三相感应电机转矩-滑差特性
在特定转子电阻和电抗值下,绘制的转矩与滑差之间的曲线图称为感应电机的转矩-滑差特性曲线。
三相感应电机在运行状态下的转矩由下式给出:
$$\mathrm{\tau_𝑟 =\frac{𝐾𝑠𝐸_2^2𝑅_2}{𝑅_2^2 + (𝑠𝑋_2)^2}… (1)}$$
从公式(1)可以看出,如果R2和X2保持不变,则转矩取决于滑差's'。转矩-滑差特性曲线可以分为三个区域:
- 低滑差区域
- 中滑差区域
- 高滑差区域
低滑差区域
在同步速度下,滑差s = 0,因此转矩为0。当速度非常接近同步速度时,滑差非常小,并且(𝑠𝑋2)2项与R2相比可以忽略不计。因此,
$$\mathrm{\tau_𝑟 \propto\frac{𝑠}{𝑅_2}}$$
如果R2为常数,则
$$\mathrm{\tau_𝑟 \propto 𝑠 … (2)}$$
公式(2)表明转矩与滑差成正比。因此,当滑差较小时,转矩-滑差曲线为直线。
中滑差区域
当滑差增加时,(𝑠𝑋2)2项变得很大,以至于R22与(𝑠𝑋2)2相比可以忽略不计。因此,
$$\mathrm{\tau_𝑟 \propto\frac{𝑠}{(𝑠𝑋_2)^2} =\frac{1}{𝑠𝑋_2^2}}$$
如果X2为常数,则
$$\mathrm{\tau_𝑟 \propto\frac{1}{𝑠}… (3)}$$
因此,转矩与滑差成反比,直至静止状态。因此,对于滑差的中间值,转矩-滑差特性用矩形双曲线表示。当R2 = 𝑠𝑋2时,曲线通过最大转矩点。
感应电机产生的最大转矩称为拉出转矩或击穿转矩。此击穿转矩是衡量电机短时过载能力的指标。
高滑差区域
超过最大转矩点后,转矩下降。因此,电机减速并最终停止。感应电机在s = 0和s = sm之间的滑差值下运行,其中sm是对应于最大转矩的滑差值。对于典型的三相感应电机,击穿转矩是额定转矩的2到3倍。因此,电机可以在短时间内处理过载而不会失速。
重要提示 – 从转矩-滑差特性可以看出,向转子电路增加电阻不会改变最大转矩的值,只会改变发生最大转矩时的滑差值。