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一.功率平衡方程及效率

• 功率流程图。

• 输入功率: P1= m1 U1 I1 cosφ1

• 定子铜耗: pCu1= m1  I12 R1

• 铁耗：定子铁心与旋转磁场相对转速为n1 较大，故铁耗主要为定子铁耗:
          pFe=m1 Im2 Rm

• 转子铁心与旋转磁场相对转速为sn1较小，故转子铁耗可以忽略不计。

• 电磁功率:   PM= P1- pCu1- pFe=m1 E'2 I'2 cosφ2

• 转子铜耗:   pCu2= m1 I'22 R'2

• 总机械功率: PΩ=m1 I'22 R'2 (1-s) / s

• 机械损耗和附加损耗:pΩ+pΔ 式中：      pΔ=(0.5-3)% PN

• 输出功率:   P2=PΩ-pΩ-pΔ

• 故异步电动机的功率平衡方程式为:
      P2=P1 -pCu1-pFe-pCu2-pΩ-pΔ=P1-∑p

• 功率流程图 (Power-flow diagram)：

  

• 几个常用的关系式:
  PM=m1I'22 R'2 /s = pCu2 / s  故：
  pCu2= s PM
  PΩ= (1-s) PM

• 电机效率(efficiency):  η=P2/P1 = (P1-∑p) /P1   ()

二.稳态时转矩平衡方程

• 电磁转矩由机械功率产生:
  PΩ=P2+pΩ+pΔ
  转矩平衡方程为:
  PΩ/Ω=P2/Ω+(pΩ+pΔ)/Ω
  T =T2+ p0 /Ω= T2 + T0

• 异步电动机的工作特性是指在额定电压及额定频率下，电动机的主要物理量转差率、转矩、电流、效率、功率因数分别随输出功率变化的关系曲线。

  

  一.转差率特性 s=f(P2)
  s = pCu2/PM=(m1R'2I'22)/(Ω1T)
  =(m1R'2I'22)/(Ω1CMΦ1I'2cosφ2)
  =(m1R'2I'2)/(Ω1CMΦ1cosφ2)
  

• 随着负载功率的增加，转子电流增大，故转差率随输出功率增大而增大。

  二.转矩特性T2=f(P2)

• 异步电动机的输出转矩:
  T 2=P 2/Ω

• 转速的变换范围很小，从空载到满载，转速略有下降。因为

•   sN=0.015~0.06

• 转矩曲线为一个微微上翘的曲线。

  三.电流特性I1= f(P2)

  I1 = - I'2 + Im
  空载时电流很小，随着负载电流增大，电机的输入电流增大（微微上翘）。

  四.效率特性  η= f(P2)

• η=P2/(P2+pCu1+pFe+pCu2+pΩ+pΔ)
  其中铜耗随着负载的变化而变化（与负载电流的平方正比）；铁耗和机械损耗近似不变；

• 效率曲线有Zui大值，可变损耗等于不变损耗时，电机达到Zui大效率。

• 异步电动机额定效率在（74-94）%之间；Zui大效率发生在(0.7-1.0)倍额定效率处。

  五.功率因数特性 cosφ1= f(P2)

• 空载时，定子电流基本上用来产生主磁通，有功功率很小，功率因数也很低；

• 随着负载电流增大，输入电流中的有功分量也增大，功率因数逐渐升高；

• 在额定功率附近，功率因数达到Zui大值。

• 如果负载继续增大，则导致转子漏电抗增大（漏电抗与频率成正比），从而引起功率因数下降。