3.6三相异步电动机的功率和电磁转矩

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3.6 三相异步电动机的功率和电磁转矩3.6.1 功率平衡方程式 异步电动机的功率关系可用T型等效电路图来分析。异步电动 机通电运行时，T型等效电路中每个电阻上均产生一定损耗，如： 定子电阻R1产生定子铜损耗 (3-28) p Cu 1 = 3 I 12 R 1 励磁电阻Rm产生定子铁损耗 (忽略 )(3-29) 2 pFe = pFe = 3I m Rm p Fe 2 转子电阻产生转子铜损耗 (3-30) ′ pCu 2 = 3I 2 R2 从而可得三相异步电动机运行时的功率关系如下。 电源输入电功率除去定子铜损耗和铁损耗便是定子传递给转子 回路的电磁功率， (3-31) Pem = P1 pCu1 p Fe 电磁功率又等于等效电路转子回路全部电阻上的损耗，即 (3-32)1

(1 s ) R′ = 3I ′ 2 R2′ ′2 ′ Pem = 3I 2 R2 + 2 2 s s

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电磁功率除去转子绕组上的损耗，就是等效负载电 1 s ′ 阻 s R 上的损耗，这部分等效损耗实际上是传输给电动 机转轴上的机械功率，用PMEC表示。它是转子绕组中电 流与气隙旋转磁场共同作用产生的电磁转矩，带动转子 以转速n旋转所对应的功率 1 s P R ′ = (1 s ) P =P p = 3I ′ (3-33) s 电动机运行时，还存在由于轴承等摩擦产生的机械 损耗pmec及附加损耗pad。大型电机中pad约为0.5%PN,小 型电机的pad=(1~3)%PN。 转子的机械功率PMEC 减去机械损耗pmec 和附加损耗 pad才是转轴上实际输出的功率，用P2表示。 P2 = PMEC pmec pad (3-34) 可见异步电动机运行时，从电源输入电功率P1 到 转轴上输出机械功率的全过程为 P2 = P ( pCu1 + pFe + pCu 2 + pmec + pad ) = P Σp 1 1 (3-35)2

2

MEC

em

Cu 2

2

2

em

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功率关系可用图3.17来表示。从以上功率关系定量分析看出， 异步电动机运行时电磁功率Pem、转子损耗pCu2和机械功率PMEC三 者之间的定量关系是 Pem:PCu2:PMEC =1:s:(1-s) (3-36) 也可写成下列关系式 (3-37) 上式表明，当电磁功率一定，转差率s越小，转子铜损耗越小， 机械功率越大，效率越高。电动机运行时，若s增大，转子铜耗也 增大，电机易发热，效率降低。Pem = pcu2 + PMECCu 2 em

p = sP

P =(1 s)P MEC em

图3.17 异步电动机功率流程图

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3.6.2 转矩平衡方程式机械功率PMEC除以轴的角速度 就是电磁转矩，即 P T em = MEC (3-38) 电磁转矩与电磁功率关系为 P P PMEC P Tem = MEC = MEC = = em 2πn (1 s) 2πn1 1(3-39) 60 60 式中 1为同步角速度(用机械角速度表示) 式(3-33)两边同时除以角速度可得出 p + pad p0 T2 = Tem T0 T0 = mec = (3-40) 式中 T0——空载转矩，T2——输出转矩 在电力拖动系统中，常可忽略T0,则有 Tem ≈T2 =TL 式中 TL——负载转矩