在工业企业单位中一般希望用手册或产品铭牌上所给的数据而不用电机的参数而来计算转矩特性曲线Tem=f(s),这样的计算可以采用电磁转矩的实用表达式。
令 ,且忽略电阻R1,则式可写成:
(1)
(2)
把式(1)代入式(2),得:
(3)
而把s=sm代入式(3)可得Tmax,即:
(4)
式(3)与式(4)相比,得电磁转矩的实用表达式,即:
(5)
在电机手册中往往给出额定功率PN,额定转速nN和过载倍数kM。可以根据这三个数据采用转矩的实用表达式作出转矩特性曲线Tem=f(s),或进行转矩计算。具体步骤为:
(1)根据电机手册计算出TN;
(2)由kM算出Tmax;
(3)由kM、sN及公式(5)可以求smax;
(4)求出后又可代入(5),反过来求取任何时刻的Tem。
此表达式主要用于求电机的机械特性曲线。
电磁转矩的三种表达式均未考虑电机参数实际上并非常数的事实,使用时还需注意。由于在起动时转子电阻和电抗的集肤效应,以及定、转子电抗与漏磁通饱和程度有关,而这两种因素都与电机的转差率s有关,电机参数在转差率s不应采用不同的值。
异步电机必须从电网中吸取无功功率,使功率因数永远小于1。这主要是由激磁电流引起的,还有—部分是由电机的漏抗引起的。
功率因数在空载时很低,因为定子电流基本上由无功励磁电流组成, 常不超过0.2;当负载增加时,转子电流增加,使定子电流增加的使功率因数角减小, 增加;当电机接近额定负载时, 为Zui大;超过此点后由于转差率的增加,使 加大,转子本身的功率因数 下降较多,引起定子侧的无功电流增加,电机的 反而减小。
sN的大小与电机的效率有密切的关系,由转差率与转子铜耗和电磁功率的公式s=pcu2/Pem知,过大的s就意味着过大的pcu2,它会使效率降低和温升提高。在空载运行时,转子电流很小,pcu2≈0,s=0。随着负载的增加,由公式: (1) 知pcu2随电流的增加快于Pem的增加,s也增加,即是一条略向上翘的曲线。在额定负载时,为了保证电机有较高的效率,转子铜耗不大,sN也不大。过大的sN就意味着过大的pcu2,它会使效率降低和温升提高。对常用的异步电机,sN=0.01~0.05,额定转速nN=(1-sN)n1=(0.99~0.95)n1,与同步转速很接近。而转速特性 是一根略向下降的曲线。 |
当电网电压、频率及电机参数一定时,异步电机转速和电磁转矩之间的关系曲线 ,称为异步电机的机械特性。
异步电机作为电动机时,转差率s在0~1之间,但实际上s在0~sm(临界转差率)时, 稳定;s在sm~1之间, 不稳定; ,s=sm,处于临界状态。