三相異步電動機的工作特性

三相異步電動機的工作特性異步電動機的工作特性是指在額定電壓和額定頻率運行的情況下，電動機的轉(zhuǎn)速n、定子電流I1、功率因數(shù)cosφ1、電磁轉(zhuǎn)矩T、效率η等與輸出功率P2的關(guān)系，即U1=UN，f=fN時，n、I1、cosφ1、T、η=f（P2）。由于異步電動機是一種交流電動機，所以對電網(wǎng)來說需要考慮功率因數(shù)，同時由于單邊勵磁，勵磁電流與負載電流共存于定子繞組中，所以要注意到定子電流。而轉(zhuǎn)子電流一般不能直接測取，以致這些特性就得非對輸出功率而言不可。和直流電動機一樣，熟悉異步電動機的工作特性以后，就可使它很好地完成拖動系統(tǒng)所賦予的使命。
一、工作特性的分析
1．轉(zhuǎn)速特性
異步電動機在額定電壓和額定頻率下，輸出功率變化時轉(zhuǎn)速變化的曲線n=f（P2），稱為轉(zhuǎn)速特性。
當(dāng)電動機空載時，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。負載增大時，必使轉(zhuǎn)速略有下降，轉(zhuǎn)子電動E2s增大，所以轉(zhuǎn)子電流I2增大，以產(chǎn)生更大點的電磁轉(zhuǎn)矩和負載轉(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，為了保證電動機有較高的效率，在一般異步電動機中，轉(zhuǎn)子銅耗是很小的，額定負載時轉(zhuǎn)差率為1.5%～5%（小數(shù)字對應(yīng)于大容量的電動機）相應(yīng)的轉(zhuǎn)速特性為一條稍向下傾斜的曲線，與并勵直流電動機的轉(zhuǎn)速特性極為相似。
2．定子電流特性
異步電動機在額定電壓和額定頻率下，輸出功率變化時，定子電流的變化曲線I1=f（P2），稱為定子電流特性?？蛰d時，轉(zhuǎn)子電流，此時定子電流幾乎全部為勵磁電流。隨著負載的增大，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)子電流增大，定子電流及磁勢亦隨之增大，抵消轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁勢，以保持磁勢之平衡。定子電流幾乎隨P2按正比例增加。
3．功率因數(shù)特性
異步電動機在額定電壓和額定頻率下，輸出功率變化時，定子功率因數(shù)的變化曲線cosφ1=f（P2），稱為功率因數(shù)特性。由于異步電動機等值電路求得的總阻抗是電感性的，所以對電源來說，異步電動機相當(dāng)于一個感性阻抗，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，定子電流I1基本上是勵磁電流，主要用于無功勵磁，所以功率因數(shù)很低，為0.1～0.2。當(dāng)負載增加時，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。在接近額定負載時，功率因數(shù)達到最大。由于在空載到額定負載后，電動機的轉(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。但負載超過額定值時，s值就會變得較大，因此φ2變大，轉(zhuǎn)子電源中的無功分量增加，以致使電動機定子功率因數(shù)又重新下降了。
4．電磁轉(zhuǎn)矩特性
異步電動機在額定電壓和額定頻率下，輸出功率變化時，電磁轉(zhuǎn)矩的變化曲線T=f（P2），稱為電磁轉(zhuǎn)矩特性。
因為輸出功率P2=T2Ω，所以異步電動機的負載不超過額定值時。轉(zhuǎn)速和角速度Ω變化很小，而空載轉(zhuǎn)矩T0又可以認為基本上不變，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
異步電動機在額定電壓和額定頻率下，輸出功率變化時，效率的變化曲線η=f（P2），稱為效率特性。異步電動機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，可變損耗增加較慢，所以效率上升很快。和直流電動機的效率特性一樣，當(dāng)可變損耗等于不變損耗時，異步電動機的效率達到最大值。隨后負載繼續(xù)增加，可變損耗增加很快，效率就要降低。對于中小型異步電動機，最大效率出現(xiàn)在大約有3/4的額定負載時，電動機容量越大，效率就越高。