第十章三相異步電動機的機械特性及各種運轉狀態(tài)ppt課件

1、第十章第十章 三相異步電動機的三相異步電動機的機械特性及各種運轉形狀機械特性及各種運轉形狀第一節(jié)第一節(jié) 三相異步電動機機械特性的三種表達式三相異步電動機機械特性的三種表達式一、物理表達式一、物理表達式22cosICTmTJ式中：式中：2111wTJkWpmC異步機的轉矩系數(shù)異步機的轉矩系數(shù) 異步機每極磁通異步機每極磁通 m2222222222222cos)/(/cosXsRRXsRsR222222XsREI異步電動機的機械特性二、參數(shù)表達式二、參數(shù)表達式 mwkWfE11122pf10222201cosIEmT可得可得222ZIE222/cosZsRsRImT22201那么那么得得由于異步電動

2、機的電磁功率為由于異步電動機的電磁功率為sRImPT22210TPT 分子分母同乘以分子分母同乘以1-s，即得，即得 2PT 由異步電動機的近似等效電路由異步電動機的近似等效電路 2212122XXRsRUIx得異步電動機的機械特性參數(shù)表達式得異步電動機的機械特性參數(shù)表達式2212212201XXsRRsRUmTx221212XXRRsm臨界轉差率臨界轉差率 0d/dsT使使 ，即可求得，即可求得 最大轉矩最大轉矩 2212112012XXRRUmTxm由于由于211XXR212XXRsm)(221021XXUmTxm起動轉矩起動轉矩 2212212201XXRRRUmTxst起動轉矩倍數(shù)起動

3、轉矩倍數(shù) N/TTKstst三、適用表達式三、適用表達式2121212RRsssssRRsTTmmmmm忽略忽略 R1 得機械特性的適用表達式得機械特性的適用表達式ssssTTmmm2)1(2NTTmKKss可以求出可以求出式中式中 0N0NnnnsNNN2ssssTTmmm第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機的固有機械特性與人為機械特性三相異步電動機的固有機械特性與人為機械特性一、固有機械特性一、固有機械特性 固有機械特性是指異步電動機任務在額定電壓及額定頻率下，固有機械特性是指異步電動機任務在額定電壓及額定頻率下，電動機按規(guī)定的接線方法接線，定子及轉子電路中不外接電阻電電動機按規(guī)定的接線方法接線，

4、定子及轉子電路中不外接電阻電抗或電容時所獲得的機械特性曲線抗或電容時所獲得的機械特性曲線 。三相異步電動機的固有機械特性1起始點起始點A；2額定任務點額定任務點B；3同步轉速點同步轉速點H；4最大轉矩點最大轉矩點P和和P。二、人為機械特性二、人為機械特性三相異步電動機降低定子相電壓時的人為機械特性一降低一降低 xU 降低后電動機電流將大于降低后電動機電流將大于額定值，電動機如長時延續(xù)運轉，額定值，電動機如長時延續(xù)運轉，最終溫升將超越允許值，導致電最終溫升將超越允許值，導致電動機壽命縮短，甚至燒壞。動機壽命縮短，甚至燒壞。xU轉子電路內(nèi)串聯(lián)對稱電阻時的人為機械特性二轉子電路內(nèi)串聯(lián)對稱電阻二轉子電

5、路內(nèi)串聯(lián)對稱電阻 轉子電路串聯(lián)對稱電阻轉子電路串聯(lián)對稱電阻適用于繞線轉子異步電動機適用于繞線轉子異步電動機的起動，也可用于調(diào)速。的起動，也可用于調(diào)速。 三定子電路串聯(lián)對稱電抗三定子電路串聯(lián)對稱電抗定子電路內(nèi)串聯(lián)對稱電抗時的人為機械特性 定子電路串聯(lián)對稱電抗定子電路串聯(lián)對稱電抗普通用于籠型異步電動機的普通用于籠型異步電動機的降壓起動，以限制電動機的降壓起動，以限制電動機的起動電流。起動電流。定子電路內(nèi)串聯(lián)對稱電阻時的人為機械特性四定子電路串聯(lián)對稱電阻四定子電路串聯(lián)對稱電阻 與串聯(lián)對稱電抗時一樣，與串聯(lián)對稱電抗時一樣，定子串聯(lián)對稱電阻普通也用于定子串聯(lián)對稱電阻普通也用于籠型異步電動機的減壓起動籠型

6、異步電動機的減壓起動 。五轉子電路接入并聯(lián)阻抗五轉子電路接入并聯(lián)阻抗 由于轉子電路參由于轉子電路參數(shù)可變，假設參數(shù)配合數(shù)可變，假設參數(shù)配合恰當，電動機在整個加恰當，電動機在整個加速過程中產(chǎn)生幾乎恒定速過程中產(chǎn)生幾乎恒定的轉矩，在右圖上繪出的轉矩，在右圖上繪出了這樣的人為機械特性。了這樣的人為機械特性。轉子電路接入并聯(lián)阻抗時的電路圖和人為機械特性轉子電路接入并聯(lián)阻抗時的轉子等效電路圖第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機的各種運轉形狀三相異步電動機的各種運轉形狀 一、電動運轉形狀一、電動運轉形狀 電動運轉形狀的特點是電動機電動運轉形狀的特點是電動機轉矩的方向與旋轉的方向一樣。轉矩的方向與旋轉的方向一樣。

7、電動形狀下異步電動機的機械特性二、制動運轉形狀二、制動運轉形狀 異步電動機可任務于回饋制異步電動機可任務于回饋制動，反接制動及能耗制動三種制動，反接制動及能耗制動三種制動形狀。其共同特點是電動機轉動形狀。其共同特點是電動機轉矩與轉速的方向相反，以實現(xiàn)制矩與轉速的方向相反，以實現(xiàn)制動。此時，電動機由軸上吸收機動。此時，電動機由軸上吸收機械能，并轉換為電能。械能，并轉換為電能。 回饋制動形狀回饋制動形狀 位能負載帶動異步電動機進入回饋制動形狀異步電動機在回饋制動時的相量圖 當異步電動機由于某種緣由例如位能負載當異步電動機由于某種緣由例如位能負載的作用的作用 ，使其轉速高于同步速度，使其轉速高于同步

8、速度 時，轉子感時，轉子感應電動勢反向，轉子電流的有功分量也改動了方應電動勢反向，轉子電流的有功分量也改動了方向，其無功分量的方向那么不變。此時異步電動向，其無功分量的方向那么不變。此時異步電動機既回饋電能，又在軸上產(chǎn)活力械制動轉矩，即機既回饋電能，又在軸上產(chǎn)活力械制動轉矩，即在制動形狀下任務。在制動形狀下任務。當當 時時 0nn 0/00nnns轉子電流的有功分量為轉子電流的有功分量為 222cosIIa22222222222/XsRsRXsREIa222222/XsRsRE轉子電流的無功分量為轉子電流的無功分量為 222sinIIr22222222222/XsRXXsREIa222222/

9、XsRXE22cosICTmTJ也為負，與轉速方向相反也為負，與轉速方向相反異步電動機軸上輸出的機械功率也為負異步電動機軸上輸出的機械功率也為負TP 2異步電動機回饋制動時的機械特性 假設異步機定子脫離電網(wǎng)，假設異步機定子脫離電網(wǎng)，又希望它能發(fā)電，那么必需在又希望它能發(fā)電，那么必需在異步機定子三相之間接上銜接異步機定子三相之間接上銜接成三角形或者星形的三組電容成三角形或者星形的三組電容器。這時電容器組可供應異步器。這時電容器組可供應異步電動機發(fā)電所需求的無功功率，電動機發(fā)電所需求的無功功率，即供應建立磁場所需求的勵磁即供應建立磁場所需求的勵磁電流。電流。 電容器接成三角形時電容器接成三角形時

10、N16021031UfICN103 . 0 II 電容器接成星形時電容器接成星形時 N1602103UfIC轉速反向的反接制動時的異步電動機特性異步電動機轉速反向反接制動電路圖二反接制動形狀二反接制動形狀 1轉速反向的反接制動轉速反向的反接制動 轉子軸上機械功率轉子軸上機械功率 為負為負)1 (2sPPT1)(0000nnnnnns此時的轉差率此時的轉差率轉子由定子輸入的電功率即為電磁功率轉子由定子輸入的電功率即為電磁功率 sRRIPfT2223為正為正轉子電路的損耗轉子電路的損耗 為兩者之和，因此為兩者之和，因此能量損耗極大能量損耗極大 。22PPPT異步電動機定子兩相反接的電路圖與機械特性

11、2定子兩相反接的反接制動定子兩相反接的反接制動 為了迅速停車或反向，可將定子兩相反接，任務點由為了迅速停車或反向，可將定子兩相反接，任務點由A轉移到轉移到B此時轉差率為此時轉差率為 1000nnnnnnso 在兩相反接時在兩相反接時 ，電動機的轉矩為，電動機的轉矩為T，與負載轉矩共同作用下，與負載轉矩共同作用下，電動機轉速很快下降，這相當于圖中機械特性的電動機轉速很快下降，這相當于圖中機械特性的BC段。段。 在轉速為零的在轉速為零的C點，如不切斷電源，點，如不切斷電源，電動機即反向加速，電動機即反向加速，進入反向的電動形狀進入反向的電動形狀對應于特性對應于特性CD段，加速到段，加速到D點時，點

12、時，電動機將穩(wěn)定運轉，電動機將穩(wěn)定運轉，實現(xiàn)了電動機的逆轉實現(xiàn)了電動機的逆轉過程。過程。三能耗制動形狀三能耗制動形狀異步電動機能耗制動的電路圖與機械特性 當當K1斷開，電動機脫離電網(wǎng)時，立刻將斷開，電動機脫離電網(wǎng)時，立刻將K2接通，那么在定子接通，那么在定子兩相繞組內(nèi)通入直流電流，在定子內(nèi)構成一固定磁場。當轉子由于兩相繞組內(nèi)通入直流電流，在定子內(nèi)構成一固定磁場。當轉子由于慣性而仍在旋轉時，其導體即切割此磁場，在轉子中產(chǎn)生感應電動慣性而仍在旋轉時，其導體即切割此磁場，在轉子中產(chǎn)生感應電動勢及轉子電流。根據(jù)左手定那么，可確定出轉矩的方向與轉速的方勢及轉子電流。根據(jù)左手定那么，可確定出轉矩的方向與轉

13、速的方向相反，即為制動轉矩。向相反，即為制動轉矩。 各個電流之間有以下關系各個電流之間有以下關系 2222221sin2IIIII得機械特性方程式得機械特性方程式 2222022211/)/(XXvRvRXImT臨界相對轉速臨界相對轉速 22XXRvm三、運轉形狀小結三、運轉形狀小結 在正轉方向，特性1與1的第二象限為回饋制動特性，第四象限為反接制動特性；在反轉方向，特性2與2的第二象限為反接制動特性，而第四象限那么為回饋制動特性。能耗制動電路的結合方法有所不同，其機械特性用曲線3與3表示，第二象限部分對應于電動機正轉，而第四象限那么對應于反轉。圖中特性1，2及3對應于異步電動機轉子有串聯(lián)電阻

14、時，而1，2及3那么對應于沒有串聯(lián)電阻。 橋式起重機拖動主鉤異步電動機的電路圖對應手柄位置主鉤異步電動機的機械特性轉速逐級提升過程為轉速逐級提升過程為 lkjihgfedcba轉速逐級提升的機械特性空鉤提升與下放時的負載轉矩特性提升和下放空鉤時的機械特性與負載轉矩特性在空鉤下放時也屬電動形狀。此時不但有空鉤分量產(chǎn)生的位才干矩，在空鉤下放時也屬電動形狀。此時不但有空鉤分量產(chǎn)生的位才干矩，而且有摩擦力產(chǎn)生的阻力矩，而阻力矩又比位才干矩大而且有摩擦力產(chǎn)生的阻力矩，而阻力矩又比位才干矩大 ， 將二者將二者疊加即為電動機軸上的負載轉矩。疊加即為電動機軸上的負載轉矩。 二反接制動形狀二反接制動形狀 三回饋

15、制動形狀三回饋制動形狀反接制動下放重物時的機械特性與負載轉矩特性回饋制動下放重物時的機械特性與負載轉矩特性第四節(jié)第四節(jié) 根據(jù)異步電動機的技術數(shù)據(jù)計算異步電動機的參數(shù)根據(jù)異步電動機的技術數(shù)據(jù)計算異步電動機的參數(shù) 普通異步電動機的產(chǎn)品目錄中可以查到一些技術數(shù)據(jù)，而不給普通異步電動機的產(chǎn)品目錄中可以查到一些技術數(shù)據(jù)，而不給出電動機的定、轉子等詳細參數(shù)，為此必需用工程計算法計算。普出電動機的定、轉子等詳細參數(shù)，為此必需用工程計算法計算。普通可查到以下技術數(shù)據(jù)：通可查到以下技術數(shù)據(jù)：1NI1額定功率額定功率 kW2額定定子線電壓額定定子線電壓 V 3額定定子線電流額定定子線電流 A 4額定轉速額定轉速

16、r/min 5額定效率額定效率 6定子額定功率因數(shù)定子額定功率因數(shù)7過載倍數(shù)過載倍數(shù) 8飛輪慣量飛輪慣量 NP1NUNn %NN1cosN/TTKKmTT2GD2mNN/,TTKKstststN2E2NI9對于繞線轉子異步電動機，還對于繞線轉子異步電動機，還給出兩個轉子數(shù)據(jù)，即給出兩個轉子數(shù)據(jù)，即 a轉子額定線電動勢轉子額定線電動勢 V b轉子額定線電流轉子額定線電流 A10對于籠型異步電動機，沒有對于籠型異步電動機，沒有轉子數(shù)據(jù)，但給出以下兩個數(shù)據(jù)轉子數(shù)據(jù)，但給出以下兩個數(shù)據(jù) a起動轉矩倍數(shù)起動轉矩倍數(shù) b起動電流倍數(shù)起動電流倍數(shù) N1111/,TTKKst 此外，還能夠給出定子極對數(shù)此外，

17、還能夠給出定子極對數(shù)p ；定子繞組的接線方式；任務；定子繞組的接線方式；任務制或定額；負載繼續(xù)率；最高溫升或絕緣資料等級等。額制或定額；負載繼續(xù)率；最高溫升或絕緣資料等級等。額定頻率我國為定頻率我國為50Hz，即，即 Hz 。 501f在知上述數(shù)據(jù)的根底上，可用工程計算法計算異步電動機參數(shù)在知上述數(shù)據(jù)的根底上，可用工程計算法計算異步電動機參數(shù) 解解mN13131mN24033095509550NNNnPT0X 例例10-110-1一繞線轉子異步電動機的技術數(shù)據(jù)為：一繞線轉子異步電動機的技術數(shù)據(jù)為： kW330NPV6000N1UA47N1Ir/min240Nn878. 0N77. 0cosN1

18、9 . 1TKV4952NEA4102NI0I2X1X2RmT試用工程計算法計算異步電動機的以下參數(shù)：試用工程計算法計算異步電動機的以下參數(shù)： NTk2R1RmsX2XmN24949mN131319 . 1NTKTTm0N0Nnnns04. 02502402500279. 0410349504. 03N2N2N2IEsR5 .11495600095. 095. 0N2N1EUk222kRR 69. 35 .110279. 028 . 2473600004. 095. 0395. 0N1NN11IsUR12NTTmKKss141. 0)19 . 19 . 1 (04. 0212250506060

19、01nfp2121N2210RRTKpUXTx5 .248 . 28 . 2131509 . 1210123/600022225.125 .245 . 05 . 021XXX0932. 05 .11/25.12/2222kXX258. 004. 0/69. 38 . 25 .24/tgN2121N2sRRXXN12N1cos1sin64. 077. 012N2N1N1N10tgcossin IIA7 .20A)258. 077. 064. 0(470N10395. 0IUX 1597 .203600095. 0第五節(jié)第五節(jié) 繞線轉子異步電動機調(diào)速及制動電阻的計算繞線轉子異步電動機調(diào)速及制動電阻

20、的計算 計算的方法是按知條件，利用機械特性普通是適用表達式計算的方法是按知條件，利用機械特性普通是適用表達式進展，計算時必需留意不同運轉形狀下方程式中各參量的正負符號進展，計算時必需留意不同運轉形狀下方程式中各參量的正負符號等不同特點。等不同特點。8 . 6TKr/min1460NnA166N2I 例例10-210-2某繞線轉子異步電動機的銘某繞線轉子異步電動機的銘牌參數(shù)如下：牌參數(shù)如下： kW75NPA144N1IV380N1UV399N2E1當負載轉矩當負載轉矩 ，要求轉速要求轉速 時，時，轉子每相應串入多大的電阻轉子每相應串入多大的電阻 圖中圖中B點？點？N8 . 0 TTzr/min5

21、00Bn繞線轉子異步電動機的機械特性2從電動形狀圖從電動形狀圖1中中A點點 時換接到反接制動形狀，假時換接到反接制動形狀，假設要求開場的制動轉矩等于設要求開場的制動轉矩等于 圖中圖中C點，那么轉子每相應該點，那么轉子每相應該串接多大電阻？串接多大電阻？ NnnAN5 . 1 T3假設該電動機帶位能負載，負載轉矩假設該電動機帶位能負載，負載轉矩 ，要求穩(wěn)定的，要求穩(wěn)定的下放轉速下放轉速 r/min，求轉子每相的串接電阻值。，求轉子每相的串接電阻值。 N8 . 0 TTz300Dn解解0267. 01500146015000N0Nnnns053. 011633990267. 032NN2N2IUs

22、R62. 1053. 011445. 056. 412RssRmmfB取取 不合理不合理 56. 4ms097. 0ms097. 056. 418 . 08 . 28 . 08 . 2666. 02NNNN或TTTTsm1思索異步機的機械特性為直線思索異步機的機械特性為直線, 對于固有特性對于固有特性 15. 0267. 08 . 222NsKsTm66. 4666. 08 . 08 . 22NNTTsm6 . 1053. 01149. 066. 4fBR對于人為特性對于人為特性 666. 0BxssN8 . 0 TTTBx973. 11500146015000N0nnnsA257. 08 .

23、 615 . 18 . 25 . 18 . 2973. 12NNNN或TTTTsm44. 2053. 011445. 08 . 6fAR取取 8 . 6ms取取57. 0ms16. 0053. 011445. 057. 0fAR思索機械特性為直線思索機械特性為直線149. 0ms37. 7973. 15 . 18 . 22NNmTTs57. 2053. 01149. 037. 7fCR32 . 11500)300(150000nnnsDDNDTT8 . 0175. 0225. 818 . 08 . 28 . 08 . 22 . 12或NNNNmTTTTs取取 時不能穩(wěn)定運轉時不能穩(wěn)定運轉225

24、. 8ms175. 0ms96. 2053. 011445. 0225. 8fDR思索機械特性為直線思索機械特性為直線149. 0ms4 . 82 . 18 . 08 . 22NNTTsm94. 2053. 01149. 04 . 8fDR繞線轉子異步電動機能耗制動接線圖及特性 例例10-310-3繞線轉子異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)同例繞線轉子異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)同例10-2，設從額定點，設從額定點A換接到能換接到能耗制動形狀的運轉點耗制動形狀的運轉點E見以下圖，假設要求制動轉矩的開場值見以下圖，假設要求制動轉矩的開場值等于電動機的額定轉矩，求轉子每相的串接電阻。能耗制動時的接等于電動機的額定轉矩，

25、求轉子每相的串接電阻。能耗制動時的接線如圖，定子通入大小為線如圖，定子通入大小為 的直流電流，假設電動機的空載電的直流電流，假設電動機的空載電流流 。假定應思索電動機磁路的飽和。假定應思索電動機磁路的飽和。05 . 2 IA800I解解A200A805 . 25 . 20IIA3 .163321II04. 2803 .163011IIi查圖查圖10-21的曲線，當?shù)那€，當 時，時， 04. 21i5 . 1mm4 . 1mVmN503mN5 . 160/150023/380803300mxmTmUIT905. 039938095. 095. 0N2N1UUk0434. 0905. 0053. 02222kRR0222. 04 . 13/3800435. 08020mxmVURIv973. 0150014600N0nnnnvEEmN491mN14607595509550NNNnPTTE973. 0973. 05052490mmvv0947. 0998. 12mmvv2947. 04998. 1998. 12mv773. 0225. 1或取取225. 1mv87. 2053. 010222.