航空电机学（下册）：第十三章 感应电机运行原理与特性（功率与转矩）

运行特性运行特性1第13章 三相感应电动机的运行原理与特性第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性2 功率转换过程功率转换过程 机械特性、工作特性机械特性、工作特性 高次谐波对感应电机的影响高次谐波对感应电机的影响应用应用“T”型等值电路分析！型等值电路分析！13-2 感应电动机的功率转矩感应电动机的功率转矩第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性313-2-1 感应电动机的功率转换关系感应电动机的功率转换关系功率功率：11111cosIUmP 12111rImpcumFerImp200FecuemppPP11sremImIEmP22212221cosemcusPrImp22212212212rImpPPsscuemmsrsrsr2221:Pem、pcu2、Pm比例关系：比例关系：)1(:1ss第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性4功率流图功率流图：ppPPmm2pPpppppPPmcuFecu12112第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性5功率与转矩功率与转矩：emmTP22TP0Tppm02TTTem电磁转矩电磁转矩：11)1()1(ememmPsPsPTsPpPPPemcuem1212关键：关键：pn1s130000.70.3215000.40.6310000.10.947500例例：3相相 IM，f=50Hz，n=900r/min，=0.8,求：极对数求：极对数 p?n1=60f1/p；s=(n1-n)/n1第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性613.2.2 感应电动机的电磁转矩感应电动机的电磁转矩一、电磁转矩一、电磁转矩的物理概念的物理概念：pfIkWfmIEmIEmTWm/2cos44.4coscos12222121222212221)(2mE22cosICTmT有功有功分量！分量！第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性71、cos 2=1时：时：T最大最大2、cos 2=0时：时：T=03、0cos 21时：时：T与与I2 cos 2 成正比成正比DCM的的TemaaememIEPTaTIC第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性8二、电磁转矩与转差率的关系二、电磁转矩与转差率的关系1、T=f(s)解析表达式：解析表达式：122211/srImPTem等值电路的简化：等值电路的简化：令令：mmZZZC11含源二端网络的开路电压：含源二端网络的开路电压：11/CU含源二端网络的入端阻抗含源二端网络的入端阻抗：11/CZ2211112/jxsrCZCUI第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性9简化：简化：111111cxxZZCmm22112211112)/()/(/xcxsrcrcUI221122111)()/(xcxsrcrU221122112211)()/(/xcxsrcrsrUmPempfn/260/2111)()/(2/2211221112211xcxsrcrfsrpUmT第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性102、T=f(s)曲线：曲线：)()/(2/2211221112211xcxsrcrfsrpUmTTsT1/s曲线形状？第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性113、最大转矩和转子电阻对曲线的影响：、最大转矩和转子电阻对曲线的影响：求极值，令：求极值，令：dT/ds=0临界转差率：临界转差率：22112121)(xcxrrcsm：对应电动状态：对应电动状态 ：对应发电状态：对应发电状态221121111211max)(4xcxrrcfpUmT)(4211111211xcxrcfpUm21121xcxrc第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性12讨论：讨论：l临界转差率与临界转差率与r2成正比，成正比，r2不影响最大转矩！不影响最大转矩！?l最大转矩与电源电压的平方成正比最大转矩与电源电压的平方成正比l最大转矩与电源频率成反比最大转矩与电源频率成反比l最大转矩与定转子漏抗成反比最大转矩与定转子漏抗成反比l过载能力：过载能力：最大转矩与额定转矩之比最大转矩与额定转矩之比。NTTKmax21121xcxrcsm)(4211111211maxxcxrcfpUmT第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性13T=f(s)曲线：曲线：21121xcxrcsm)()/(2/2211221112211xcxsrcrfsrpUmT)(4211111211maxxcxrcfpUmT电磁制动电磁制动反向电动反向电动发电发电第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性141）起动转矩与电压的平方成正比）起动转矩与电压的平方成正比2）起动转矩与电源频率成反比）起动转矩与电源频率成反比3）起动转矩与定转子漏抗成反比）起动转矩与定转子漏抗成反比4）转子电阻对起动转矩的影响）转子电阻对起动转矩的影响 sm=1时：时：Tst为最大为最大 sm1时：时：Tst随随r2增大而增大增大而增大4 4、起动转矩：、起动转矩：s=1211222111 21122()()stm pUrTfrc rxc xNststTTK/5）起动转矩倍数：最大转矩与额定转矩之比。）起动转矩倍数：最大转矩与额定转矩之比。第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性155 5、机械特性：、机械特性：定义：定义：三相异步电动机的机械特性是三相异步电动机的机械特性是指在定子电压、频率和参数固定的条指在定子电压、频率和参数固定的条件下，电磁件下，电磁转矩转矩T与转速与转速n(或转差率或转差率s)之间的函数关系之间的函数关系n=f(T)固有机械特性固有机械特性 人为机械特性人为机械特性)(Tfn 两个两个特点特点几个特定点：几个特定点：A、B、C、D第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性16稳定工作区域：稳定工作区域：0dTdn0dTdn第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性17(1)降低定子端电压的人降低定子端电压的人为机械特性为机械特性改变电压人为机械特性应用于 轻载、空载降压节能（降低铁耗）；适合风机、泵类负载调速（调速范围及流量）。)()/(2/2211221112211xcxsrcrfsrpUmT第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性18(2)转子回路串入三相对称电阻的人为机械特性转子回路串入三相对称电阻的人为机械特性增大有限度！仅为绕线型感应电机适用！仅为绕线型感应电机适用！第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性19第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性2013.2.3 感应电动机的工作特性感应电动机的工作特性1.性能指标性能指标(1)效率效率(2)功率因数功率因数(3)起动转矩起动转矩(4)起动电流起动电流(5)过载能力过载能力2.什么是工作特性？什么是工作特性？第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性21二、输出转矩二、输出转矩 T2=f(P2)三、定子电流三、定子电流 I1=f(P2)四、定子功率因素四、定子功率因素 cos 1=f(P2)五、输入功率五、输入功率P1=f(P2)六、效率六、效率 =f(P2)13.2.3 感应电动机的工作特性感应电动机的工作特性 率能指标率能指标 工作特性的获取工作特性的获取 实验法实验法 等值电路计算法、图解法等值电路计算法、图解法一、转速一、转速 n=f(P2)和转差率和转差率 s=f(P2)第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性22感应电机圆图感应电机圆图2222/x jsrEI第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性2313-4 空间高次谐波对感应电动机的影响空间高次谐波对感应电动机的影响16 Kvvppvvnnv/1一、异步附加转矩：基波：基波：T1:n=0，s=1 n=n1，s=0七次谐波：七次谐波：T7:n=0，s=1 n=n1/7，s=6/7五次谐波：五次谐波：T5:n=0，s=1 n=-n1/5，s=1.2 第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性24二、同步附加转矩：二、同步附加转矩：例：例：m1=3，p=2，Z1=24，Z2=28定子一阶齿谐波：定子一阶齿谐波：（Z1/p)1次，为次，为13次（正转）和次（正转）和11次（反转）次（反转）转子一阶齿谐波：转子一阶齿谐波：（Z2/p)1次，为次，为15次（正转）和次（正转）和13次（反转）次（反转）定子定子13次（正转）转速：次（正转）转速：n1/13转子转子13次（反转）转速：相对于转子次（反转）转速：相对于转子-sn1/13 相对于定子相对于定子n-sn1/13当当 n1/13=n-sn1/13即即 n=n1/7时，产生时，产生同步同步附加转矩附加转矩 转子谐波磁场与定子某次谐波磁场极对数相等转子谐波磁场与定子某次谐波磁场极对数相等并且同速，则产生并且同速，则产生同步同步附加转矩。附加转矩。第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性25三、削弱高次谐波的主要措施：三、削弱高次谐波的主要措施：1、合理选择定子绕组型式和参数、合理选择定子绕组型式和参数2、转子或定子采用、转子或定子采用斜槽斜槽1121pZpZ3、减小槽口宽度、减小槽口宽度4、合理选择定、转子齿数的配合、合理选择定、转子齿数的配合 第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性26第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性27小小 结结13-113-13 3 全面掌握全面掌握 13-4 13-4 了解了解方法：方法：在牢记等值电路的基础上在牢记等值电路的基础上1)1)掌握功率流图掌握功率流图 2)2)熟练推导电流、转矩表达式熟练推导电流、转矩表达式3)3)掌握掌握Tmax、Sm 表达式，参数影响表达式，参数影响第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性28第第1313章章 感应电动机的运行原理与特性感应电动机的运行原理与特性29感应电动机起动与调速参考题目：感应电动机起动与调速参考题目：1感应电动机的降压起动方法感应电动机的降压起动方法2感应电动机的软起动器介绍感应电动机的软起动器介绍3提升笼型感应电动机起动转矩的措施提升笼型感应电动机起动转矩的措施4绕线式感应电动机的起动方法绕线式感应电动机的起动方法5感应电动机的调速方法介绍感应电动机的调速方法介绍6感应电动机的变频调速感应电动机的变频调速