(一)电磁转矩
异步电动机的转矩T是由旋转磁场的每极磁通Φ与转子电流I2相互作用而产生的。电磁转矩的大小与转子绕组中的电流I及旋转磁场的强弱有关。
经理论证明,它们的关系为
式中,T为电磁转矩;KT为与电机结构有关的常数;Φ为旋转磁场每个极的磁通量;I2为转子绕组电流的有效值;φ2为转子电流滞后于转子电势的相位角。
若考虑电源电压及电机的一些参数与电磁转矩的关系,式(3-5)修正为
式中 K′T——常数;
U1——定子绕组的相电压;
S——转差率;
R2——转子每相绕组的电阻;
X20——转子静止时每相绕组的感抗。
由式(3-6)可知,转矩T还与定子每相电压U1的平方成比例。当电源电压有所变动时,对转矩的影响很大。此外,转矩T还受转子电阻R2的影响。如图3-29所示为异步电动机的转矩特性曲线。
(二)机械特性曲线(www.xing528.com)
在一定的电源电压U1和转子电阻R2下,电动机的转矩T与转差率n之间的关系曲线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,它可根据式(3-5)得出,如图3-29所示。
在机械特性曲线上要讨论3个转矩:
(1)额定转矩TN
额定转矩TN是异步电动机带额定负载时转轴上的输出转矩。
式中P2是电动机轴上输出的机械功率,其单位是瓦特,n的单位是r/min,TN的单位是N·m。当忽略电动机本身机械摩擦转矩T0时,阻转矩近似为负载转矩TL,电动机做等速旋转时,电磁转矩T必与阻转矩TL相等,即T=TL。额定负载时,则有TN=TL。
(2)最大转矩Tm
Tm又称临界转矩,是电动机可能产生的最大电磁转矩。它反映了电动机的过载能力。最大转矩的转差率为Sm,此时的Sm称为临界转差率,如图3-29(a)所示。
最大转矩Tm与额定转矩TN之比称为电动机的过载系数λ,即
一般三相异步的过载系数为1.8~2.2。
在选用电动机时,必须考虑可能出现的最大负载转矩,而后根据所选电动机的过载系数算出电动机的最大转矩,它必须大于最大负载转矩;否则,应重选电动机。
(3)启动转矩Tst
Tst为电动机启动初始瞬间的转矩,即n=0,s=1时的转矩。
为确保电动机能够带额定负载启动,必须满足Tst>TN,一般的三相异步电动机有Tst/TN=1~2.2。
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