機(jī)械特性課件

1、復(fù) 習(xí)1、定子(不動(dòng)的部分)主要由機(jī)座、定子鐵心和定子繞組等組成2、轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成(轉(zhuǎn)動(dòng)的部分)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造作用：通入三相交流電，建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。作用：產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，并形成電磁轉(zhuǎn)矩。二、異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理定子繞組通電轉(zhuǎn)子導(dǎo)體（閉合）切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流帶電的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力（左手定則）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（轉(zhuǎn)速為n1）轉(zhuǎn)子導(dǎo)體受到電磁轉(zhuǎn)矩T的作用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來，且與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同方向，轉(zhuǎn)速為n旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速:無轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)無轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）轉(zhuǎn)子無電流提 示：轉(zhuǎn)子不能轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速: n和n1是否相等？異步電機(jī)：

2、n n1，且 n TL電機(jī)能起動(dòng)，否則將起動(dòng)不了。2、曲線啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：三相異步機(jī)4)、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)st=Tst/TN反映異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)能力。（起動(dòng)轉(zhuǎn)矩） 2、曲線(3)、起動(dòng)點(diǎn)A反映電機(jī)帶動(dòng)最大負(fù)載的能力（4）、臨界點(diǎn)P（最大轉(zhuǎn)矩） 2、曲線2) sm與 R2 有關(guān)， R2 sm n。 3）工作時(shí)，一定令負(fù)載轉(zhuǎn)矩 ，否則電機(jī)將停轉(zhuǎn)。致使電機(jī)嚴(yán)重過熱過載系數(shù)：三相異步機(jī)： 它表征了電動(dòng)機(jī)能夠承受沖擊負(fù)載的能力大小，是電動(dòng)機(jī)的又一個(gè)重要運(yùn)行參數(shù)。 （4）、臨界點(diǎn)P（最大轉(zhuǎn)矩） 例 (1)解:一臺(tái)Y225M-4型的三相異步電 動(dòng)機(jī)，定子繞組型聯(lián)結(jié)，其額定數(shù)據(jù)為：PN=45kW,nN=1480r/

3、min，UN=380V，N=92.3%，cosN=0.88， Ist/IN=7.0, Tst/TN=1.9，Tm/TN=2.2，求：(1) 額定電流IN； (2) 額定轉(zhuǎn)差率sN； (3) 額定轉(zhuǎn)矩 TN 、最大轉(zhuǎn)矩Tmax 、和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TN (2) 由nN=1480r/min，可知 p=2 (3)有一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)為： 額定功率PN=40kW,形連接,額定電壓UN=380 V,額定轉(zhuǎn)速nN=1470r/min,額定效率=90%,定子功率因數(shù)cos =0.85,啟動(dòng)能力st=1.2,過載系數(shù)m=2,工頻f1=50Hz,啟動(dòng)電流比KI=Ist/IN=7。例5：試求：(1) 極對(duì)數(shù)p； (

4、2) 額定轉(zhuǎn)差率sN； (3) 額定轉(zhuǎn)矩TN； (4) 最大轉(zhuǎn)矩Tm； (5) 直接啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst； (6) 額定電流IN； (7) 直接啟動(dòng)電流Ist。解：（1）求極對(duì)數(shù)p因?yàn)閚N=1470r/min，所以n1=1500r/min，故得：P=60f1/n1=6050/1500=2(2) 求額定轉(zhuǎn)差率sN sN=(n1nN)/ n1100% =(1500-1470)/1500100%=2%(3) 求額定轉(zhuǎn)矩TN TN=9.550PN/ nN =9.55040000/1470 Nm=259.9 Nm(4) 求最大轉(zhuǎn)矩Tm Tm=mTN=2259.9 Nm=519.8 Nm（5）求直接啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Ts

5、t Tst=STTN=1.2259.9 Nm=311.9 Nm（7）求直接啟動(dòng)電流Ist （6）求額定電流IN 人為改變定子電壓U1、定子電源頻率f1、定子極對(duì)數(shù)、定子回路電阻或電抗、轉(zhuǎn)子回路電阻或電抗中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)所得到的機(jī)械特性稱為異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性。三、人為機(jī)械特性1、 降低電源電壓U1人為機(jī)械特性UTmTstTLTO三、人為機(jī)械特性（1）、n1、 Sm不變。（2）、TL不變，S增大，I增大，將使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱。 定子繞組外加電壓為0.8UN:定子繞組外加電壓為UN: Ta=Tm定子繞組外加電壓為0.5UN:1、 降低電源電壓U1人為機(jī)械特性Tb=0.64TmTc=0.25Tm2、

6、電網(wǎng)電壓下降 ，在負(fù)載不變的條件下，將使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率S 增大，電流增加，引起電動(dòng)機(jī)發(fā)熱甚至燒壞。1、若TSTTN電動(dòng)機(jī)會(huì)停轉(zhuǎn)例有一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)，其Tst/TN=1.7，額定功率30KW，額定電壓380V，形聯(lián)結(jié)，啟動(dòng)時(shí)電源電壓為額定電壓的65%，試問當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的80%和50%時(shí)，此電動(dòng)機(jī)能否啟動(dòng)？解： Tst=1.7TN Tst=0.6521.7TN=0.7 TN Tst=0.7 TN0.5TN能啟動(dòng) 額定功率電源頻率轉(zhuǎn)速電壓效率功率因 數(shù)Tst/TN16KW50HZ1440r/min380V93.3%0.882一臺(tái)Y180M-4型三相異步電動(dòng)機(jī)，其部分額定數(shù)據(jù)如下表所示：

7、試求：（1）該電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n1。（2）轉(zhuǎn)差率S。（3）啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst。（4）如果電源電壓降為額定電壓的80%，這臺(tái)電動(dòng)機(jī)能否帶額定負(fù)載直接啟動(dòng)？例TOR2Tst n2、 轉(zhuǎn)子回路串電阻人為機(jī)械特性（2）n1和Tm不變，過載能力提高。（1）Tst和Sm增大，啟動(dòng)能力提高，機(jī)械特性曲線變軟。四、機(jī)械特性的軟硬 硬特性：負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化不大，運(yùn)行特性好。軟特性：負(fù)載增加轉(zhuǎn)速下降較快 硬特性 （R2小）軟特性（R2大）TstTLTO負(fù)載的機(jī)械特性一、系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的三種狀態(tài)1、當(dāng) ,系統(tǒng)處于靜止或恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行狀態(tài)，即處于穩(wěn)態(tài)。2、當(dāng) ,系統(tǒng)處于加速運(yùn)行狀態(tài)，即處于動(dòng)態(tài)。3、當(dāng) ,系統(tǒng)處于減速運(yùn)行狀

8、態(tài)，即處于動(dòng)態(tài)。 首先確定電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檗D(zhuǎn)速的正方向，然后規(guī)定：二、轉(zhuǎn)矩正、負(fù)號(hào)規(guī)定1、電磁轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)速 的正方向相同時(shí)為正，相反時(shí)為負(fù)。2、負(fù)載轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)速 的正方向相同時(shí)為負(fù)，相反時(shí)為正。1、若T與n符號(hào)相同（同為正或同為負(fù)），則表示T的作用方向與n相同，T為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩；若T與n符號(hào)相反，則表示T的作用方向與n相反，T為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。2、而對(duì)于負(fù)載轉(zhuǎn)矩則與上述情況正好相反，若TL與n符號(hào)相同，則表示TL的作用方向與n相反，TL為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；若TL與n符號(hào)相反，則表示TL的作用方向與n相同，TL為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩。三、從轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的符號(hào)上判定T與TL的性質(zhì)一、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 所謂恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載是指生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載

9、轉(zhuǎn)矩的大小不隨轉(zhuǎn)速n變化，大小為常數(shù)，這種負(fù)載稱為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。分反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載兩種。1、反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載（2）當(dāng)n0,TL0 當(dāng)n0,TL0（1）由摩擦力產(chǎn)生特點(diǎn):大小恒定不變，轉(zhuǎn)矩的性質(zhì)總是阻礙運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)性轉(zhuǎn)矩。 負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL與電機(jī)轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系，即n=f(TL)稱為負(fù)載的機(jī)械特性，簡(jiǎn)稱負(fù)載特性。（3）如機(jī)床平移機(jī)構(gòu)、軋鋼機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)2、位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特點(diǎn)是負(fù)載轉(zhuǎn)矩由重力作用產(chǎn)生，不論生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的方向變化與否，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小和方向始終不變。（2）、當(dāng)n0 當(dāng)n0（1）、由重力作用產(chǎn)生（3）、如起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)、垂直升降機(jī)二、恒功率負(fù)載 恒功率負(fù)載特點(diǎn)是：負(fù)載轉(zhuǎn)矩與

10、轉(zhuǎn)速的乘積為一常數(shù)，即 與 成反比，特性曲線為一條雙曲線。（2）如卷取裝置 （2）TL方向始終與n反向（3）如風(fēng)機(jī)、水泵、油泵等。三、泵與風(fēng)機(jī)類負(fù)載 負(fù)載的轉(zhuǎn)矩 基本上與轉(zhuǎn)速 的平方成正比。負(fù)載特性為一條拋物線。（1）（1）電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件 穩(wěn)定點(diǎn)不穩(wěn)定點(diǎn)條件2.電動(dòng)機(jī)與負(fù)載的兩條特性的交點(diǎn)要在異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的運(yùn)行段。條件1. 電機(jī)機(jī)械特性曲線及負(fù)載機(jī)械特性曲線的交點(diǎn) 把電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性畫在同一坐標(biāo)平面上。兩條特性曲線的交點(diǎn)稱為工作點(diǎn)。n1TnTmTstTL啟動(dòng)：TstTL (負(fù)載轉(zhuǎn)矩)，電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速n，轉(zhuǎn)矩T cc點(diǎn)：轉(zhuǎn)矩達(dá)最大Tm ，轉(zhuǎn)速n繼續(xù)，T，沿cb走bb

11、點(diǎn)：T=TL，轉(zhuǎn)速n不再上升，穩(wěn)定運(yùn)行 若TL ，暫時(shí)T TLn s I2 T 直至新的平衡。電動(dòng)機(jī)的自適應(yīng)負(fù)載能力 電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào)整，這種能力稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。常用特性段s=0s=1例：三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率PN=10kW，額定轉(zhuǎn)速nN=1450r/min，啟動(dòng)能力Tst/TN=1.2，過載系數(shù)=1.8。（牛頓米）（1）額定轉(zhuǎn)矩TN（2）啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst（3）最大轉(zhuǎn)矩Tm#（4）用Y 方法起動(dòng)時(shí)的Tst例已知Y225M-2型三相異步電動(dòng)機(jī)的有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)如下：pN=45KW,電源頻率f1=50Hz，nN=2940r/m， ，啟動(dòng)能力Kst=2.0，過載系數(shù)KM2.2，求該電機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率、額定轉(zhuǎn)速時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路電流的頻率、額定轉(zhuǎn)矩、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩和額定輸入功