負(fù)載制動轉(zhuǎn)矩；T0=(pmec+pad+p0)／Ω

為空載制動轉(zhuǎn)矩。5.8

異步電動機的功率、轉(zhuǎn)矩平衡方程

2005-514第5章異步電機

Tem=Pmec/Ω=Pmec/(1-s)Ω

1=Pem/Ω1

式中，Ω1=2πn1/60為同步角速度。上式說明，電磁轉(zhuǎn)矩等于電磁功率除以同步機械角速度，也等于總機械功率除以轉(zhuǎn)子機械角速度。三、效率

η=(P2／P1)×100％

5.8

異步電動機的功率、轉(zhuǎn)矩平衡方程

2005-515第5章異步電機5.9異步電機的電磁轉(zhuǎn)矩一、物理表達(dá)式

異步電機電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式描述了電磁轉(zhuǎn)矩與主磁通、轉(zhuǎn)子有功電流的關(guān)系。

Tem=CTΦmI2aCT為與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)；I2a=I2cosφ2為轉(zhuǎn)子電流的有功分量。5.9異步電機的電磁轉(zhuǎn)矩二、參數(shù)表達(dá)式異步電機電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式描述了電磁轉(zhuǎn)矩與參數(shù)的關(guān)系，由簡化等效電路推導(dǎo)出表達(dá)式如下1.Tem與U12成正比。2.f1↑→Tem↓。3.漏電抗Xk↑→Tem↓。1.

Tem-s曲線在電壓U1、頻率f1為常數(shù)時，電機的參數(shù)可以認(rèn)為是常數(shù)，電磁轉(zhuǎn)矩僅與s有關(guān)，其關(guān)系曲線Tem=f(s)如圖所示。5.9

電磁轉(zhuǎn)矩的三種表達(dá)式

1.Tem全曲線與U12成正比。2005-518第5章異步電機2.三個特殊點①同步點：s=0，n=n1，旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子靜止，Tem=0。②最大轉(zhuǎn)矩點：s=sm，臨界轉(zhuǎn)差率sm，特點是與R2成正比，與Xk成反比。Tmax的特點是與R2無關(guān)。過載倍數(shù)kM=Tmax／TNTN為額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩TN=PN/ΩNkM2005-519第5章異步電機2.三個特殊點③起動點：s=1

，n=0，轉(zhuǎn)子靜止，Tem=Tst

。起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)kst=Tst／TN一般kst=1.0～2.0，特殊用途一般kst=2.8～4.02005-520第5章異步電機5.10異步電動