异步电动机的工作特性是指在额定电压、额定频率、额定接法及定转子回路不外接阻抗的情况下,电动机的转速n、定子电流I1、电磁转矩T、功率因数cosφ1及效率η,从空载到额定负载的范围内,与输出功率的关系。异步电动机的工作特性可以用计算方法获得。在已知等效电路各参数、机械损耗、附加损耗的情况下,可以由计算得到n、I1、T、cosφ1、η,从而得到电动机的工作特性。对于已制成的异步电动机,其工作特性也可以通过试验求得。中、小型电动机,用测功机作为负载测取不同转速下的输出转矩T2,同时测取I1、cosφ1,从而可算出P2、η,也可得到工作特性。而对于大容量异步电动机因受到设备的限制,通常是由空载和短路试验测出电动机的参数,然后再利用等效电路来计算出工作特性。
1.转速特性
图2-15 异步电动机的工作特性
转速特性如图2-15所示的n曲线和s曲线。可以看出,当P2=0空载时,n≈n1,s≈0。而当输出功率P2=T2Ω增加时,负载转矩T2增大,为使电磁转矩与负载转矩平衡,转子电流要增大,因此转子对气隙磁场的相对切割速度Δn=n1-n=sn1必须增加,即转差率s的曲线要随P2增加而增加,与之相对应,转速n的曲线呈下降趋势。一般异步电动机额定运行时的转差率很小,控制在0.015~0.05之间,从空载到满载时,转速从n1降到nN=(1-sN)n1=(0.985~0.95)n1,变化不大。所以转速特性n=f(P2)下降的程度不大,类似于并励直流电动机的特性。
2.定子电流特性
电动机的定子电流I1=Im+(-I2)。空载时,I1≈Im,随着负载P2的增加,s增大,I2′增加,使与之相平衡的定子电流中的负载分量增加。因此,I1几乎随P2成正比地增加。定子电流的特性曲线如图2-15中I1曲线所示。
3.电磁转矩特性T=f(P2)
电动机电磁转矩T=T2+T0。电动机从空载到满载,其转速n及主磁通Φm基本不变,所以其机械损耗PΩ及附加损耗Ps基本不变,固而空载转矩T0也基本不变。由于输出转矩近似于随P2成正比地增加。所以T=f(P2)近似于上升的直线。(www.daowen.com)
4.定子功率因数特性
从电动机的等效电路可以看出,异步电动机是一个感性电路,因此异步电动机其功率因数永远小于1,且为滞后。空载时,I≈Im,基本上是无功电流,所以cosφ10<0.2,很低。当负载增加时,定子电流的有功分量增加,所以cosφ1增加。一般电动机都设计成在额定负载时cosφN最高。超过额定负载时,当P2继续增大时,转差s变大,使转子回路的阻抗角变大,cosφ2下降,从而使cosφ1又重新降低,如图2-15中cosφ1曲线所示。
5.效率特性η=f(P2)
根据异步电动机的效率公式
画出其特性曲线如图2.3-6的η曲线所示。从空载到满载运行过程中,由于主磁通变化很小,故铁损耗认为不变;在此区间转速变化很小,故机械损耗也认为不变。因此(Pfw+Ps+PFe)可视为不变,称为不变损耗,而定、转子铜损耗与各自电流的平方成正比,即(PCu1+PCu2)是随负载P2而变的,称为可变损耗。当P2=0空载时,显然η=0;当P2开始增加时,η表达式的分子比分母增长快,所以效率升高;当负载加大到使可变损耗等于不变损耗时,效率最高。一般电动机通常设计成额定负载PN时效率接近最高。若负载再增加,由于(PCu1+PCu2)与电流平方成正比增加,η表达式的分母比分子增长快,使效率反而降低。
由于异步电动机cosφ1及η都在额定负载附近达最大值。所以电动机的容量选择,应尽可能地使之在其额定状态下运行,而不宜在空载或轻载状态下长期运行,出现“大马拉小车”的现象。否则,cosφ1及η都很低,不利于节能降耗。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。