3第十章三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(講(精)

1、第十章三相異步電動(dòng) 機(jī)的機(jī)械特性及各種運(yùn) 轉(zhuǎn)狀態(tài)黑龍江科技學(xué)院 電信學(xué)院第十章三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)第一節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的三種表達(dá)式 第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的固有與人為機(jī)械特性第三節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 第四節(jié)根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)計(jì)算其參數(shù)第五節(jié)繞線式異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速與制動(dòng)電阻計(jì)算第一節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的三種表達(dá)式定義：n=,它反映了在不同轉(zhuǎn)速下,U=UN電動(dòng)機(jī)所能提供的轉(zhuǎn)矩情況。一、物理表達(dá)式T = 5九1；coscp；式中：異步機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù) 轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù),R/sR；COS 0 =f-=/-= cos 0J(R；/+X；2J&2 + $2

2、X；2小異步機(jī)每極磁通轉(zhuǎn)子電流折算值= I, 、；七cosRJ sV(/S)2+X；2R；J/?；=cosn =/(cos=(n()s (n0n)/n0 = /(/；)s = (n0-n)/n0三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性物理表達(dá)式一般用于分析電動(dòng)機(jī)在各 種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，轉(zhuǎn)矩 T與磁通 0 忑轉(zhuǎn)子電流的有功Lcoscp/的關(guān) 系.當(dāng) rz = q (s = 0)11寸，I；= O, coscp?= 1, = 7 = O當(dāng)川從開始下降，5較小時(shí)，R；/sX；,X；可忽略,將 = /（/；）、八=/（cos0；） 兩條曲線相乘，即得“ = /（T）表明：三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由主磁通 0）m 與轉(zhuǎn)子

3、電流的有功分量 I2rcos（pr相互作用產(chǎn)生的形式上，與直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩表物理表達(dá)式反映了不同轉(zhuǎn)速時(shí)卩與“及轉(zhuǎn)子電流之間的關(guān)系，不能直接反映異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與電動(dòng)機(jī)參數(shù)（如定子相電壓/as, Rj,心,X,X；,定子相數(shù),轉(zhuǎn)子同步機(jī)械角速度 等）。將T當(dāng)$ =幾時(shí)，T = Tm當(dāng) S較大時(shí)，&/S 相對(duì)變小X；不能忽略， 厶增加緩慢, 同時(shí),cos 0；隨 s 增人而下降n= /（cos；） I 相乘，*/（/；）J 達(dá)式T=二參數(shù)表兔=咖嘰代入物理表達(dá)式得:mAQ*；/；E； =/；Z；COS0；= 2-分子分母同乘以（ls）,即得 疔說明：電磁轉(zhuǎn)矩與電源參數(shù)（/）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（R、X、

4、皿、p）和運(yùn)行參數(shù)（）有關(guān)。R+（X|+X；）XT = HC$(尺+/?；/s)2U；R； /s5 = (H0-H)/H0小結(jié)1）當(dāng)電動(dòng)機(jī)參數(shù)及電源頻率不變時(shí)，幾與 U成正比，加保持不變，與 1/卩皿是電動(dòng)機(jī)可能產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩。如果電動(dòng)機(jī)將停轉(zhuǎn)，為保證電動(dòng)機(jī)不會(huì)因短時(shí)過載而停轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)必須有一定得過載倍數(shù)KTKr=Tm/T 一般電動(dòng)機(jī)的 1.830,起重設(shè)備的電動(dòng)機(jī)的陌可達(dá) 35；R；Sfn mX +X；2G$（X|+X；）過載倍數(shù) 徐心外異步電動(dòng)機(jī)還有一個(gè)重要的參數(shù)，即起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。起動(dòng)時(shí)，s=l(71=0)代入T =f(s),得TU；R2企(尺十用 r+(x嚴(yán) x；y結(jié)論：當(dāng)其它參數(shù)一定時(shí)(1

5、) 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方成正比；(2)頻率越高，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越?。宦┛乖酱?，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越小;(3) 繞線式電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子回路電阻越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩先增后減。(4 )起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)K-r對(duì)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，則不可通過轉(zhuǎn)子回路串電阻來 增加電動(dòng)機(jī)的Tst；當(dāng):Tst厶時(shí)，電動(dòng)機(jī)才能起動(dòng)，在額定負(fù)載下，只有Kspl的籠型異步電動(dòng)機(jī)才能額定負(fù)載起動(dòng)。三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線可分為兩個(gè)區(qū)域:(1)穩(wěn)定運(yùn)行(2)不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域。穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域：在此區(qū)域內(nèi)，0 vs 5 s”9slfl） n 此時(shí), 機(jī)械特性向下傾斜，無論是對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載還是對(duì)于風(fēng)機(jī)、 泵類負(fù)載，電力拖動(dòng)系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行;不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域：在此區(qū)域內(nèi)v

6、sSl, 0nnl-sm）。此時(shí),對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，系統(tǒng)將無法穩(wěn)定運(yùn)行；而對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵 類負(fù)載，盡管系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行，但由于轉(zhuǎn)速太低，轉(zhuǎn)差 率較大，轉(zhuǎn)子銅耗較大，三相異步電動(dòng)機(jī)將無法長(zhǎng)期運(yùn)行。三.實(shí)用表達(dá)式“咻/S0$ （尺+/?；/$）：+（X+X；）24_U：R；JR：+（X +X）T二2和1 +幾尺/?；）用TIT眄考慮到 9m幾=2 土& +JR：+（XI+X；F解方程，可得各種運(yùn)行情況下 的轉(zhuǎn)差率與臨界轉(zhuǎn)差率的關(guān)系探根據(jù)9和粘的相對(duì)大小，取“ + ”或取實(shí)用表達(dá)式27；危和人舉 4忽略,則：丁T_s s居貳仆沁&理其中，SNG =9550如5額定負(fù)載時(shí)，一般很小，s/s

7、msm/s9則7；= 匚二 臨=2KSN由0由于5Nsm,則即有下面的關(guān)系【例 IO1】Y132M-4型三相異步電動(dòng)機(jī)帶某 負(fù)載運(yùn)行，轉(zhuǎn)速 =1455 i7mln,試問該電動(dòng)機(jī)的由載 轉(zhuǎn)矩巧是多少？若負(fù)載轉(zhuǎn)矩 rz=45 N m,則電動(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)速n是多少？解：由電工手冊(cè)查到該電機(jī)的PN=7.5 kW, n0= 1500 r/min, nN= 1 440 r/min, KT= 2.2o由此求得死o一兀N_ 1500一1440=15001500 -14551500= 0e03=0.04s-z ZEQ6EH EezEold十9909910Eo o卜P60IXzE-z卜P60IHE-z9卜6nXz z

8、HfJHE-z9卜6TrH E.z0Moos卜09910H(I Bz、+z.z(II作+W孑n J.eUIAI9MH.gUIAIOOSIX (9EOOII) H9EOOHX99U0HW60I第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特,性一、固有機(jī)械特性當(dāng)5、j、R2.X2為常數(shù)時(shí)：T=f(s)轉(zhuǎn)矩特性n=/(T)機(jī)械特性當(dāng)U = UN、J=fw且繞線型轉(zhuǎn)子中不外串電阻或電抗時(shí)，機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性。起動(dòng)狀態(tài)（A點(diǎn)）0對(duì)應(yīng) =1, n = 0的狀態(tài)。-又稱為堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。起動(dòng)時(shí)T=Tst, Z1L=/St0 Tst-直接起動(dòng)的能力。O起動(dòng)條件幾J Zst線路允許值或人=（47） I1N.OY系

9、列三相異步電動(dòng)機(jī)Kst=l 62 2, Ksc = 5 57 0起0起動(dòng)電流倍數(shù)0額定狀態(tài)是指各個(gè)物理量B都等于額定值的狀態(tài)。T=TN,卩2=Pw7I=7INO額定狀態(tài)說明了電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行的能力T涇Tz卩2夕N，I目 2O%=0 010 09很小，卩增加0對(duì)應(yīng) =0, T = 0,7I=/IN,2=0的狀態(tài)。是電動(dòng)機(jī)電動(dòng)狀態(tài)與回饋制動(dòng) 狀態(tài)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)?！纠?0.2】 一臺(tái)Y225M - 2型三相異步電動(dòng)機(jī), 若Tz=200N m,試問能否帶此負(fù)載：（1）喪期運(yùn)行；（2）短時(shí)運(yùn)行；直接起動(dòng)（設(shè)人在允許范圍內(nèi)）。已知該電機(jī)的PN= 45kW, /iN=2970r/min, KmT = 22,Kst=

10、 2.0 o臨界狀態(tài)Q臨界狀態(tài)明了電動(dòng)機(jī)的短時(shí)過載能力。O過載倍數(shù)OY系列KmT = 2 2.2。臨界轉(zhuǎn)臨界轉(zhuǎn)速)同步轉(zhuǎn)II解：由PN= 45 kW, nN= 2970 r/min,心T=2 2,心=2 0。(1)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩6045 x KF2 x 3.14 2 970由于TN T7,故可以帶此負(fù)載短時(shí)運(yùn)行。(3)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst= Kst rN= 2.0 x 145 N m = 290 N m由于TstTz,且超過1 1倍故可以帶此負(fù) 載直接起動(dòng)。二人為機(jī)械特性人為地改變電動(dòng)機(jī)的任一個(gè)參數(shù)(如t/護(hù)、P、 定子回路電阻或電抗、轉(zhuǎn)子回路電阻或電抗)的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性O(shè)1降低

11、定子端電壓的人為特性；2改變轉(zhuǎn)子回路的電阻的人為特性；3改變定子回路電抗和電阻的人為特性;4改變轉(zhuǎn)子回路電抗的人為特性；5改變極數(shù)后的人為特性；6改變輸入頻率的人為特性。=14560% =-P7；產(chǎn)久和粘與電壓無關(guān)。(1)降低定子電壓時(shí)的人為特性mT腫如電動(dòng)機(jī)原在額定狀-J-/2N2=-J-7/2態(tài)下運(yùn)行，降壓后：N厶厶/込廠恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性 巧2一風(fēng)機(jī)類負(fù)載特性分析：定子電壓下降 后，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)矩都 明顯降低，對(duì)于恒 轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速范圍小，對(duì)于風(fēng)機(jī)類 負(fù)載，調(diào)速范圍大, 降壓調(diào)速適合風(fēng)機(jī) 類負(fù)載。噸2CO + X；）n-W.轉(zhuǎn)子回路串對(duì)稱電阻時(shí)的人為特性U Tst=m,U；Rr

12、2瓦（尺+/?J+（X|+X；0根據(jù)為二尺2/（E+X2），），心與鳥無關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻/?2增大時(shí)，同步轉(zhuǎn)速心和臨界轉(zhuǎn)矩 幾、不變，但臨界轉(zhuǎn)差率粘變大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩&隨轉(zhuǎn)子電 阻增大而增大，直至卩產(chǎn)G o當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻人2再增大時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩幾反而減小。 轉(zhuǎn)子串入對(duì)稱三相電阻的方法應(yīng)用于繞線式異步 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速。O 當(dāng)R2f 99 Xj+X2時(shí)，陥1O當(dāng)尺粘1,心2川。結(jié)論(3)定子回路串聯(lián)對(duì)稱電抗時(shí)的人為機(jī)械特性-瓷9_ TJ/ l/zol,sn。時(shí)，轉(zhuǎn)差率s(),則轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)sE?反向。轉(zhuǎn)子電流的有功分量為:/J =/；COS02_ E；（/?；/$）= 7;/S）；+X；2血;/；y + x；2 =（/?;/b +x;2TT位能負(fù)載帶動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)入回饋制動(dòng)狀態(tài)-轉(zhuǎn)子電流的無功分量為:= /；sin輕E；X；J(/?；/b + X；2J(R；/sy +Xj上兩式說明：當(dāng)svO時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的有功分量改變方向。 其轉(zhuǎn)