转矩与机械特性

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,8-5.,三相异步电动机的转矩与机械特性,8-5.,三相异步电动机的转矩与机械特性,电磁转矩,T,是三相异步电动机最重要的物理量之一，,机械特性,是电动机的主要特性。对电动机进行分析往往离不开这两方面内容。,一、转矩公式,异步电动机的转矩是由旋转磁场每磁极的磁通,与转子电流,I,2,相互作用产生的。它应与电磁功率成正比，因而与转子的功率因数有关。于是,及,且,则转矩公式可表示为,转矩,T,也与,s,有关。,由上式可见，转矩还与定子的相电压,U,1,的平方成正比。所以，电源电压的变动对转矩的影响很大。,转矩特性,T,=,T,(,s,),曲线如图所示，当,s,很小时，,T,与,s,成正比；当,s,很大时，,T,与,s,成反比,(,以双曲线为渐近线,),，并且有最大转矩,T,max,存在。,T,s,s,m,T,max,0,0,n,n,0,1,二、机械特性曲线,在,电源电压,U,1,和转子电阻,R,2,一定的情况下，转矩与转差率的关系曲线,T,=,f,(,s,),或转速与转矩的关系曲线,n,=,f,(,T,),，,称为电动机的机械特性曲线。,转矩与转差率,的关系曲线,T,=,f,(,s,),如右侧上图所示，,转速与转矩,的关系曲线,n,=,f,(,T,),如右侧下图所,示。,T,s,s,m,T,max,0,0,n,n,0,1,T,b,T,max,0,n,n,0,T,N,T,st,n,N,a,实际上，下图是通过上图右旋,90,得到的。,研究机械特性是分析为了分析电动机的运行性能。在机械特性曲线上，要讨论三个转矩。,1.,额定转矩,T,N,T,b,T,max,0,n,n,0,T,N,T,st,n,N,a,在电动机匀速转动时，其转矩,T,必须与阻力转矩,T,C,平衡，而阻力转矩包括负载转矩,T,2,和空载损耗转矩,T,0,。,一般,T,0,很小，常可忽略，所以,P,2,是电动机的输出功率,(,单位,W,),，,T,的单位是,(,Nm),。,n,的单位是,(,r,/min),。,若功率单位用千瓦，则,额定转矩,是电动机在额定负载时的转矩。,可从电动机铭牌上额定功率和额定转速等数据求得。,如某台,电动机，,P,2N,=7.5kW,，,额定转速,n,N,=1440,r,/min,，则,额定转矩为,正常情况下，电动机都工作在,特性曲线的,ab,段，当负载转矩增加时，电动机转速要降低，但对应的电磁转矩却要增加，因为,ab,段,比较平坦，所以电动机的转速变化不大。这种特征称为,硬的机械特性,。,T,b,T,max,0,n,n,0,T,st,a,T,N,n,N,2.,最大转矩,T,max,在,机械特性曲线的最大值，称为,最大转矩,或,临界转矩,。,T,b,0,n,n,0,T,st,a,T,N,n,N,T,max,此时对应的转差率为,s,m,(,可由,dT,/,ds,=0,求得,),，即令,可得,进而可得,可见，,T,max,U,1,2,且与转子电阻,R,2,无关，而,R,2,越大,s,m,也越大。,当,负载转矩超过最大转矩时，电动机转速急剧下降，电动机将停止转动,产生闷车现象。,电动机一旦,闷车,，电流立即,上升,67,倍,，电动机严重过热！以至烧坏。从另一方面考虑，若在很短时间内过载，在电动机尚未过热就恢复达到正常状态，未损坏电动机是允许的。因此，最大转矩也表示电动机具有短时间的过载能力。,定义最大转矩与额定转矩的比值为,过载系数,，即,一般电动机的过载系数为,1.82.2,。,3,.,起动转矩,T,st,电动机刚起动,(,n,=0),时的转矩称为,起动转矩,可见，起动转矩与,U,1,2,及,R,2,有关，当电源电压降低时起动转矩会减小；当适当增加转子绕组的电阻会使起动转矩有所增加。可有上式证明当,R,2,=X,20,时，,T,st,=,T,max,，及,s,m,=1,。,关于起动问题将在下节介绍。,T,0,n,U,1,U,1,U,1,U,1,U,1,对转矩的影响,T,0,n,T,max,R,2,R,2,R,2,R,2,R,2,对转矩的影响,