異步電機(jī)的電力拖動

1、第4章 三相交流異步電動機(jī)電力拖動【思考題】4.1 (1)三相籠型異步電動機(jī)，在 = fN、U1 =UN的情況下運(yùn)行。若S - Sm，試問該電 機(jī)是工作在過載、滿載還是欠載狀態(tài)？答過載狀態(tài)。4.1( 2)電動機(jī)在短時過載運(yùn)行時，過載越多，允許過載的時間越短，為什么？答 因為過載越多，電動機(jī)的溫度升高的越快，因此允許的過載時間就越短。4.1( 3)三相繞線型異步電動機(jī)，轉(zhuǎn)子電路串入的電阻越大，是否起動轉(zhuǎn)矩也越大？答不是。當(dāng)R2： X2時，R2增加，Tst增加；當(dāng)R2、X2時，R?增加，Tst反而減小。4.1( 4)三相異步電動機(jī)在空載和滿載起動時，起動電流和起動轉(zhuǎn)矩是否相同？ 答相同。4.2(

2、1)高爐卷揚(yáng)機(jī)在拖動料車沿著傾斜的軌道向爐頂送料時，該生產(chǎn)機(jī)械屬于反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，還是屬于位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載？還是兩者兼有之？ 答兩者兼有之。4.2( 2)金屬切削機(jī)床，往往要求在精加工時，切削量要小，而轉(zhuǎn)速要高；粗加工時，切 削量要大，而轉(zhuǎn)速要低，試問從這一加工的總體要求看，它應(yīng)該屬于哪一種負(fù)載？但在每 次加工時，切削量和轉(zhuǎn)速基本上保持不變，這時它應(yīng)該屬于哪一種負(fù)載？ 答 從加工的總體要求看，屬于恒功率負(fù)載，從每次加工看，貝煽于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。4.2 (3)有人認(rèn)為在三相異步電動機(jī)機(jī)械特性的MS段運(yùn)行時，都是不穩(wěn)定的。這種說法是否正確？答不正確。4.3 (1)星形-三角形起動是降低了定子線電壓還

3、是定子相電壓？自藕變壓器起動呢？答 前者是降低了定子相電壓，沒有降低線電壓；后者是降低了定子線電壓，使得相電壓 也隨之降低。4.3 (2) 380V、星形聯(lián)結(jié)的電動機(jī)，能否采用星形-三角形起動？答不能。4.3 (3)籠型和繞線型兩種電動機(jī)中，哪一種起動性能好？ 答繞線型起動性能好。4.3 (4)籠型異步電動機(jī)起動電流很大，而起動轉(zhuǎn)矩為什么不大？答：起動時，|2雖然很大，但s=l、X2s二sx2也很大，cos：2很低，因而由電磁轉(zhuǎn)矩的物理公式可知，Ts1并不是很大。4.3 ( 5)如果在繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路中串聯(lián)電抗是否也能起到減小起動電流，增大起 動轉(zhuǎn)矩的作用？答：起動電流和起動轉(zhuǎn)矩都會減

4、小。4.4 (1)靜差率：與轉(zhuǎn)差率s有何異同？答 靜差率是說明負(fù)載變化所引起的轉(zhuǎn)速變化的程度的，轉(zhuǎn)差率S是說明轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場相對運(yùn)動的大小的。但兩者的定義公式相同，因而，靜差率相當(dāng)于在U1、f1、R2和X2 保持不變時，該電動機(jī)在滿載時的轉(zhuǎn)差率。U14.4 （2）變頻調(diào)速時，可否在 fi ：. fN時，保持5 =Un，而在時fi fN，保持二常fi數(shù)？答：不可以。因為 fi fN時，仍保持Ui =Un，則叮Jm會增加，引起磁路飽和，鐵損耗增加，功率因數(shù)下降；f1 . fN時，若保持 土二常數(shù)，則u1 Un，這也是不允許的。f1E1U14.4（ 3）從理論上講， ： fN調(diào)速時，是保持二常數(shù)好，

5、還是保持 一匚二常數(shù)好？fifi答：只有保持 旦二常數(shù)，才能真正保持 叮竊不變，所以是保持 旦二常數(shù)好。fifi4.4（4）籠型異步電動機(jī)調(diào)速方法中哪種調(diào)速方法性能最好，繞線型異步電動機(jī)的調(diào)速方法中哪種調(diào)速方法性能最好？答 籠型異步電動機(jī)調(diào)速方法中變頻調(diào)速的性能最好，繞線型異步電動機(jī)的調(diào)速方法中串級調(diào)速的性能最好。4.4（ 5）繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻起動時，隨著R2的增大，起動轉(zhuǎn)矩有小增大，而后又會由大變小，那么繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速時，是否會出現(xiàn)隨著R2的增大，轉(zhuǎn)速由高變低，而后又會由低變高呢？答：不會。4.5（ 1）用能耗制動使系統(tǒng)迅速停機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速n = 0時，若不斷開電源，電

6、機(jī)是否會自行起動？利用反接制動迅速停機(jī)，當(dāng)n =0時，若不斷開電源，電機(jī)是否會自行起動？答：采用能耗制動，電機(jī)不會自行起動；采用反接制動，電機(jī)會自行起動。4.5（ 2）繞線型異步電動機(jī)拖動位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行，在電動狀態(tài)下提升重物時，R2增大，n增加還是下降，在轉(zhuǎn)子反向的反接制動狀態(tài)下下放重物時，R,增大，n增加還是減??？答：提升重物時，R,增大，n下降；下放重物時，R2增加，n增加（指絕對值）。4.5（ 3）反接制動運(yùn)行和回饋制動運(yùn)行時，它們的轉(zhuǎn)差率有何區(qū)別？答：反接制動時，s 1 ;回饋制動時，s ：0。4.5（ 4）能耗制動、反接制動和回饋制動用來穩(wěn)定下放重物時，轉(zhuǎn)子電阻R2增加，下放轉(zhuǎn)

7、速是增加還是減??？答：下放轉(zhuǎn)速增加?！揪毩?xí)題解答】4.1.1 某三相異步電動機(jī)，Pn =4kW，=750r /min ，珈=720r/min ，、；mt =2.0。求(1)當(dāng) s=0.03 時，T = ? (2)當(dāng) s=50N m 時，s = 0.149Tn60 Pn_2 二 nN解：(1) s=0.03時 d 4000Nm.53.08Nm2 3.14720Tm - - mTTn =2 53.08N m =106.16N m2Tm2 106.16 K1 ,1 =N m - 41.08N mS0.030.149SMS0.1490.03T =50 N m時S = Sm半(” -1H 0.149(1

8、06016)2 -1 =0.0371.2 倍。解：（1）T -0.8Tn 時二 0.083S =Smt(,)2一1 =0.083 2|4.1.2某三相繞線型異步電動機(jī)，nN =980r/min , aMT = 2.2 ,原來T二Tn，現(xiàn)求下述 情況下的轉(zhuǎn)速；（1）T = 0.8Tn ； （ 2）U0.8Un ； （ 3）f1=0.8fN ； （ 4）R2增加至n=(1-s) n0 =(1-0.0156) 1000r / min =984r/min U0.8Un 時由于這時Sm不變，而最大轉(zhuǎn)矩降至0.82倍，即Sm = 0.083Tm =0.8 2.2Tn = 1.408Tn= 0.083 (1

9、.408 - .1.4082 -1) =0.0346n =(1-s)rt = (1-0.0346) 1000r / min=965.4r/min = 0.8 f N 時由于這時Tm不變，而Sm與fl成反比，故= 0.10375 (2.2 - -2.22 -1) =0.025n0 = 0.8 1000r / min =800r / minn =(1-s)n0 =(1-0.025) 800r / min = 780r /minR,增加至1.2時由于這時Tm不變，而Sm與R?成正比，故sM =1.2 0.083 = 0.099617=0.0996 (2.2 -、2.22 -1) =0.024 n =

10、（1-s） = （1-0.024） 1000r / min =976r/min1）額定轉(zhuǎn)6）起動4.1.3下面是電動機(jī)產(chǎn)品目錄中所列的一臺三相籠型異步電動機(jī)的數(shù)據(jù)。試求（ 差率；（2）額定轉(zhuǎn)矩；（3）額定輸入功率；（4）最大轉(zhuǎn)矩；（5）起動轉(zhuǎn)矩; 電流。SR功簾V電誰AMS轉(zhuǎn)逵r/min起動電沆起功轉(zhuǎn)矩額定電流si進(jìn)轉(zhuǎn)”TIE】-4n3S042.S1 47091.5D.S67.（12,02.2Snn0 - nNn1500 14701500-0.0260 Pn2 二 nN60 22 1032 3.141470N m =143N m解：由表中 nN =1470r/min 可知 n0 =1500r/

11、minP = -2k =24kW1N n 0.915Tm = ： mtTn =2.2 143N m=314.6N mTSt = -：stTn = 2.0 143N m = 286N mIst=：scIn =7.0 42.5N -m = 297.5N m4.1.4 某三相異步電動機(jī)，Pn =30kW ,入=980r/min , :- mt =2.0, :- st=2.0 , 求：（1）定子線電壓U1L二Un時的Tm和Tst ； （ 2） U1l=0.8Un時的Tm和Tst 。解：（1）U1L -Un 時60 Pn2二皿N m=292.5N6030 1032 3.14980Tm = ： mtTn

12、=2.2 292.5N m=643.5N mTST=： stTn =2.0 292.5N m=585N m（2）U1L =0.8Un 時TM =0.82Tn =0.82 643.5N m=411.8N mTST=0.82Tst =0.82 585N m=374.4N m4.1.5某三相異步電動機(jī)，PN =15kW，UN = 380V，nN = 2930r / min， N =88.2%，抵=0.88, aSc = 7 , aSt = 2, aMT = 2.2。起動電流不允許超過 150A。若 T_ = 60 N m ,試問能否帶此負(fù)載：（1）長期運(yùn)行；（2）短時運(yùn)行；（3）直接起動？解：T-I

13、P6015 1032 3.142930N m 二 48.9N m由于Tn Tl , Ia V iNt，故可以選用k 0.73的自藕變壓器起動。4.3.4 JR71-4型三相繞 線型異 步電動機(jī)拖 動一個 恒轉(zhuǎn)矩負(fù) 載，已 知PN =20kW ,nN = 1420r / min , U2N =187V , I2N = 68.5A , aMT = 2.3, Tl = 100N m。采用轉(zhuǎn)子電路串電阻起動，求各級起動電阻。解(1)選擇起動轉(zhuǎn)矩 T1和切換轉(zhuǎn)矩T2N m = 134.57N m60 PN6020 103 冥2二 nN _2 3.141420Tm =mTTn -2.3 134.57N.m

14、 = 39.5N.mT1 =(0.8: 0.9)Tm =(0.8: 0.9) 309.5N.m = (247.6: 278.55)N.mT2 =(1.1: 1.2)TL =(1.1: 1.2) 100N.m=(110: 120)N.m取Ti =260N.m , T2 = 110N.m。求出起動轉(zhuǎn)矩比 1260T2110-2.36求出起動級數(shù)mn0 nNn。1500 -14201500-0.0533lg九 ig-4m= SnT1 = .533 260 =2.64 lg Blg2.36取m=3重新計算1 ,校驗T2是否在規(guī)定范圍之內(nèi)3 倔57=2.13 0.0533 260丁2 / 二迴“ m =

15、122N m2.13T2基本上在規(guī)定范圍之內(nèi)。求出轉(zhuǎn)子繞組每相的電阻R2N 2N3I 2N0.0533 1871.73 68.5J -0.084 1(6)計算各級總電阻巳=：R2=2.13 0.0841=0.179?尺2=傀=2.13 0.179=0.382“3= 22=2.13 0.382=0.8131(7)求出各級起動電阻R =R21-R2= (0.179-0.0841=0.0949鬲2 = R22 - R21= (0.382-0.179 門=0.203 1艮T3 =志 - &2= (0.813-0.382)=0.4314.3.5某三相繞線型異步電動機(jī)，PN =7. &W ,入=950r/

16、min , 6n =255V ,I2N =18A , aMT =1.8, T_ =28N m。想要采用轉(zhuǎn)子電路串二級電阻起動，求各級起動電阻。解：選擇T；Tn60 Pn2二珀旦4n2 3.14950m = 75.43N mT - mTTn =1.8 75.43N.m = 135.77N .mR =(0.8: 0.9)Tm =(0.8: 0.9) 135.77N.m = (108.62: 122.19)N.m 取T =115N.m求出1Sn =1000 -9501000= 0.05n0 nNn75.430.05 115= 3.62T1 _ 1153.62N.m 二 31.75N.mT231.75

17、T 28=1.13T2在規(guī)定的范圍之內(nèi)。求出&0.05 2551.73 18求出各級總電阻鳥=0.409R,- R2=3.62 0.409=1.482屯=一：R2i=3.62 1.482門=5.365 1求出各級起動電阻Rstj 二R21R2= (1.482-0.409=1.073 鬲2 二 R22 -R2產(chǎn)(5.365-1.482)門=3.883fN =50Hz，拖動T_ =Tn轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行。求:(1) = 0.8 fN , U 勺=0.8U N 時的轉(zhuǎn)速;4.4.1 型三相籠型異步電動機(jī)，PN = 30kW， nN 二 2950r / min， aMT 二 2.2，(2)耗=1.2fN,

18、U1 =UN 時的轉(zhuǎn)速。解: Sn-30002950 0167n03000360 FN6030 10 rTnnN m = 97.16N m2 二 nNN c2 3.142950TmmtTn =2.2 97.16N m = 213.75N ms =5nSm =TmTn一.0空0.06952.2- ；2.22 -1 f1 =0.8fN , U0.8Un 時 在忽略乙，即認(rèn)為 5 =旦二常數(shù)情況下，Tm不變，而Sm與成反比，故f1f1Tm 二 Tm =213.75N m10.8fNSm0.06950.8= 0.0869(,)2 -1 = 0.0869 (2.2 -2.22 一1) = 0.0209n

19、0 =n0 =0.8 3000r / min =2400r/minn = (1s)n0 = (10.0209) 2400r / min = 2350r / minf1 =1頃,UUn時= 148.44N m“0579空丄| 97.16.97.16Er，-0.02166019n0 = 1.2n0 = 1.2 3000r / min = 3600r / min n: =(1_s)n0：=(1_0.0216) 3600r/min =3522r/min=1470/2940r/min ，p = 1， T = 40N m 時4.4.2某三相多速異步電動機(jī)，PN =1 0 / 1k1W,nN aMT =2.

20、1/2.4。求：（1） p=2 , T =60N m時的轉(zhuǎn)速；（2）的轉(zhuǎn)速。解： p = 2 , T =60N m 時15需嚴(yán)5n60 PNTn -2兀nNN m = 65N m2 3.141470= 2.1 65N m = 136.5N m0.02SnTnSm =I M _Tm = mtTn0.07892.1 -、2.12 -1半）2 卄00789I136.5L 600.0183n-s) n0 = (1 -0.0183) 1500r/mi n =1473r/min p , T =40N m 時SN =n0 - nNn3000 -29400.02300060也2 二 nN旦 Sn m = 35

21、.75N m2 3.142940Tm =mTTn - 2.4 35.75N m = 85.8N mSm =0.022.2- *2.22 -1= 0.0227= 0.0916* l84-J(84)140 V 40= 0.022726n =(1-s)n0 = (1-0.0227) 3000r / min = 2932r / min4.4.3 Y225 -2型三相籠型異步電動機(jī)， R = 45kW , UN =380V氐=2970r/min , aMT =2.2 求(1) UUn ,T =120N m 時的轉(zhuǎn)速；(2) 3 =0.8Un ,T =120N m時的轉(zhuǎn)速。解：(1) U1 =UN , T

22、 =120N m 時Sn =n0- nN3000 2970n03000-0.0160 & _6045 1032二 nN 2 3.142970m = 144.76N mTmmtTn =2.2 144.76N m =318.47N m0.012.2- ；2.22 -1=0.0416=0.0416 318.47120(318.47)2 1 0.0081120n =(1 _s)n0 = (1-0.0081) 3000r / min 二 2976r/min U0.8Un , T =120N m 時SM =0.0416Tn =0.82 318.47N m= 203.82N mn =(1-s)n0 = (1

23、-0.0135) 3000r / min =2959r/min，子電4.4.4 一臺三相繞線型異步電動機(jī)，nn =960r/min , U 2 244V , Jn = 14.5V路中串入= 2.61V后的滿載轉(zhuǎn)速，調(diào)速范圍和靜差率。解:SN =n0 nNn。1000 -9601000= 0.04R _ SN nNIl3咕0.04 2441.73 14.5門=0.389R2RSSNR20.389 2.6110.3890.04 =0.308n =(1s)% =(10.308) 1000r/mi n =692r/minnmaxnmin960692= 1.39弋n0 n0 100%no1000 -69

24、21000100% =30.8%4.5.1 一臺三相籠型異步電動機(jī)，Pn 二 22kW， nN 二 1470r / min， aMT 二2.2，Tl二Tn，現(xiàn)欲采用反接制動使系統(tǒng)迅速停機(jī)。試問若不串聯(lián)電阻，反接制動瞬間產(chǎn)生的制動轉(zhuǎn)矩是多少?解：Sn 二500 一1470 0215000.02noSNTnSM =Tm0.0832.2 - 222 -1畧過込Nm=143N m2二 nN 2 3.14 147060 PnTM - - mtTn = 2.2 143N m = 314.6N m制動瞬間n0 =1470r/mins = y j1500 一1470“981500no2Tm2 314.6 N1.980.083 N0.0831.98m = -26.33N m4.5.2 一臺三相繞線型異步電動機(jī)，Pn =60kW ,鵡=557r/min , aMT =2.5 ,U2N =253V，I2N =160A。 Tl = 0.8Tn。現(xiàn)采用定子反相的反接制動使系統(tǒng)迅速停機(jī)，并要求制動瞬間的轉(zhuǎn)矩為 1.2Tn。求轉(zhuǎn)子每相電路中