为保证异步电动机运行可靠、使用经济,国家标准对电动机的主要性能指标做了具体的规定。三相异步电动机的工作特性是指在额定电压和额定频率下,电动机的转速n、输出转矩T2、定子电流I1、功率因数cosφ1及效率η等物理量随输出功率P2变化而变化的关系。异步电动机的工作特性是合理使用异步电动机的重要依据,常用曲线来描述工作特性,如图2-43所示。异步电动机的工作特性可以用等效电路求得,也可用实验方法测得。
图2-43 异步电动机工作特性曲线
1.转速特性n=f(P2)
在额定电压和额定频率下,电动机转速n与输出功率P2之间的关系n=f(P2)称为转速特性。
空载时,输出功率P2=0,转子转速接近同步转速n1,s≈0;当负载增加时,随负载转矩增加,转速n下降。额定运行时,转差率较小,一般在0.01~0.06范围内,相应的转速n随负载变化不大,与同步转速n1接近,故转速特性曲线n=f(P2)是一条微微向下倾斜的曲线,如图2-43所示。
2.转矩特性T2=f(P2)
在额定电压和额定频率下,输出转矩T2与输出功率P2之间的关系T2=f(P2)称为转矩特性。
异步电动机输出转矩为
空载时,P2=0,T2=0;随着输出功率P2的增加,转速n略有下降。由于电动机从空载到额定负载这一正常范围内运行时,转速n变化很小,故转矩特性曲线T2=f(P2)近似为一条过零点稍微上翘直线,如图2-43所示。
3.定子电流特性I1=f(P2)
在额定电压和额定频率下,异步电动机定子电流I1与输出功率P2之间的关系I1=f(P2)称为定子电流特性。
由于异步电动机定子电流可知,空载时,转子电流,空载电流I0较小。随着负载增加时,转子转速下降,转子电流随之增大,转子磁动势增加,为了抵偿转子磁动势的增加,定子电流也相应增加。因此定子电流I1随输出功率P2增加而增加,定子电流特性曲线是上升的,如图2-43所示。(www.xing528.com)
4.定子功率因数特性cosφ1=f(P2)
在额定电压和额定频率下,异步电动机定子功率因数cosφ1与输出功率P2之间的关系cosφ1=f(P2)称为定子功率因数特性。定子功率因数特性是异步电动机的一个重要性能指标。
异步电动机是从电网中吸收滞后的无功电流进行励磁,因此异步电动机的功率因数总是滞后的。
空载时,定子电流基本为无功励磁电流,故功率因数很低,约为0.1~0.2。负载运行时,随着负载增加,转子电流增加,定子电流有功分量增加,功率因数逐渐上升。在额定负载附近,功率因数达到最高值,一般为0.8~0.9。超过负载额定值后,由于转速下降,转差率s增大较多,转子频率、转子漏电抗增加,转子功率因数下降,转子电流无功分量增大,与之相平衡的定子电流无功分量增大,致使电动机定子功率因数下降,如图2-43所示。
5.效率特性η=f(P2)
在额定电压和额定频率下,电动机效率η与输出功率P2之间的关系η=f(P2)称为效率特性。效率特性也是异步电动机的一个重要性能指标。
效率等于输出功率P2与输入功率P1之比,即
式中:∑p为异步电动机总损耗。
电源电压一定时,异步电动机从空载到额定运行,主磁通和转速变化很小,故铁损耗pFe和机械损耗pΩ基本不变,称为不变损耗;而铜损耗pCu1、pCu2和附加损耗随负载变化,称为可变损耗。
空载时,P2=0,η=0。
当异步电动机的输出功率P2从零开始增大时,效率也逐渐增加,在负载增大的过程中,当可变损耗与不变损耗相等时,效率达到最大值;此时,如果继续增大负载,则与电流平方成正比的定子、转子铜耗会增加很快,效率反而会降低。通常异步电动机最高效率发生在(0.75~1.1)PN范围内,如图2-43所示。
cosφ1=f(P2)和η=f(P2)是异步电动机两个重要特性。由以上分析可知,异步电动机的功率因数和效率都是在额定负载附近达到最大值,因此总希望电动机在额定负载附近运行。如果电动机容量选择过大,电机长期处于轻载运行,其效率和功率因数都很低,非常不经济;若电动机容量选择过小,将使电动机过载而造成发热,影响其寿命,严重时候还会烧坏电机。因此选用电动机时,应使电动机容量与负载容量相匹配。
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。