1.電磁轉矩(簡稱轉矩)
異步電動機的轉矩T是由旋轉磁場的每磁通F與轉子電流I2相互作用而產生的。電磁轉矩的大小與轉子繞組中的電流I及旋轉磁場的強弱有關。
經理論證明,它們的關系是:
(5-4)
其中
T為電磁轉矩
KT為與電機結構有關的常數
F為旋轉磁場每個的磁通量
I2為轉子繞組電流的有效值
j2為轉子電流滯后于轉子電勢的相位角
若考慮電源電壓及電機的一些參數與電磁轉矩的關系,(5-4)修正為:
(5-5)
其中
為常數
U1為定子繞組的相電壓
S為轉差率
R2為轉子每相繞組的電阻
X20為轉子靜止時每相繞組的感抗
由上式可知,轉矩T還與定子每相電壓U1的平方成比例,所以當電源電壓有所變動時,對轉矩的影響很大。此外,轉矩T還受轉子電阻R2的影響。圖4-15為異步電動機的轉矩特性曲線。
2.機械特性曲線
圖 5-5 三相異步電動機的機械特性曲線
在一定的電源電壓U1和轉子電阻R2下,電動機的轉矩T與轉差率n之間的關系曲線T=f(s)或轉速與轉矩的關系曲線n=f(T),稱為電動機的機械特性曲線,它可根據式(5-4)得出,如圖5-5所示。
在機械特性曲線上我們要討論三個轉矩:
1).額定轉矩TN
額定轉矩TN是異步電動機帶額定負載時,轉軸上的輸出轉矩。
(5-6)
式中P2是電動機軸上輸出的機械功率,其單位是瓦特,n的單位是轉/分,TN的單位是?!っ?。
當忽略電動機本身機械摩擦轉矩T0時,阻轉矩近似為負載轉矩TL,電動機作等速旋轉時,電磁轉矩T必與阻轉矩TL相等,即T= TL。額定負載時,則有TN= TL。
2).轉矩Tm
Tm又稱為臨界轉矩,是電動機可能產生的電磁轉矩。它反映了電動機的過載能力。
轉矩的轉差率為Sm,此時的Sm叫做臨界轉差率,見圖5-5(a)
轉矩Tm與額定轉矩TN之比稱為電動機的過載系數l,即
l= Tm/ TN
一般三相異步的過載系數在1.8~2.2之間。
在選用電動機時,必須考慮可能出現的A負載轉矩,而后根據所選電動機的過載系數算出電動機的轉矩,它必須大于負載轉矩。否則,就是重選電動機。
3).起動轉矩Tst,
Tst為電動機起動初始瞬間的轉矩,即n=0,s=1時的轉矩。
為確保電動機能夠帶額定負載起動,必須滿足:Tst>TN,一般的三相異步電動機有Tst/TN=1~2.2。
3.電動機的負載能力自適應分析
電動機在工作時,它所產生的電磁轉矩T的大小能夠在一定的范圍內自動調整以適應負載的變化,這種特性稱為自適應負載能力。
直至新的平衡。此過程中,時,
電源提供的功率自動增加。
總結:
1、電磁轉矩T的大小與轉子繞組中的電流I及旋轉磁場的強弱有關。
轉矩T還與定子每相電壓U1的平方成比例,所以當電源電壓有所變動時,對轉矩的影響很大。此外,轉矩T還受轉子電阻R2的影響。
2、在一定的電源電壓U1和轉子電阻R2下,電動機的轉矩T與轉差率n之間的關系曲線T=f(s)或轉速與轉矩的關系曲線n=f(T),稱為電動機的機械特性曲線。其特性見圖5-5
3、三個轉矩:
1).額定轉矩TN
額定轉矩TN是異步電動機帶額定負載時,轉軸上的輸出轉矩。
2).轉矩Tm
Tm又稱為臨界轉矩,是電動機可能產生的電磁轉矩。它反映了電動機的過載能力。
3).起動轉矩Tst,
Tst為電動機起動初始瞬間的轉矩,即n=0,s=1時的轉矩。
4、電動機的負載能力自適應分析
電動機在工作時,它所產生的電磁轉矩T的大小能夠在一定的范圍內自動調整以適應負載的變化,這種特性稱為自適應負載能力。