转矩与机械特性

• 在电源电压U1和转子电阻R2 一 定的情况下，转矩与转差率的 关系曲线 T= f (s) 或转速与转 0 sm 矩的关系曲线 n = f (T)，称为 电动机的机械特性曲线。 n n0 转矩与转差率的关系曲线 的关系曲线T= 转矩与转差率的关系曲线T= f (s) n a 如右侧上图所示， n0 转速与转矩的关系曲线 转速与转矩的关系曲线 n = f (T) 如右侧下图所示。 实际上，下图是通过上图右 旋90°得到的。
TNTst
Tmax
当负载转矩超过最大转矩时，电动机转速急剧下 降，电动机将停止转动——产生闷车现象。 电动机一旦闷车 闷车，电流立即上升 上升6~7倍，电动机 闷车 上升 倍 严重过热！以至烧坏。从另一方面考虑，若在很 短时间内过载，在电动机尚未过热就恢复达到正 常状态，未损坏电动机是允许的。因此，最大转 矩也表示电动机具有短时间的过载能力。 定义最大转矩与额定转矩的比值为过载系数 过载系数λ， 过载系数 即 Tmax
n a n0 nN
P2N 7.5 TN = 9550 = 9550× nN 1440 = 49.7N ⋅ m
b
T
TNTst Tmax 正常情况下，电动机都工作在 特性曲线的 ab 段，当负载转矩增加时，电动机转 速要降低，但对应的电磁转矩却要增加，因为 ab 段比较平坦，所以电动机的转速变化不大。这种 硬的机械特性。 特征称为硬的机械特性 硬的机械特性
nN
s
1 0
b
T TN Tst Tmax
0
• 研究机械特性是分析为了分析电动机的运行性能。 在机械特性曲线上，要讨论三个转矩。 1. 额定转矩 TN 在电动机匀速转动时，其转矩T必须与阻力转矩TC 平衡，而阻力转矩包括负载转矩T2和空载损耗转矩 T0。一般T0很小，常可忽略，所以 n P2 a T = T +T ≈ T =
0
2. 最大转矩 Tmax • 在机械特性曲线的最大值，称 为最大转矩 最大转矩或临界转矩。 最大转矩 此时对应的转差率为 s m (可由 dT/ds = 0 求得) ， 即令
n a n0 nN
b
T
0
可见，Tmax∝U12,且与转子电阻R2 无关，而 R2 越大 sm也越大。
2 dT d KsR2U1 = [ 2 ]=0 2 ds ds R2 + (sX20) 2 U1 R2 进而可得 Tmax = K 可得 sm = 2X20 X20
E1 U1 QΦ= ≈ ∝ U1 4.44 f1N1 4.44 f1N1
sE20
2 R2
及 I2 =
+ (sX 20 )
2
=
s(4.44 f1N2Φ)
2 R2 2 + X2
且 cosψ 2 =
R2
2 R2 + (sX 20 )2
则转矩公式可表示为 • 转矩T也与s有关。
2 sR2U1 T=K 2 R2 + (sX20 )2
由上式可见，转矩还与定子的相电压U1的平方成 正比。所以，电源电压的变动对转矩的影响很大。 转矩特性T =T(s)曲线如图 所示，当s很小时， T与s 成正比；当s很大时，T与 s 成反比(以双曲线为渐近 线)，并且有最大转矩Tmax 存在。
T Tmax
ຫໍສະໝຸດ Baidu0 n n0
sm
1 0
s
T
二、机械特性曲线
Tmax
2 0 2
2nπ / 60
P2是电动机的输出功率 (单位 W )， T 的单位是(N•m)。n 的单位是 (r /
min)。若功率单位用千瓦，则
n0 nN
b
T TN Tst Tmax
P2 T = 9550 n
0
• 额定转矩 额定转矩是电动机在额定负载时的转矩。 可从电动机铭牌上额定功率和额定转速等数据求得。 如某台电动机，P 2N =7.5kW， 额定转速nN =1440 r / min， 则额定转矩为
§8-5. 三相异步电动机的转矩 与机械特性
§8-5. 三相异步电动机的转矩 与机械特性
• 电磁转矩 T 是三相异步电动机最重要的物理量之一， 机械特性是电动机的主要特性。对电动机进行分析往 机械特性 往离不开这两方面内容。
一、转矩公式
异步电动机的转矩是由旋转磁场每磁极的磁通 φ 与 转子电流I2相互作用产生的。它应与电磁功率成正 比，因而与转子的功率因数有关。于是 T ∝Φ I2 cos ψ2 = KTΦ I2 cos ψ2
λ=
TN
一般电动机的过载系数为1.8~2.2。
3. 起动转矩 Tst 电动机刚起动 (n =0) 时 的转矩称为起动转矩 起动转矩
2 R2U1 2 2 R2 + X20
n
U1 < U1
U1
U1 T
Tst = K
可见，起动转矩与 U12 及 R2有关，当电源电压降低时起 动转矩会减小；当适当增加转 子绕组的电阻会使起动转矩有 所增加。可有上式证明当R2 = X20时， Tst = Tmax ，及sm =1。 关于起动问题将在下节介绍。 关于起动问题将在下节介绍。
0 U1对转矩的影响 n R2 < R2 R2 R2 0 T Tmax
R2对转矩的影响