三相异步电动机的参数计算

2019-09-12作者：电工小雨我要评论

(1) 异步电动机的同步转速。异步电动机是依靠定子绕组通入三相电流,产生旋转磁场,磁场切割转子导体,在导体里产生感应电动势。由于转子导体接成闭合回路,而有电流流通,电流在磁场中受到力的作用,从而使转子转动。异步电动机中旋转磁场的转速,称为同步转速,用符号n₁表示。同步转速n₁与电源频率、定子绕组磁极对数的关系如下:

n₁＝

式中:n₁为同步转速(r/min);f为电源频率(Hz);p为磁极对数。

(2) 异步电动机转差率。异步电动机的同步转速n₁与转子转速n₂的转速差(即相对转速),与同步转速n₁之比,称为异步电动机的转差率,用s表示,即

三相异步电动机在额定负载时,其转差率很小,为0.02～0.06。由下式可得,电动机转速

n₂＝n₁(1-s)

因为旋转磁场以相对速度n₁-n₂＝sn₁切割转子绕组,所以转子感应电动势的频率

f₂＝＝s=sf₁

【例】有一台10极异步电动机,接在频率为50 Hz的电源上,问它的同步转速是多少?

【解】

n₁＝＝＝600(r/min)

【例】有一台6极异步电动机,其额定转速n_N＝975 r/min,电源频率f₁＝50 Hz,求此电动机在额定负载时的转差率s。

【解】同步转速

n₁＝＝＝1 000(r/min)

s=＝＝0.025=2.5%

【例】某异步电动机的转速n₂＝480 r/min,电源频率为f₁＝50 Hz,电动机同步转速n₁＝500 r/min,求磁极对数p和转差率s。

【解】

p=＝＝6

s=＝0.04=4%

【例】有一台8极异步电动机,转差率s=4%,电源频率f₁＝50 Hz,求电动机转速和转子电流频率。

【解】电动机转速

n₂＝(1-s)

＝(1-0.04)

＝750×0.96=720(r/min)

转子电流频率

f₂＝sf₁＝0.04×50=2(Hz)

(3) 异步电动机的主要技术数据及其换算。

① 额定功率P_N。电动机在额定条件下的输出功率,叫额定功率,也叫额定容量,单位是kW。

② 额定电压U_N。电动机正常运行时,定子绕组端应加的线电压。

③ 额定电流I_N。在额定电压和额定频率的电源下,负载达到额定功率时的定子电流,称为电动机的额定电流或满载电流。

④ 额定转速。电动机在额定电压,额定频率并满载工作时,转子每分钟的转数称为额定转速。

⑤ 额定功率因数cosφ_N。电动机在额定电压及频率下,以额定功率工作时的功率因数,称为额定功率因数。

⑥ 效率η。电动机轴上的输出功率与输入功率的比值,称为效率。

⑦ 额定转矩T_N。电动机在额定输入和额定转速下的轴端转矩,称为额定转矩。

T_N＝9 555

式中:T_N为额定转矩(N·m);P_N为额定功率(kW);n_N为额定转速(r/min)。

电动机的额定功率P_N可用下式计算:

P_N＝U_NI_NcosφNη

⑧ 启动转矩T_S。电动机在接通电源的一瞬间(s=1,n₂＝0)的电磁转矩,称为启动转矩。启动转矩大于电动机轴上的反转矩时,转子便旋转起来。

⑨ 过载能力(过载系数)λ_m。最大转矩T_m与额定转矩的比值,称为电动机的过载能力。

λ_m＝

异步电动机的过载能力一般为1.8～2.5。起重、冶金用异步电动机过载能力可达3.3～3.4。

⑩ 启动能力λ_S。启动转矩T_S与额定转矩的比值,称为电动机的启动能力。

λ_S＝

异步电动机的启动能力一般为1.1～1.8。

(4) 异步电动机减压启动时启动电流和启动转矩计算方法。笼型异步电动机减压启动的方法常用的,有星三角形减压启动和自耦变压器减压启动两种。

① 星三角减压启动。如果电动机在正常运转时作三角形联结,启动时可先把它接成星形,使加在每相绕组上的电压降低到额定值的1/,可使启动电流减少,图3-4是定子绕组的两种联结,Z是电动机启动时定子绕组每相的等值阻抗。

图3-4　定子绕组的两种联结

a. 启动时作星形联结　b. 运转时作三角形联结

定子绕组作三角形联结直接启动时,电网线电流是绕组每相电流的倍,即

I_1d＝I_p＝

定子绕组作星形联结减压启动时,电网线电流就是定子绕组每相电流,即

I_1S＝

比较两种联结启动时的启动电流,得到

＝＝×＝

在同样电源电压下,用星形联结减压启动时,启动电流只有用三角形联结直接启动时的1/3。下面再来分析启动转矩的变化情况,因为异步电动机的转矩与加在定子绕组两端电压的平方成正比,所以

＝²＝(×)²＝()²＝

在星形联结减压启动时,启动转矩也降低,只有三角形联结直接启动时的1/3,故星角减压启动只适用于轻载或空载启动。

② 自耦变压器减压启动。它是利用三相自耦合变压器,将电动机接在自耦变压器二次侧,使加在定子绕组上的电压小于电网电压,从而可减少启动电流。三相自耦变压器通常作星形联结,采用了三相自耦变压器后,启动电流究竟能降低多少,启动转矩又有什么变化,现分别说明如下:通常自耦变压器有80%、65%两种抽头方式。设自耦变压器一次电压为U₁,电流为I₁,二次电压(加到电动机定子上的电压)为U₂,二次电流(加到电动机定子上的电流)为I₂,有≈,如自耦变压器抽头为65%,则

U₂＝65%U₁

＝＝65%

I₁＝65%I₂

若电动机直接启动,加在电动机上的启动电流为I_S,现加在电动机上的电压只有原来的65%I_S,故对电网电流更小了。

I₁＝65%I₂

I₂＝65%I_S

故

I₁＝65%×65%I_S＝43.25%I_S

如抽头为80%,则

I₁＝80%×80%I_S＝64%I_S

设全压启动时,启动转矩为T_S。

抽头为65%时,启动转矩=(65%)²T_S＝42.25%T_S

抽头为80%时,启动转矩=(80%)²T_S＝64%T_S

【例】已知Y100L2-4型异步电动机的额定功率P_N＝3 kW,额定电压为220/380 V,额定效率η_N＝82.5%,额定功率因数cosφ_N＝0.81,额定转速n_N＝1 420 r/min,频率f₁＝50 Hz,电源电压为380 V,求电动机额定电流I_N,额定转矩T_N,额定转差率S_N和定子绕组的磁极对数。

【解】

I_N＝ =＝6.83(A)