電機(jī)學(xué)-三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性ppt課件

1、三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性一、機(jī)械特性的三種表達(dá)式一、機(jī)械特性的三種表達(dá)式1、物理表達(dá)式、物理表達(dá)式2、參數(shù)表達(dá)式、參數(shù)表達(dá)式3、實(shí)用表達(dá)式、實(shí)用表達(dá)式電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系曲線，是電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系曲線，是電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。 )(),(sfTnfTememrMMNememICICIfkNpfmpfIEmPT2122122111111122211coscos244.4/2cos反映了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與氣隙每極磁通和轉(zhuǎn)子電反映了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與氣隙每極磁通和轉(zhuǎn)子電流有功分量的乘積成正比的物理本質(zhì)。流有功分量的乘積成正比的

2、物理本質(zhì)。電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式2221cosIEmPem22122112)(xxsrrUI根據(jù)簡(jiǎn)化電路得到的轉(zhuǎn)子電流機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式 602122211nsrImPPTemem221221221111xxsrrsrUmTem電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式：電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式：幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)： 起動(dòng)點(diǎn)起動(dòng)點(diǎn) 最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn) 額定工作點(diǎn)額定工作點(diǎn) 電動(dòng)，電動(dòng)， Tem與與 n同向同向發(fā)電，發(fā)電，nn1制動(dòng)制動(dòng)Tem與與 n反向反向電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式2）TemS,nSmTmaxTstS=0n=n1S=1n=0異步電動(dòng)機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)的T-s曲線上有一

3、個(gè)最高點(diǎn)；曲線上有一個(gè)最高點(diǎn)； 最大轉(zhuǎn)矩可以根據(jù)高等數(shù)學(xué)中求極值的方法求得。最大轉(zhuǎn)矩可以根據(jù)高等數(shù)學(xué)中求極值的方法求得。 221212)(0 xxrrsdsdTmem令：2212112111max21xxrrUmT代入轉(zhuǎn)矩公式，得代入轉(zhuǎn)矩公式，得過(guò)載能力：最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比：過(guò)載能力：最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比：NmTTmax過(guò)載倍數(shù)過(guò)載倍數(shù)最大轉(zhuǎn)矩，過(guò)載能力最大轉(zhuǎn)矩，過(guò)載能力電動(dòng)機(jī)狀態(tài)為電動(dòng)機(jī)狀態(tài)為+)2 . 26 . 1 (6 . 1一般m最大轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比；最大轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比； 與轉(zhuǎn)子電阻無(wú)關(guān)與轉(zhuǎn)子電阻無(wú)關(guān).最大轉(zhuǎn)矩的位置與電壓無(wú)關(guān)最大轉(zhuǎn)矩的位置與電壓無(wú)關(guān).可以可以 由轉(zhuǎn)

4、子電阻的大小來(lái)調(diào)整；由轉(zhuǎn)子電阻的大小來(lái)調(diào)整；最大轉(zhuǎn)矩近似與漏電抗成反比；最大轉(zhuǎn)矩近似與漏電抗成反比；關(guān)于最大轉(zhuǎn)矩的幾個(gè)重要結(jié)論關(guān)于最大轉(zhuǎn)矩的幾個(gè)重要結(jié)論2212112111max21xxrrUmTTemS, nSmTmax Tst221212)(xxrrsm異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比；異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比； 總漏抗越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越??；總漏抗越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越??； 繞線式異步電動(dòng)機(jī)可以在轉(zhuǎn)子回路串入適當(dāng)?shù)睦@線式異步電動(dòng)機(jī)可以在轉(zhuǎn)子回路串入適當(dāng)?shù)碾娮杩梢栽龃笃饎?dòng)轉(zhuǎn)矩；電阻可以增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩； 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩22122122111)()(1xxrrrUmTst 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，

5、時(shí)， sm=1,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大。最大。電源頻率提高，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降。電源頻率提高，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)要求：要求：221212)(xxrrNstststTTTk/倍7, 21stIstststTIkTk電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用計(jì)算公式電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用計(jì)算公式srrsrxxrfsrpUmTem2122221211221122msrxxr222121msrrfpUmT211211max4srrsrsrfsrpUmTmem21222212211222212112111max21xxrrUmTmmmsrrsrfTsrrfTpUm2211max211max21114*4*電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用計(jì)算公式

6、電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用計(jì)算公式srrsrsrfssrrrsTfsrrsrsrfsrpUmTmmmmem21222212221max12122221221122)1(*4222121max222rsrssssrsrTTmmmmem212rsrmms分子和分母中分子和分母中 相對(duì)較小相對(duì)較小值在值在0.120.20范圍內(nèi)范圍內(nèi),mmsrrsrfTpUm2211max21114*通過(guò)銘牌數(shù)據(jù)求取電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的方法。通過(guò)銘牌數(shù)據(jù)求取電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的方法。轉(zhuǎn)矩的實(shí)用計(jì)算公式轉(zhuǎn)矩的實(shí)用計(jì)算公式NmmNNmssssTT21max12mmNmssssssTTmm2max2由由求出求出已知已知T2可求出可求出s由由已知已知s

7、可求出可求出T2線性時(shí)2maxmax222TTssssTTsssmmmNNmTTmax負(fù)載特性負(fù)載特性Tz=f(n)1 、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載1 ) 位能性負(fù)載位能性負(fù)載 TZ的大小和方向與轉(zhuǎn)速的大小和方向與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)2 ) 反抗性負(fù)載反抗性負(fù)載(磨擦磨擦) TZ的大小與轉(zhuǎn)速的大小與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)無(wú)關(guān),方向始終與方向始終與Tz相反相反2 、風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載、風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載3 、恒功率、恒功率 負(fù)載負(fù)載31310220nknkpPzknknkTzTemS,nSmTmaxTstS=0S=1dtdnKdtdJTTZem負(fù)載特性負(fù)載特性Tz=f(n)TemS,nSmTmaxTstS=0S=1dtdnK

8、dtdJTTZem轉(zhuǎn)矩平衡點(diǎn)轉(zhuǎn)矩平衡點(diǎn)0ZemTT穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)：穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)：受到擾動(dòng)后受到擾動(dòng)后TTzTZ應(yīng)能達(dá)到新的平衡點(diǎn)，應(yīng)能達(dá)到新的平衡點(diǎn)，擾動(dòng)消除后，擾動(dòng)消除后，應(yīng)能回到原平衡點(diǎn)運(yùn)行應(yīng)能回到原平衡點(diǎn)運(yùn)行0T圖中白點(diǎn)不穩(wěn)定圖中白點(diǎn)不穩(wěn)定對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，區(qū)域?yàn)榉欠€(wěn)定區(qū)域區(qū)域?yàn)榉欠€(wěn)定區(qū)域1 ssmsm又稱為臨界轉(zhuǎn)差率又稱為臨界轉(zhuǎn)差率固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性當(dāng)定子的對(duì)稱三相繞組當(dāng)定子的對(duì)稱三相繞組按規(guī)定的接線方式，按規(guī)定的接線方式，Y或三角形；或三角形；定子不經(jīng)任何阻抗直接加額定電壓、額定頻率的三定子不經(jīng)任何阻抗直接加額定電壓、額定頻率的三相電壓；相電壓；轉(zhuǎn)子回路不串任何阻抗，直

9、接短路。轉(zhuǎn)子回路不串任何阻抗，直接短路。這種情況下得到的這種情況下得到的nfTem），）， 稱為固有機(jī)械特性。稱為固有機(jī)械特性。人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性人為地改變電動(dòng)機(jī)地任一個(gè)參數(shù)如人為地改變電動(dòng)機(jī)地任一個(gè)參數(shù)如U1、f1、p、定子回、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。機(jī)械特性。 降低定子端電壓的人為特性；降低定子端電壓的人為特性；改變轉(zhuǎn)子回路的電阻的人為特性；改變轉(zhuǎn)子回路的電阻的人為特性；改變定、轉(zhuǎn)子回路電抗的人為特性；改變定、轉(zhuǎn)子回路電抗的人為特性；改變極數(shù)后的人為特性；改變極數(shù)后的人為特性；改變輸入頻率的人

10、為特性；改變輸入頻率的人為特性；從等效電路求出起動(dòng)電流：從等效電路求出起動(dòng)電流：22122112)()(xxrrUIIst起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即起動(dòng)瞬間電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即起動(dòng)瞬間電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩22122122111)()(1xxrrrUmTst第十二章起動(dòng)和調(diào)速第十二章起動(dòng)和調(diào)速NststTTk一，起動(dòng)一，起動(dòng)直接起動(dòng)直接起動(dòng) 大電機(jī)起動(dòng)電流很大，會(huì)沖擊電網(wǎng)大電機(jī)起動(dòng)電流很大，會(huì)沖擊電網(wǎng)降壓起動(dòng)降壓起動(dòng)增加轉(zhuǎn)子回路電阻起動(dòng)增加轉(zhuǎn)子回路電阻起動(dòng)二，降壓起動(dòng)二，降壓起動(dòng)第十二章起動(dòng)和調(diào)速第十二章起動(dòng)和調(diào)速用自耦變壓器起動(dòng)用自耦變壓器起動(dòng)Ist2U1Ist1U2stastaTkT2121astst

11、kIIastststkIIUUI122第十二章起動(dòng)和調(diào)速第十二章起動(dòng)和調(diào)速 起動(dòng)起動(dòng)ststYTT2)3(1正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成三角形的電動(dòng)機(jī)，正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成三角形的電動(dòng)機(jī)，在起動(dòng)時(shí)換接成星形，起動(dòng)完畢后再恢復(fù)換接成三角形。在起動(dòng)時(shí)換接成星形，起動(dòng)完畢后再恢復(fù)換接成三角形。三角形聯(lián)接時(shí)，三角形聯(lián)接時(shí)， KNstzUI13星形聯(lián)接時(shí)，定子繞組每相電壓為星形聯(lián)接時(shí)，定子繞組每相電壓為31NU stKNstYIzUI3131起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與相電壓的平方成正比。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與相電壓的平方成正比。 第十二章起動(dòng)和調(diào)速3，應(yīng)用電力電子技術(shù)軟起動(dòng)，應(yīng)用電力電子技術(shù)軟起動(dòng) M第十二章起動(dòng)和調(diào)速第十二章起動(dòng)和調(diào)

12、速 三、增加轉(zhuǎn)子回路電阻起動(dòng)三、增加轉(zhuǎn)子回路電阻起動(dòng)1、轉(zhuǎn)子回路串電阻起動(dòng)、轉(zhuǎn)子回路串電阻起動(dòng) 這種起動(dòng)方法常應(yīng)用于既要有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、這種起動(dòng)方法常應(yīng)用于既要有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、又要限制起動(dòng)電流的場(chǎng)合。又要限制起動(dòng)電流的場(chǎng)合。22122112)()(xxrrUIIst22122122111)()(1xxrrrUmTst 3 2 13stT3stT3ms1ms2ms3ms1stT2stT3stT2str321stststrrr第十二章起動(dòng)和調(diào)速第十二章起動(dòng)和調(diào)速 、用深槽式和雙籠轉(zhuǎn)子、用深槽式和雙籠轉(zhuǎn)子深槽式異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子槽形深而窄，其槽深與槽寬之比大到深槽式異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子槽形深而窄，其槽深與

13、槽寬之比大到1020或以上或以上 越靠近槽底的小導(dǎo)體具有越大的漏電抗，越靠近槽底的小導(dǎo)體具有越大的漏電抗， 漏電抗越大，則電流越小漏電抗越大，則電流越小 導(dǎo)條中靠近槽底處的電流密度將很小，而越近槽口則越大。導(dǎo)條中靠近槽底處的電流密度將很小，而越近槽口則越大。 稱為電流的集膚效應(yīng)。由于電流好像被擠到槽口處，又稱擠流效應(yīng)。稱為電流的集膚效應(yīng)。由于電流好像被擠到槽口處，又稱擠流效應(yīng)。 起動(dòng)完成后起動(dòng)完成后,電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行，由于轉(zhuǎn)子電流頻率得低一般為電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行，由于轉(zhuǎn)子電流頻率得低一般為13HZ），）， 漏電抗減小漏電抗減小,集膚效應(yīng)應(yīng)基本消失，集膚效應(yīng)應(yīng)基本消失，轉(zhuǎn)子電阻會(huì)自動(dòng)變小，從而滿足了減

14、小轉(zhuǎn)子銅耗以提高電機(jī)效率的要求。轉(zhuǎn)子電阻會(huì)自動(dòng)變小，從而滿足了減小轉(zhuǎn)子銅耗以提高電機(jī)效率的要求。擠流效應(yīng)效果：轉(zhuǎn)子電阻增加、槽漏抗減小擠流效應(yīng)效果：轉(zhuǎn)子電阻增加、槽漏抗減小第十二章起動(dòng)和調(diào)速第十二章起動(dòng)和調(diào)速 、用深槽式和雙籠轉(zhuǎn)子、用深槽式和雙籠轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，由于轉(zhuǎn)子電流頻率得低一般為電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，由于轉(zhuǎn)子電流頻率得低一般為13HZ），）， 集膚效應(yīng)應(yīng)基本消失，轉(zhuǎn)子電阻會(huì)自動(dòng)變小，集膚效應(yīng)應(yīng)基本消失，轉(zhuǎn)子電阻會(huì)自動(dòng)變小， 從而滿足了減小轉(zhuǎn)子銅耗以提高電機(jī)效率的要求。從而滿足了減小轉(zhuǎn)子銅耗以提高電機(jī)效率的要求。雙籠異步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子上有兩套籠雙籠異步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子上有兩套籠,

15、即上籠和下籠即上籠和下籠 ，上籠導(dǎo)條截面較小，通常用黃銅或鋁青銅等上籠導(dǎo)條截面較小，通常用黃銅或鋁青銅等電阻系數(shù)較大的材料制成，故電阻較大；電阻系數(shù)較大的材料制成，故電阻較大；下籠導(dǎo)條截面較大，用電阻系數(shù)較小的紫銅下籠導(dǎo)條截面較大，用電阻系數(shù)較小的紫銅制成，故電阻較小。制成，故電阻較小。 上籠上籠下籠下籠三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 要求電動(dòng)機(jī)具有幾種轉(zhuǎn)速；要求電動(dòng)機(jī)具有幾種轉(zhuǎn)速； 在一定的范圍內(nèi)可以連續(xù)調(diào)速；在一定的范圍內(nèi)可以連續(xù)調(diào)速；調(diào)速的方法：調(diào)速的方法：)1 ()1 (1601snsnpf（1） 改變定子繞組的極對(duì)數(shù)改變定子繞組的極對(duì)數(shù)p有級(jí)調(diào)速）；有級(jí)調(diào)速）；（2改變電源

16、的頻率改變電源的頻率f1；（3改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率；改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率； 改變定子繞組的端電壓；改變定子繞組的端電壓； 改變定子繞組的外加電阻或電抗；改變定子繞組的外加電阻或電抗； 轉(zhuǎn)子回路加電阻或電抗；（繞線式轉(zhuǎn)子）轉(zhuǎn)子回路加電阻或電抗；（繞線式轉(zhuǎn)子）變極調(diào)速變極調(diào)速單繞組雙速電機(jī)：一套定子繞組具備兩種極對(duì)數(shù)而得到兩單繞組雙速電機(jī)：一套定子繞組具備兩種極對(duì)數(shù)而得到兩個(gè)不同同步轉(zhuǎn)速；個(gè)不同同步轉(zhuǎn)速；三速或四速電機(jī)：三速或四速電機(jī)： 定子內(nèi)放兩套獨(dú)立的繞組；定子內(nèi)放兩套獨(dú)立的繞組；A1X1A2X2A1X1A2X2A1X1A2X2單繞組雙速電機(jī)原理：?jiǎn)卫@組雙速電機(jī)原理： A1X1和和A2X2串聯(lián)形成

17、四極磁場(chǎng)；串聯(lián)形成四極磁場(chǎng)； A1X1和和A2X2串聯(lián)，串聯(lián)， A2X2反向，反向， 形成兩極磁場(chǎng)形成兩極磁場(chǎng)改變定子電壓改變定子電壓TemS, nSmTmax TstUIUTUsUTststm22max無(wú)關(guān)與調(diào)速性能不好調(diào)速性能不好,常用作降壓起動(dòng)常用作降壓起動(dòng)改變轉(zhuǎn)子電阻改變轉(zhuǎn)子電阻ststmITrTrsr無(wú)關(guān)與2max22,TemS, nSmTmax TstSm2Sm1調(diào)速性能較好調(diào)速性能較好,但籠形轉(zhuǎn)子不能實(shí)施但籠形轉(zhuǎn)子不能實(shí)施風(fēng)機(jī)類負(fù)載風(fēng)機(jī)類負(fù)載,r2, s, n , Tem =Tz Pem=Tem*1 , P1 ,I1 22122112211)(2xxsrrfsrpUmTem改變轉(zhuǎn)

18、子電阻改變轉(zhuǎn)子電阻TemS, nSmTmax TstSm2Sm122122112211)(2xxsrrfsrpUmTem常常1*emememTP，T、常srsrr22nsrrrs,22srImPem22212 I不變不變 不變不變 111122cos,cosPIEE不變不變 1222,*PPTP)(22222rrImpcu轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降部分的功率，消耗在串入電阻轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降部分的功率，消耗在串入電阻r上上 rIm222對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，Tz=常常由由改變定子電壓頻率向下變頻調(diào)速）改變定子電壓頻率向下變頻調(diào)速）)(平移mmnn通過(guò)改變異步電動(dòng)機(jī)輸入電壓的頻率通過(guò)改變異步電動(dòng)機(jī)輸入電壓的頻率1f，以改變定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步速，以改變定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步速1n， mNkNfE111144. 4常111111ffUUEE常2121221121112