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三相异步电动机机械特性的三种表达式
2016-12-08
三相异步电动机的机械特性主要是指电动机转速与电磁转矩之间的关系。即由于三相异步电动机的转速与转差率存在一定的关系,所以也经常使用s=f(Tem)表示机械特性。总的来说,三相异步电动机的机械特性有以下三种表达式形式:1.物理表达式在三相异步电动机的等效电路和能流图中揭示了电动机中的各个物理量之间的关系。根据各个物理量之间的关系,可以写出机械特性的物理表达式。电磁转矩的一般形式如下图
为三相异步电动机的电磁转矩结构系数;Φm为三相异步电动机的主磁通;I2′为转子电流折算至定子一侧的有效值。如果忽略空载时的励磁电流,则根据等效电路,转子的折算电流的幅值大小为式中:r1和x1分别为每相定子绕组的回路电阻和漏抗;r2′和x20′分别为折算至定子一侧的转子绕组回路电阻和转子静止时的漏抗,通常情况下它们都是常量,不随转差率s变化。显然,I2′是转差率s的函数,当然也是转速n的函数。I2′随转差率s的变化规律如图7-2所示。cosφ2为转子电路的功率因数,它的等式为同样,cosφ2也是转差率s的函数和转速n的函数。cosφ2随转差率s的变化规律如图7-2所示。
图7-2表明,电机在静止时,或者说,起动的一瞬间,由于旋转磁场切割转子绕组的速度Δn最大,转子绕组中的频率f2最大,漏抗最大,转子绕组回路电阻又小,相当于短路,转子绕组中的瞬时电流最大,但此时转子绕组cosφ2的最小,所以得到的电磁力矩并不是最大;在转子转速接近同步转速时,cosφ2虽然达到最大,但转子绕组中的电流却很小,接近于零。所以,要想获得较大的转矩,转子绕组的cosφ2和转子中的电流I2′必须同时大。于是,根据图7-2和物理表达式(7-2)得出如下结论:三相异步电动机的电磁转矩与气隙磁通和转子电流的有功分量成正比,或者说,当CTΦm为常数时,三相异步电动机的电磁转矩与转子电流I2′和转子回路的功率因素cosφ2的乘积成正比。
由表达式(7-3)和(7-4)可知,它们的乘积也是转差率s和转速n的函数,其乘积再与CTΦm相乘,即可得到电磁转矩与转速的函数关系曲线——机械特性,见图7-2所示。
为三相异步电动机的电磁转矩结构系数;Φm为三相异步电动机的主磁通;I2′为转子电流折算至定子一侧的有效值。如果忽略空载时的励磁电流,则根据等效电路,转子的折算电流的幅值大小为式中:r1和x1分别为每相定子绕组的回路电阻和漏抗;r2′和x20′分别为折算至定子一侧的转子绕组回路电阻和转子静止时的漏抗,通常情况下它们都是常量,不随转差率s变化。显然,I2′是转差率s的函数,当然也是转速n的函数。I2′随转差率s的变化规律如图7-2所示。cosφ2为转子电路的功率因数,它的等式为同样,cosφ2也是转差率s的函数和转速n的函数。cosφ2随转差率s的变化规律如图7-2所示。
图7-2表明,电机在静止时,或者说,起动的一瞬间,由于旋转磁场切割转子绕组的速度Δn最大,转子绕组中的频率f2最大,漏抗最大,转子绕组回路电阻又小,相当于短路,转子绕组中的瞬时电流最大,但此时转子绕组cosφ2的最小,所以得到的电磁力矩并不是最大;在转子转速接近同步转速时,cosφ2虽然达到最大,但转子绕组中的电流却很小,接近于零。所以,要想获得较大的转矩,转子绕组的cosφ2和转子中的电流I2′必须同时大。于是,根据图7-2和物理表达式(7-2)得出如下结论:三相异步电动机的电磁转矩与气隙磁通和转子电流的有功分量成正比,或者说,当CTΦm为常数时,三相异步电动机的电磁转矩与转子电流I2′和转子回路的功率因素cosφ2的乘积成正比。
由表达式(7-3)和(7-4)可知,它们的乘积也是转差率s和转速n的函数,其乘积再与CTΦm相乘,即可得到电磁转矩与转速的函数关系曲线——机械特性,见图7-2所示。