专题二十三 三相异步电动机的运行特性（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题二十三 三相异步电动机的运行特性（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

一、考纲解读

1.要求学生理解效率、转矩、机械特性的物理意义，明确各特性曲线的形状及变化规律。

2.能结合具体工况（如风机、水泵负载），运用特性曲线分析电机运行状态，解决简单的选型或故障判断问题。

3.掌握基于转差率的转矩计算、效率计算公式，能完成额定工况下的基础参数计算。

4.能根据具体设备或场景，判断其中三相异步电动机的运行特性，并简要分析选择该类型电机的原因。

二、知识点梳理

一、三相异步电动机的效率特性

1.异步电动机的输入功率和输出功率

异步电动机运行时,输人的是从电源得到的电功率,输出机械功率。异步电动机在运行中,不可避免地也存在能量损耗,因此,异步电动机轴上输出的有用机械功率总是小于从电源输入的电功率。按三相电路电功率的计算方法,电源输入电动机的功率为

异步电动机的内部损耗同变压器的损耗大体相同,在定子方面存在铜损和铁损。从输入功率,中减去这两项损耗。就是传到转子中的电磁功率。在转子方面,转子绕组也存在铜损和铁损。还有通风、轴承摩擦等机械损耗。由于转子电流频率很低,转子铁损耗通常忽略不计。从传到转子的电磁功率,中去掉这些损耗之后,才是从电动机轴上输出的机械功率,即从电动机的输入功率,中减去定子、转子所有损耗之后,才是电动机的输出功率即

电动机在铭牌上表示的额定功率,指的是电动机在额定电压下轴上输出的机械功率。

2.异步电动机的效率与效率特性

输出功率与输入功率之比,称为异步电动机的效率,通常用η表示,即

如果用电动机铭牌上的线电压U_L、线电流I_L值来计算输出功率,根据三相电功率的计算可知,不论电动机是星形联结还是三角形联结,都有

功率因数的角仍是相电压、相电流间的相位差。

二、三相异步电动机的转矩特性

1.电磁转矩

异步电动机转子电流受到气隙合成磁场的电磁力作用而产生的转动力矩称为电磁转矩它使电动机转子旋转。显然,电磁转矩的大小和转子电流的大小、气隙磁场的强弱有直接关系。转子电流越大,气隙磁场越强,电磁转矩也越大。另外,异步电动机的电磁转矩还和转子电路的功率因数大小有关系。下面分几种情况进行定性分析。

(1)              转子功率因数对电磁转矩的影响    转子功率因数,对电磁转矩的影响如图4-17所示。

图中(a）是假设转子电2路为纯电阻性的,即。为了直观,图中合成旋转磁场用虚线所示的磁极表示,用右手定则可以确定转子导条感应电动势的方向,如导条中外层记号所示。由于与的方向一致,如导条中内层记号所示。明确了电流方向,即可用准左手定则判断各导条的受力方向,如图中箭头所示,可以看出时作用在所有导条上的力产生的合成转矩,使转子顺的方向向同一方向旋转。图4-17(b)是假设转子电路为纯电感性的,即。各导条中电流方向有些同电动势方向不同,如图所示,这种情况下,作用于转子各导条的力产生的转矩恰好互相抵消,合成转矩为零,转子不转动。

转子电路既不是纯电阻性的,也不是纯电感性的,图4-17(c)所示,。此时各导条所受电磁力而产生的转动力矩,有一部分互相抵消,剩下部分仍使转子的旋

转方向旋转。显然,在同样的电流和磁通作用下这时产生的转矩比时的转矩小。从以上定性分析可见,异步电动机的电磁转矩的影响。通过数学分析,可以推导出,异步电动机转子上的电磁转矩

即电动机的电磁转矩成正比关系。

2.转矩特性

上式表明,外加电压和电源频率不变时,上式中只有s是变量,其余均为常数,当很可以忽略,则可以忽略,则T随s的增大而减小。所以s从0变到1之间,T将出现一个最大值。如果将s的具体数值代入上式即可得T随s变化的曲线如图 4-18 所示。

根据二次函效极值知识可以算出,当时转矩出现最大值,记作。这时的转差率s记作,称为临界转差率。把图4-18 异步电动机转矩特性曲线代入式(4-24)可以得到转矩最大值如书中（4-25）所示。

综上分析,可得到如下结论:① 最大转矩的大小与转子电路电阻无关。②产生最大转矩时的临界转差率与外加电压无关,而与转子电路电阻有关

三、三相异步电动机的机械特性

1.机械转矩对物体做功的功率

(1)输出功率与机械转矩的关系    力矩能使物体转动,转动物体具有转动动能,力矩就对物体做了功。做功的多少可以这样计算:假设力垂直于转动半径,也垂直于转轴。

(2)电动机额定转矩的实用计算式计算转矩时,的单位是kW(千瓦),转速η的单位是r/min(转/分),所以可以将计算公式简化,如在额定状态下转矩公式为书中（4-29）

2.异步电动机的机械特性曲线

(1)异步电动机的机械特性曲线分析异步电动机输出转矩7和转速n的关系,常将如图4-18所示异步电动机