三相感應電機轉矩-滑差特性
在特定轉子電阻和電抗值下,繪製的轉矩與滑差之間的曲線圖稱為感應電機的轉矩-滑差特性曲線。
三相感應電機在執行狀態下的轉矩由下式給出:
$$\mathrm{\tau_𝑟 =\frac{𝐾𝑠𝐸_2^2𝑅_2}{𝑅_2^2 + (𝑠𝑋_2)^2}… (1)}$$
從公式(1)可以看出,如果R2和X2保持不變,則轉矩取決於滑差's'。轉矩-滑差特性曲線可以分為三個區域:
- 低滑差區域
- 中滑差區域
- 高滑差區域
低滑差區域
在同步速度下,滑差s = 0,因此轉矩為0。當速度非常接近同步速度時,滑差非常小,並且(𝑠𝑋2)2項與R2相比可以忽略不計。因此,
$$\mathrm{\tau_𝑟 \propto\frac{𝑠}{𝑅_2}}$$
如果R2為常數,則
$$\mathrm{\tau_𝑟 \propto 𝑠 … (2)}$$
公式(2)表明轉矩與滑差成正比。因此,當滑差較小時,轉矩-滑差曲線為直線。
中滑差區域
當滑差增加時,(𝑠𝑋2)2項變得很大,以至於R22與(𝑠𝑋2)2相比可以忽略不計。因此,
$$\mathrm{\tau_𝑟 \propto\frac{𝑠}{(𝑠𝑋_2)^2} =\frac{1}{𝑠𝑋_2^2}}$$
如果X2為常數,則
$$\mathrm{\tau_𝑟 \propto\frac{1}{𝑠}… (3)}$$
因此,轉矩與滑差成反比,直至靜止狀態。因此,對於滑差的中間值,轉矩-滑差特性用矩形雙曲線表示。當R2 = 𝑠𝑋2時,曲線透過最大轉矩點。
感應電機產生的最大轉矩稱為拉出轉矩或擊穿轉矩。此擊穿轉矩是衡量電機短時過載能力的指標。
高滑差區域
超過最大轉矩點後,轉矩下降。因此,電機減速並最終停止。感應電機在s = 0和s = sm之間的滑差值下執行,其中sm是對應於最大轉矩的滑差值。對於典型的三相感應電機,擊穿轉矩是額定轉矩的2到3倍。因此,電機可以在短時間內處理過載而不會失速。
重要提示 – 從轉矩-滑差特性可以看出,向轉子電路增加電阻不會改變最大轉矩的值,只會改變發生最大轉矩時的滑差值。