三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性
一、工作特性的分析
1.轉(zhuǎn)速特性
異步電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定頻率下,輸出功率變化時(shí)轉(zhuǎn)速變化的曲線n=f(P2),稱為轉(zhuǎn)速特性。
當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載時(shí),輸出功率P2≈0,在這種情況下I2=0,上列關(guān)系展示出轉(zhuǎn)差率s差不多與I2成正比,所以s≈0,轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速即n=n1。負(fù)載增大時(shí),必使轉(zhuǎn)速略有下降,轉(zhuǎn)子電動(dòng)E2s增大,所以轉(zhuǎn)子電流I2增大,以產(chǎn)生更大點(diǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡。因此隨著輸出功率P2的增大,轉(zhuǎn)差率s也增大,則轉(zhuǎn)速稍有下降,為了保證電動(dòng)機(jī)有較高的效率,在一般異步電動(dòng)機(jī)中,轉(zhuǎn)子銅耗是很小的,額定負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)差率為1.5%~5%(小數(shù)字對(duì)應(yīng)于大容量的電動(dòng)機(jī))相應(yīng)的轉(zhuǎn)速特性為一條稍向下傾斜的曲線,與并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性極為相似。
2.定子電流特性
異步電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定頻率下,輸出功率變化時(shí),定子電流的變化曲線I1=f(P2),稱為定子電流特性。空載時(shí),轉(zhuǎn)子電流,此時(shí)定子電流幾乎全部為勵(lì)磁電流。隨著負(fù)載的增大,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降,轉(zhuǎn)子電流增大,定子電流及磁勢(shì)亦隨之增大,抵消轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁勢(shì),以保持磁勢(shì)之平衡。定子電流幾乎隨P2按正比例增加。
3.功率因數(shù)特性
異步電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定頻率下,輸出功率變化時(shí),定子功率因數(shù)的變化曲線cosφ1=f(P2),稱為功率因數(shù)特性。由于異步電動(dòng)機(jī)等值電路求得的總阻抗是電感性的,所以對(duì)電源來說,異步電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于一個(gè)感性阻抗,則其功率因數(shù)總是滯后的,它必須從電網(wǎng)吸取感性無功功率??蛰d時(shí),定子電流I1基本上是勵(lì)磁電流,主要用于無功勵(lì)磁,所以功率因數(shù)很低,為0.1~0.2。當(dāng)負(fù)載增加時(shí),轉(zhuǎn)子電流的有功分量增加,定子電流的有功分量隨之增加,即可使功率因數(shù)提高。在接近額定負(fù)載時(shí),功率因數(shù)達(dá)到最大。由于在空載到額定負(fù)載后,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s很小,而且變化很小,所以轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角幾乎不變。但負(fù)載超過額定值時(shí),s值就會(huì)變得較大,因此φ2變大,轉(zhuǎn)子電源中的無功分量增加,以致使電動(dòng)機(jī)定子功率因數(shù)又重新下降了。
4.電磁轉(zhuǎn)矩特性
異步電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定頻率下,輸出功率變化時(shí),電磁轉(zhuǎn)矩的變化曲線T=f(P2),稱為電磁轉(zhuǎn)矩特性。
因?yàn)檩敵龉β蔖2=T2Ω,所以異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不超過額定值時(shí)。轉(zhuǎn)速和角速度Ω變化很小,而空載轉(zhuǎn)矩T0又可以認(rèn)為基本上不變,所以電磁轉(zhuǎn)矩特性近似為一條斜率為的直線。
5.效率特性
異步電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定頻率下,輸出功率變化時(shí),效率的變化曲線η=f(P2),稱為效率特性。異步電動(dòng)機(jī)中的損耗也可分為不變損耗PFe、PΩ和可變損耗PCu、Pδ兩部分。當(dāng)輸出功率P2增加時(shí),可變損耗增加較慢,所以效率上升很快。和直流電動(dòng)機(jī)的效率特性一樣,當(dāng)可變損耗等于不變損耗時(shí),異步電動(dòng)機(jī)的效率達(dá)到最大值。隨后負(fù)載繼續(xù)增加,可變損耗增加很快,效率就要降低。對(duì)于中小型異步電動(dòng)機(jī),最大效率出現(xiàn)在大約有3/4的額定負(fù)載時(shí),電動(dòng)機(jī)容量越大,效率就越高。
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