单相异步电机转速-转矩特性试验方法
异步电动机的功率、转矩与运行性能
维护保养
安全操作
运行监测
环境适应
定期对异步电动机进行维护保养，包 括清洁、润滑、检查等，确保其正常 运行。
Байду номын сангаас
对异步电动机的运行状态进行实时监 测，发现异常及时处理，防止故障扩 大。
06
CATALOGUE
异步电动机的发展趋势与未来展望
技术创新
01
高效电机设计
通过优化电机设计，提高异步电 动机的运行效率和功率密度，降 低能耗。
定的品牌和型号。
功率匹配
确保所选异步电动机的功率与实际负 载需求相匹配，避免过大或过小的功 率选择。
经济性
在满足性能要求的前提下，选择性价 比高的异步电动机，降低运行成本。
使用注意事项
在使用异步电动机时，应遵循安全操 作规程，避免发生触电、机械伤害等 安全事故。
根据实际使用环境，如温度、湿度、 海拔高度等，选择合适的异步电动机 或采取相应的防护措施。
异步电动机的功率 、转矩与运行性能
contents
目录
• 异步电动机的基本原理 • 异步电动机的功率特性 • 异步电动机的转矩特性 • 异步电动机的运行性能 • 异步电动机的应用与选型 • 异步电动机的发展趋势与未来展望
01
CATALOGUE
异步电动机的基本原理
工作原理
异步电动机是利用电磁感应原理工作的旋转电机。当 三相交流电通过定子绕组时，产生旋转磁场，该磁场
最大转矩
最大转矩
异步电动机在运行过程中能够承受的最大瞬时转矩。
影响因素
最大转矩与电动机的设计、制造工艺和使用环境等因 素有关。
意义
最大转矩决定了电动机承受突然负载变化的能力，是 电动机安全运行的重要指标。
低速范围内的异步电动机直接转矩控制方法探究
低速范围内的异步电动机直接转矩控制方法探究摘要：随着电动机技术的不断发展，异步电动机因其成本低、可靠性高、维修方便等优点成为广泛应用的主流电机。
在低速运行时，异步电动机发生电动机滑差，变得难以控制，为了能准确控制异步电动机在低速范围内的直接转矩控制，本文从异步电机的特性入手，对异步电动机的直接转矩控制方法进行探究，通过矢量控制和直接转矩控制的对比分析，提出了在低速范围内的异步电动机直接转矩控制方法，并进行了模拟仿真实验验证其控制效果。
关键词：一、引言随着工业自动化的不断发展，越来越多的机械设备需要通过电动机进行驱动，而异步电动机自问世以来，其成本低廉、维护方便、寿命长等特点，使得它成为了广泛应用的主流电机。
尤其是在大功率驱动、速度调节等方面，异步电动机已经成为了不可或缺的驱动设备之一。
二、异步电动机的特性异步电动机是利用异步电动机滑差原理工作的。
在电动机运转时，由于电动机转子的预磁励，它在空载时开启时因转子磁场感应出定子线圈的磁通，即产生一个自感电动势。
当电动机负载后，转子转速下降，产生了回转磁场，产生与旋转磁场反向的感应电动势，并加到原有的自感电动势上，使得电动势下降，电动机无法持续工作。
这时，转子产生了滑差，并消耗了一部分功率。
而由于定子的磁通是恒定的，因此通过控制电机电压来控制电机的输出功率。
在低速运行时，电机的功率输出可通过加大电磁励磁力，增加转子起动转矩来实现。
直接转矩控制是指直接控制电机的输出转矩大小，从而实现对电机的控制。
而矢量控制则是在直接控制电机输出转矩大小的同时，还要控制电机输出的转速和转子磁通。
虽然矢量控制精度较高，但是在低速范围内，其准确度不如直接转矩控制。
因此，在低速范围内，采用直接转矩控制能够更好地进行电机控制。
直接转矩控制方法的实现步骤如下：1.确定输出转矩大小2.计算输出电流计算输出电流需要知道电机的参数，包括：定子电阻、定子电感、转子电阻、转子电感、电机参数等。
基于Matlab的单相异步电机调速系统仿真设计
干扰后达到稳定所需时间缩短。
启动转速加快 , 转速达到最大速度的时间在缩 短, 在受到阶跃信号的影响时 , 抗干扰能力在减弱, 恢复稳态所需的时间增加。
2010 年第 5 期
工业仪表与自动化装置
53
根据上述的参数改变结果分析, 当 P ID 控制器 在 Kp = 2 、 K i = 20 、 Kd = 0 . 1时 , 调速处于较佳的状态 下 , 性能较好。
低碳经济信息摘编:
陕西省被列入全国低碳试点省
近日, 国家发改委下发 !关于开展低碳省区和低碳城市试点工作的通知 ∀ ( 发改气候 [ 2010] ) 1587 号 ), 全国 5 省 8市列入试点范围 , 陕西成为试点省之一。其他列入试点的省市还有广东、 辽宁、 湖北、 云南 4 个省 和天津、 重庆、 深圳、 厦门、 杭州、 南昌、 贵阳、 保定 8 个市。 根据发改委通知 , 低碳试点省区和城市, 要将应对气候变化工作全面纳入本地区 # 十二五 ∃规划, 研究制 定低碳试点省区和城市的发展规划。 低碳试点省区和城市要结合本地产业特点和发展战略 , 加快低碳技术创新, 推进低碳技术研发、 示范和 产业化 , 改造提升传统产业 , 培育壮大节能环保、 新能源等战略性新兴产业。 低碳试点省区和城市要承担的具体任务: 编制低碳发展规则、 制定支持低碳绿色发展的配套政策、 加快 建立以低碳排放为特征的产业体系、 建立温室气体排放数据统计和管理体系、 积极倡导低碳绿色生活方式和 消费模式。低碳试点省区和城市还应发挥应对气候变化与节能环保、 新能源发展、 生态建设等方面的协同效 应 , 探索有利于节能减排和低碳产业发展的体制机制。密切跟踪低碳领域技术进步最新进展, 推动技术引进 消化吸收再创新或与国外的联合研发。
化电动机的性能有很大的辅助作用。
单相感应异步电动机计算数据
单相感应异步电动机计算数据在计算单相感应异步电动机的相关数据之前，首先需要了解该电机的基本结构和工作原理。
单相感应异步电动机由定子、转子、主磁通和励磁电源组成。
当电源施加在定子绕组上时，产生的磁场通过铁心传导到转子上，使得转子上也产生磁场。
由于转子磁场与转子电流的相位差，产生了感应电动势，导致转子上产生电流。
由于转子电流在转子上形成磁场，与定子的磁场互作用，产生转矩，从而驱动转子转动。
计算单相感应异步电动机的相关数据需要了解其设计参数，例如额定功率、排极数、转子电阻、额定功率因数等。
1. 额定功率（Rated Power）：单相感应异步电动机的额定功率是指其在额定工作条件下的输出功率。
单位通常为千瓦（kW）。
2. 排极数（Number of Poles）：单相感应异步电动机的排极数是指定子和转子的磁极数。
排极数越大，电机的转速越低。
常见的单相感应异步电动机排极数为2、4、6、8等。
3. 转子电阻（Rotor Resistance）：转子电阻是指转子绕组的电阻值。
转子电阻对电机的起动和负载特性有重要影响，通常通过额定转矩和启动转矩来确定。
4. 额定功率因数（Power Factor）：额定功率因数是指电机在额定工作条件下的功率因数。
功率因数是电机的有功功率与视在功率的比值，通常为0.8左右。
根据以上参数，可以计算单相感应异步电动机的一些重要数据：1. 额定转速（Rated Speed）：额定转速可以通过排极数和电源频率来计算。
公式为：额定转速 = 120 * 电源频率 / 排极数。
2. 额定电流（Rated Current）：额定电流可以通过额定功率和额定电压来计算。
公式为：额定电流 = 额定功率 / （3 * 额定电压 * 额定功率因数）。
3. 额定转矩（Rated Torque）：额定转矩可以通过额定功率和额定转速来计算。
公式为：额定转矩 = 额定功率 * 1000 / 额定转速。
4. 起动转矩（Starting Torque）：起动转矩是电机启动时的转矩大小，与转子电阻有关。
异步电动机实验报告
异步电动机实验报告异步电机实验报告四川大学电气信息学院实验报告书课程名称：实验项目：专业班组：实验时间：成绩评定：评阅教师：报告撰写：电气工程及其自动化105，109班电机学老师：曾成碧三相异步电动机的空载及堵转实验一．实验目的1.掌握异步电动机空载和堵转实验方法及测试技术。
2.通过空载及堵转实验数据求取异步电动机的铁耗和机械损耗。
3.通过空载及堵转实验数据求取异步电动机的各参数二．问题思考：1.试就下列几个方面与变压器相比较，有何相同与相异之处？（1）空载运行状况及转子堵转状况。
（2）空载运行时的cos?0，I0，P0。
（3）转子堵转实验时测得的Xk?X1?X2'。
答：变压器空载运行是指二次侧绕组开路时的变压的运行状态，此时二次侧绕组电流i2=0，空载电流的无功分量远大于有功分量，所以电流大多用于励磁。
等效电路如下图：?rm xm异步电机的空载运行状况实际中并不存在，因为空载运行是指输出的机械功率为零，也就是转差率s=0，转子侧电流为0，转子转速n与旋转磁场的转速n1相同，这种情况下转子不受磁场力，所以不可能存在。
实际中的空载是指轻载，即s?0，n?n1，i2?0，输出功率P2?0，Pm?pm?ps?0。
等效电路可近似看为：? rm xm异步电机堵转的时候转子侧三相绕组断路，转子堵住不动，定子侧接三相交流电r2，,r2源，此时因为转子不转，转子侧输出功率为零，电流较大，二次侧等效电阻s最小等效电路如下图所示：，I 与变压器短路试验运行时等效电路类似。
变压器短路运行时等效电路如下：I，在变压器中，Xk的值等于一次侧漏抗和二次侧漏抗折算到一次侧的和，x1?+x，xx2?，在异步电机中1,2分别是定子电流产生的磁场在定子侧的漏电抗和转子侧感应电流产生的磁场在转子侧的漏电抗。
在变压器中，x1?和x2?近似相等，但远小于xm，在异步电动机中，x1和x2要根据定、转子实际材料，接线方式确定。
异步电机的M-S曲线测绘
实验三异步电机的M-S曲线测绘一．实验目的用本电机教学实验台的测功机转速闭环功能测绘各种异步电机的转矩~转差曲线，并加以比较。
二．预习要点1．复习电机M-S特性曲线。
2．M-S特性的测试方法。
三．实验项目1．鼠笼式异步电机的M-S曲线测绘测。
2．绕线式异步电动机的M-S曲线测绘。
＞T m，（n=0）当负载功率转矩当S≥S m过读取不同转速下的转矩，可描绘出不同电机的M-S曲线。
102103四．实验设备1．MEL 系列电机系统教学实验台主控制屏。
2．电机导轨及测功机、转矩转速测量（MEL-13、MEL-14）。
3．电机起动箱（MEL-09）。
4．三相鼠笼式异步电动机M04。
5．三相绕线式异步电动机M09。
五．实验方法1被试电动机M04法。
G 功机，与按图线，实验步骤：（1）按下绿色“闭合”按钮开关，调节交流电源输出调节旋钮，使电压输出为220V ，起动交流电机。
观察电机的旋转方向，是之符合要求。
（2）逆时针缓慢调节“转速设定”电位器经过一段时间的延时后，M04电机的负载将随之增加，其转速下降，继续调节该电位器旋钮电机由空载逐渐下降到200转/分左右（注意：转速低于200转/分时，有可能造成电机转速不稳定。
）（3）在空载转速至200转/分范围内，测取8-9组数据，其中在最大转矩附近多测几点，填入表5-9。
（4）当电机转速下降到200转/分时，顺时针回调“转速设定”旋钮，转速开始上升，直到升到空载转速为止，在这范围内，读出8-9组异步电机的转矩T，转速n，填入表5-10。
2．绕线式异步电动机的M-S曲线测绘104（2）绕线电机的转子调节电阻调到2Ω（断开电源，用万用表测量，三相需对称），重复以上步骤，记录相关数据。
（3）绕线电机的转子调节电阻调到5Ω（断开电源，用万用表测量，三相需对称），重复以上步骤，记录相关数据。
3．换上不同的单相异步电机，按相同方法测出它们的转矩T、转速n。
七．实验报告1．在方格纸上，逐点绘出各种电机的转矩、转速，并进行拟合，作出被试电机的M-S 曲线。
电机性能的测试
降低电压负载法
适用范围：因设备所限不能采用额定电压负载法的实验
实验过程：
1 做额定电压 UN 下的空载实验，测出 I0,P0,
○
2 做 0.5 倍额定电压下的空载实验，测试 I0r,P0r,
○
3 做 0.5 倍额定电压下的负载实验，在 0.6IN 至空载范围内测取定子电流 I1r,输入功率 P1r
例进行修正。
二、杂散损耗测定的测功机法
用测功机测定感应电动机杂散损耗时，功率表测定被试电
动机的输入电功率P1，测功机测定被试电机的输出机械功率为
pP
P
P2，电机的总损耗
1
2 ，则电机的杂散损耗为：
式中：pcu1 pcu2为定转子铜耗之和； pFe pmec为电机的空载损耗，可
以由空载特性曲线获得。
损耗，连接线的
损耗以及电刷接触损耗等，可以近似的用通过电刷的电流乘以一固定电压降 来确
2
定，电压降的取值方法为：
ad
（3）被试电机所专用并由其本身驱动的通风机、水泵和油泵的损耗等。
此处的杂散损耗指的是负载杂耗，前面已经论述
只要测取转速信号和转速的加速度信号，就可以测得转矩-转速特性。
铁损耗和机械损耗的测定
转矩和转速曲线硬特性软特性硬特性软特性感应电动机工作特性同步电动机工作特性与感应电动机类似工作特性测定的平台组成试验台被试电机测功机试验台被试电机校正过的直流发电机校正过的直流发电机电阻箱发电机电发电机组电网tian1n2n3n4n5n60试验台被试电机转矩转速传感器转矩转速传感器磁粉制动器磁粉制动器转矩仪试验台试验台被试电机发电机电阻箱发电机电转速转矩传感器转速转矩传感器发电机组电网电网电网变流器平台实例工作特性测定的转矩仪法按实验条件和实验要求搭建实验平台通过调整负载大小测试出各种参数随负载变化的曲线按实验条件和实验要求搭建实验平台通过调整负载大小测试出各种参数随负载变化的曲线降低电压负载法适用范围
实验四异步电动机变频调速系统
实验四异步电动机变频调速系统（一）转速开环恒压频比控制变频调速系统实验一．实验目的1.通过实验掌握转速开环恒压频比控制调速系统的组成及工作原理。
2.掌握V/F控制方式下，选取不同的模式电机的静特性差异。
二．实验数据及分析转速开环恒压频比控制静特性n（r/min）1475 1488 1501 1511 1525 1543Ia(A) 2.5 2.2 2.0 1.9 1.8 1.7T(N.m) 100% 83.9% 68.1% 54.6% 37.4% 15%n（r/min）902 916 931 945 953 966Ia(A) 2.3 2.1 1.9 1.7 1.7 1.6T(N.m) 100% 82.7% 64.0% 46.4% 33.6% 16.5%n（r/min）475 488 495 508 518 528 Ia(A) 1.9 1.7 1.6 1.6 1.5 1.5T(N.m) 85% 69.2% 56.1% 45.1% 28.0% 21.7%n（r/min）472 485 495 506 508 525 Ia(A) 2.0 1.8 1.7 1.7 1.6 1.6T(N.m) 62.5% 50.5% 39.2% 27.4% 20.8% 3.6%三．思考题1.说明转速开环恒压频比控制静特性特点答：其他条件相同，转速与频率大致成正比；频率一样时，转速越高，带动转矩能力越差。
2.说明低频补偿对系统静特性的影响。
答：由于临界转矩随f减小而减小，f较低时，电动机负载能力较弱。
低频补偿可以增强系统负载能力，同转速时有低频补偿情况T较小。
3.说明载波频率的大小对电机运行影响答：低频时转矩大，噪音小，但此时主元器件开关损耗大，整机发热较多，效率下降。
高频时转矩变小，电流输出波形比较理想。
（二）异步电动机带速度传感器矢量控制系统实验一．实验目的1.通过实验掌握异步电动机带速度传感器矢量控制系统的组成及工作原理；2.掌握异步电动机带速度传感器矢量控制系统静、动特性。
单相异步电动机两相绕组通电时的机械特性
单相异步电动机两相绕组通电时的机械特性当单相异步电动机主绕组与副绕组一同通入纷歧样相位的两相沟通电流时,—般状况下发作椭圆旋转磁通势F。
一个椭圆旋转磁通势也能够分红两个旋转磁通势,—个是正转磁通势F+，一个是回转磁通势F-，F+≠F-。
笼型转子在F+效果下发作电磁转矩T+，T+＝f(s)为正向转矩特性。
在F-效果下，发作电磁转矩T-＝f(s)为反向转矩特性。
这么构成转矩特性T＝f(s)，即机械特性为不过坐标原点的一条曲线。
当T+＞T-时，电动机的T＝f(s)、T+＝f(s)、T-＝f(s三条曲线如图1所示。
从图1椭圆磁通势时单相异步电动机机械特功用够看出,F+＞F-的状况下，当n=0时,T＞0,这即是说电功机有正向起动转矩,能够正向起动。
当n=0时,T＞0,即电动机起动后仍能持续作业。
当然，假定F+＜F-，则n=0时,T＜0；n＜0，T＜0，即电动机能够反向起动并反向电动作业。
了解了解，假定两相绕组m和a通入相位相差90°的两相沟通电流并发作圆形旋转磁通势,例如当F=F+，F-＝0时,则电动机T＝T+，T-＝0，机械待性T＝f(s)与三相异步电动机机械特性的状况—样了，由T＝0，起动转矩相对地比椭圆磁通势时的大。
图1单相异步电动机的起动特性从上面剖析的效果看出，单相异步电动机的要害疑问是怎样起动的疑问。
而的必要条件是：①定子具有空间纷歧样相位的两个绕组；②两个绕组中通入纷歧样相位的沟通电流。
实习单相异步电动机主绕组m是作业绕组(或称作业绕组)，与之差90°空间电视点是副绕组（或称起动绕组）。
作业绕组在电动机起动与作业时都一向接在沟通电源上，而起动绕组仅仅在起动时有必要通电．起动后能够切除不必。
单相异步电动机之利益首要是运用单相沟通电源，但是单相异步电动机起动的必要条件恳求两相绕组中通入相位纷歧样的两相电流。
怎样把作业绕组与起动绕组中的电流相位分隔，即所谓的“分相”，就成为了单相异步电动机的非常首要的疑问。
电机机械特性的测定(精)
第五章电机机械特性的测定实验一三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性一．实验目的了解三相绕线式异步电动机在各种运行状态下的机械特性。
二．预习要点1．如何利用现有设备测定三相绕线式异步电动机的机械2．测定各种运行状态下的机械特性应注意哪些问题。
3．如何根据所测得的数据计算被试电机在各种运行状态下的机械特性。
三．实验项目1．测定三相绕线式异步电动机在电动运行状态和再生发电制功状态下机械特性。
2．测定三相绕线式异步电动机在反接制动运行状态下的机械特性。
四．实验设备及仪器1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏。
2．电机导轨及测速表（MEL-13、MEL-14）3．直流电压、电流、毫安表4．三相可调电阻器900Ω（MEL-03）5．三相可调电阻器900Ω（MEL-04）6．波形测试及开关板（MEL-05）五．实验方法及步骤按实验线路图5-5接线M为三相绕线式异步电动机M09，额定电压U N=220伏，Y接法；G为直流并励电动机M03（作他励接法），其U N=220伏，P N=185WR S选用三组90Ω电阻（每组为MEL-04，90Ω电阻）R1选用675Ω电阻（MEL-03中，450Ω电阻和225Ω电阻相串联）。
R f选用3000Ω电阻（电机起动箱中，磁场调节电阻）V2、A2、mA分别为直流电压、电流、毫安表，采用MEL-06或直流在主控制屏上V1、A1、W1、W2为交流、电压、电流、功率表，含在主控制屏上S1选用MEL-05中的双刀双掷开关1．测定三相绕线式异步电机电动及再发电制动机械特性仪表量程及开关、电阻的选择：（1）V2的量程为300V档，mA的量程为200mA档，A2的量程为2A档。
实验步骤：（1）接下绿色“闭合”按钮，接通三相交流电源，调节三相交流电压输出为180V（注意观察电机转向是否符合要求），并在以后的实验中保持不变。
（2）接通直流电机励磁电源，调节R f阻值使I f=95mA并保持不变。
异步电机的转矩和转速
第9章异步电机的转矩和转速原理简述异步电动机是一种应用最为广泛的电动机，它输出的是转矩和转速，其机械特性曲线的形状和曲线中的起动转矩、最小转矩和最大转矩是衡量一台电动机能否顺利起动和稳定运行的重要指标，也是考核异步电动机的重要技术性能指标之一。
1．转矩公式从“电机学”中可知，异步电动机用参数表示的电磁转矩公式为将上式对求导，并令，便得到最大转矩出现时的转差率式中负号为发电机运行。
将公式（9–2）带入（9–1），可求得最大转矩为在起动时，，。
所以起动转矩为综合以上公式可得出下面几个结论：（1）在一定的频率和一定的电机参数下，电机的转矩与电压平方成正比。
（2）在一般异步电机中，电抗要比电阻大，因此，可以近似认为最大转矩与电抗成反比，起动转矩与电抗的平方成反比。
（3）最大转矩的大小与转子电阻的数值无关，而出现最大转矩时的转差率与转子电阻成正比。
（4）绕线式电动机，在转子回路串入适当的电阻可以增大起动转矩，当时起动转矩达到最大值。
2．异步附加转矩和最小转矩在异步电动机的气隙中存在基波以及一系列高次空间谐波的旋转磁场，这些谐波磁场与其在转子中感应的相应电流在任何异步速下相互作用，会产生一系列谐波转矩，称为异步附加转矩。
一般谐波转矩值较小，但如果在设计或制造时措施不力，鼠笼型异步电动机在低速时异步附加转矩可能达到较大的数值，在异步电动机的机械特性中产生一个最小转矩，直接影响电动机的起动。
分析这些磁场所产生的转矩时，可以先分别讨论每一个谐波磁场所产生的转矩，然后用迭加原理把各谐波磁场产生的转矩加起来，得到总的转矩。
对于三相绕组产生的次谐波磁势，当，亦即=3，9，15……时，；当（k=1、2、3……），即=7，13，19……时，是一正向旋转磁势，同步转速为；当，即时，是一反向旋转磁势，同步转速为。
产生的转矩也可用类似基波的公式计算。
由于反向的谐波磁势的同步速和最大转矩均发生在（即）的区间，对异步电动机的起动不产生大的影响；而对异步电动机从起动到运行有影响的谐波异步转矩有7次、次……，在、基波同步速等速度附近，出现其负的最大转矩，它们迭加在基波转矩—转速曲线上，在、基波同步速附近时出现最小转矩，严重的能影响异步电动机的正常起动，甚至使电机在同步速附近旋转，不能上升到正常异步速。
电机性能的测试
1. 铁损耗和机械损耗的测定
铁损耗和机械损耗统称为不变损耗，它们与运动方式和运行状况无关。
（1）铁耗是由于铁心中交变磁场引起的磁滞损耗和涡流损耗。 （2）铁耗大小与铁心材料、钢片厚度、交变频率和磁通密度有关。 （3）铁耗大致与频率的1.3~1.5次幂成正比，与磁密平方成正比。 （4）频率和转速不变时，铁耗和机械损耗可视为恒值。
检查试验：为了确定电机在电气和机械方面是否处于正 常工作状态而进行的检验，每台新装配的电机 都要进行检查试验，合格方能出厂。
本章主要内容
电机电气性能中损耗与效率的确定 工作特性 转矩-转速特性的测定
温升实验
6.1 电机杂散损耗的确定
一 杂散损耗的分类和确定方法
分类：
空载杂耗：电机的空载试验测得的定子铁耗中包含了基本铁耗 和空载杂耗
实验过程：
1 做额定电压 UN 下的空载实验，测出 I0,P0, ○
2 做 0.5 倍额定电压下的空载实验，测试 I0r,P0r, ○ 3 做 0.5 倍额定电压下的负载实验，在 0.6IN 至空载范围内测取定子电流 I1r,输入功率 P1r ○
及转差率 sr，绘出
曲线
把实验结果折算到额定电压进行修正
358.5 355.9 353.5 351.7 350.6
32.39
26.2 21.05 15.56 11.46 9.02
17.83
14.18 10.94 7.42 4.77 2.85
0.8935
0.8802 0.8491 0.7862 0.7044 0.5551
359.7
358.4 356 353.5 352.1 351.6
P2/kW
95.05 93.81 82.46 76.66 69.46 60.90 54.85 50.87
异步电动机的功率-转矩及特性
第10章 异步电动机的功率、转矩及特性10-1 功率及转矩一、异步电动机的功率流程关系功率平衡方程式（1） 从等效电路中可以看出，电网输入电功率P 1，一部分消耗在定子电阻R 1，另一部分在R m上。
余下的功率便是通过气隙旋转磁场，利用电磁感应作用传递到转子上的电磁功率P M 。
（2） 再看转子回路，电磁功率除了部分消耗于转子铜耗外p cu2，剩下的就是总机械功率P m 。
（3） 产生有效的机械功率以后，电机就会转动起来，自然产生机械摩擦损耗及附加损耗。
*异步电动机的转子转速低，所以产生的2Fe p 小，正常运行时可以忽略转子产生的Fe p 。
但是启动时需要考虑。
二、功率平衡 (power balance)功率平衡：能量转换：电能→机械能 电源输入功率：11111cos ϕI U m P = 定子铜损： 12111r I m p Cu =定子铁损： m Fe r I m p 201=电磁功率：（借助于电磁感应从定子侧穿过气隙到达转子回路的电磁功率）sr I m p p P P FeCu M ''=--=222111 转子铜损： M Cu sP r I m p =''=22212；滑差功率，s 越小越好。
总机械功率： M Cu M m P s r ss I m p P P )1(122212-='-'=-=净输出功率： ad m m p p P P --=2；异步电动机铭牌功率。
可见： ∑++++-=-=)(21112ad m Cu Fe Cu p p p p p P p P P 式中：∑p 电机总损耗* 转子回路中，'2r 的损耗代表转子铜耗；'21r s s -的损耗代表总机械功率；sr '2的损耗代表电磁功率 *从式'222'12r I m p Cu = 可以说明s 大，转子铜耗大，电机效率受影响。
(整理)异步电机的M-S曲线测绘
实验三异步电机的M-S曲线测绘一．实验目的用本电机教学实验台的测功机转速闭环功能测绘各种异步电机的转矩~转差曲线，并加以比较。
二．预习要点1．复习电机M-S特性曲线。
2．M-S特性的测试方法。
三．实验项目1．鼠笼式异步电机的M-S曲线测绘测。
2．绕线式异步电动机的M-S曲线测绘。
三．实验原理异步电机的机械特性的图5-6所示。
在某一转差率S m时，转矩有一最大值T m，称为异步电机的最大转矩，S m称为临界转差率。
T m是异步电动机可能产生的最大转矩。
如果负载转矩T z＞T m，电动机将承担不了而停转。
起动转矩T st是异步电动机接至电源开始起动时的电磁转矩，此时S=1（n=0）。
对于绕线式转子异步电动机，转子绕组串联附加电阻，便能改变T st，从而可改变起动特性。
异步电动机的机械特性可视为两部分组成，即当负载功率转矩T z≤T N时，机械特性近似为直线，称为机械特性的直线部分，又可称为工作部分，因电动机不论带何种负载均能稳定运行；当S≥S m时，机械特性为一曲线，称为机械特性的曲线部分，对恒转矩负载或恒功率负载而言，因为电动机这一特性段与这类负载转矩特性的配合，使电机不能稳定运行，而对于通风机负载，则在这一特性段上却能稳定工作。
在本实验系统中，通过对电机的转速进行检测，动态调节施加于电机的转矩，产生随着电机转速的下降，转矩随之下降的负载，使电机稳定地运行了机械特性的曲线部分。
通过读取不同转速下的转矩，可描绘出不同电机的M-S曲线。
四．实验设备1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏。
2．电机导轨及测功机、转矩转速测量（MEL-13、MEL-14）。
3．电机起动箱（MEL-09）。
4．三相鼠笼式异步电动机M04。
5．三相绕线式异步电动机M09。
五．实验方法1．鼠笼式异步电机的M-S曲线测绘被试电机为三相鼠笼式异步电动机M04，Y接法。
G为涡流测功机，与M04电机同轴安装。
按图5-7接线，其中电压表采用指针式或数字式均可，量程选用300V档，电流表采用数字式，可选0.75A量程档。
《电机与拖动》异步电机的M-S曲线测绘实验
《电机与拖动》异步电机的M-S曲线测绘实验一、实验目的用本电机教学实验台的测功机转速闭环功能测绘异步电机的转矩~转差曲线。
二、预习要点1．复习电机M-S特性曲线。
2．M-S特性的测试方法。
三、实验项目鼠笼式异步电机的M-S曲线测绘测。
四、实验原理在某一转差率S m步电机的最大转矩，S m机可能产生的最大转矩。
曲线部分，对恒转矩负载或恒功率负载而言，因为电动机这一特性段与这类负载转矩特性的配合，使电机不能稳定运行，而对于通风机负载，则在这一特性段上却能稳定工作。
在本实验系统中，通过对电机的转速进行检测，动态调节施加于电机的转矩，产生随着电机转速的下降，转矩随之下降的负载，使电机稳定地运行了机械特性的曲线部分。
通过读取不同转速下的转矩，可描绘出不同电机的M-S曲线。
五、实验设备1．实验台主控制屏2．电机导轨及测功机、转矩转速测量（NMEL-13A）3．电机起动箱（NMEL-09）4．三相鼠笼式异步电动机M04六、实验方法1步电动机M04，Y接法。
G为涡流测功机，与电机同轴安装。
按图5-7量程选用300V起动电机前，将三相调压器旋钮逆时针调到底，并将NMEL-13A中“转矩控制”和“转速控制”选择开关扳向“转速控制”，并将“转速设定”调节旋钮顺时针调到底。
实验步骤：（1）按下绿色“闭合”按钮开关，调节交流电源输出调节旋钮，使电压输出为220V，起动交流电机。
观察电机的旋转方向，是之符合要求。
（2）逆时针缓慢调节“转速设定”电位器经过一段时间的延时后，M04电机的负载将随之增加，其转速下降，继续调节该电位器旋钮电机由空载逐渐下降到200转/分左右（注意：转速低于200转/分时，有可能造成电机转速不稳定。
）（3）在空载转速至200转/分范围内，测取8-9组数据，其中在最大转矩附近多测几点，填入表5-9。
表5-9 U N=220V Y接法（4）当电机转速下降到200转/分时，顺时针回调“转速设定”旋钮，转速开始上升，直到升到空载转速为止，在这范围内，读出8-9组异步电机的转矩M，转速n，填入表5-10。
交流调速作业一 异步电动机全速度范围转矩-转速特性曲线
异步电动机全速度范围转矩-转速特性曲线绘制xxxxxxxxxxxxx摘要：通过异步电动机的参数，在Matlab 中构建异步电动机的稳态模型。
在全速度范围内分段进行恒磁通和恒电压恒功率控制，绘制出控制下的转矩—转速特性曲线。
关键词：异步电动机；转矩—转速；恒磁通；恒电压恒功率1. 异步电动机的模型构建与控制方法1.1. 异步电动机的稳态模型图1.1 异步电机的稳态等效电路三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。
定子相当于变压器一次，转子相当于变压器二次。
Us —定子相电压；fs —定子频率； fsl —转差频率；Is 、Ir 、Im —分别为定子电流、折算到定子侧的转子电流和励磁电流； Eg —气隙磁通感应电动势；Er —折算到定子侧的转子感应电动势； s —转差率，s=fsl/fs 。
1.2. 异步电动机的转矩公式通过对运行状态的分析可以得到转矩的公式为：m 为相数，p n 为极对数，s U 为定子电压，S f 为同步频率，s 为转差率，S R 为定子电阻，r R 为转子电阻，ls X 为定子漏感，lr X 为转子漏抗。
])()[(/2222lr ls r s r s spe X X sR R sR U f mn T +++=π1.3. 异步电动机的控制方法 1.3.1. 恒磁通控制方法恒磁通运行条件为:可以近似与加入低压补偿的恒电压/频率控制等效。
此时的转矩—转速特性曲线如下：图1.2 恒磁通转矩—转速特性曲线1.3.2. 恒电压恒功率控制方法恒电压恒功率条件为:此时的转矩—转速特性曲线如下：图1.3 恒电压恒功率转矩—转速特性曲线2. 异步电动机的仿真与分析2.1. 仿真要求利用MATLAB 绘出异步电动机的全速度范围转矩-转速特性曲线，其中： ● 40Hz 、60Hz 、80Hz 采用恒磁通控制；● 100Hz 、120Hz 、140Hz 、160Hz 采用恒电压控制； ● 电机的额定输入条件为380V/100Hz 。
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单相异步电机转速-转矩特性试验方法
转矩-转速特性是转矩和转速之间从零转速到同步转速的关系。
该曲线将包括最大转矩、最小转矩和堵转转矩。
单相异步电机转速-转矩特性试验方法包括测量输出法、加速度法、输入法和直接测量法四种。
一、测量输出法测量转矩-转速特性
测量输出法测量转矩-转速特性时，被测电动机连接到测功机或其他的负载电机上以使电动机转速可以通过变化的负载来控制。
负载下的风摩耗应预先确定。
测试数据应在约1/3 同步转速与最高转速之间测得。
在记录数据的时候，转速应保持恒定，确保加速或减速不会影响记录数据的值。
在每一个转速点应读出电压、电流和转矩数值。
应注意防止电动机过热。
总输出功率是测量的输出功率和负载损耗之和。
因此对应每个转速n下的转矩T可以按下式计算: 式中:
T――转矩，单位为牛顿米(N•m)；
P0――输出功率，单位为瓦特(W)；
P1――负载风摩耗，单位为瓦特(W)；
n一-转速，单位为转每分钟/min。
)。
二、加速度法测量转矩-转速特性
加速度法必须通过计算或者测量先求取转动部件的瞬间转动惯量。
当电动机从静止加速到接近同步转速时，应在固定的时间间隔中读取电流和转速值。
转矩T可以按下式计
算:
式中:
T――转矩，单位为牛顿米(N•m)；
dn/dt――转速的变化率(r/min•s)；
J――瞬间转动惯量，单位为千克平方米(kg•m2)；
K――为常数，109.7*10-4。
三、输入法测量转矩-转速特性
输入法测量转矩-转速特性时，转矩由输入功率减去损耗计算得到。
每个转速下的转矩T应通过输入功率算得，可以按下式计算:
式中:
T――转矩，单位为牛顿米(N•m);
K――常数，9.55；
Pcu1——定子铜耗，单位为瓦特(W)；
P1 一一输入功率，单位为瓦特(W)；
n——转速，单位为转每分钟Cr/min)
Tfw——电动机在转速n下的风摩转矩，单位为牛顿米(N•m)。
四、直接测量法测量转矩-转速特性
直接测量法转矩-转速试验应通过连续数值测量的方法
开展。
当设备不能实现连续测量数据时，该试验可以使用测功机来开展。
试验应采用稳定电源供电并在额定电压下开展。
当采用测功机方法时，测量转矩时的转速应该按照能确保画出基本特性中最大转矩的间隔选取。