三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

1、第六章三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)6-1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)矩T之間的關(guān)系，一般用曲線表示。欲求機(jī)械特性，先求T與n的數(shù)學(xué)關(guān)系式，稱為機(jī)械特性表達(dá)式。有三種表達(dá)式：一。三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的三種表達(dá)式（一）物理表達(dá)式丁?？谘猚os此式清楚表明了T和厶、cos之間的關(guān)系，雖然厶、cos池與n密切有關(guān)，但不能清楚反映T與n的關(guān)系。（二）參數(shù)表達(dá)式電磁轉(zhuǎn)矩由異步電動(dòng)機(jī)的近似等效電路，得十牛十（A+）2代入t的公式，即得參數(shù)表達(dá)式I考慮到n=（ls）n0,60，即可由此式繪出異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線n=f（T），如圖61所示。機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式為二次方程，電磁轉(zhuǎn)矩必有最

2、大值，稱為最大轉(zhuǎn)矩將表達(dá)式對s求導(dǎo)，并令可求出產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩Tm時(shí)的轉(zhuǎn)差率Sm圖61機(jī)械特性曲線$口稱為臨界轉(zhuǎn)差率。代入T的公式則可得Tm的公式式中正號(hào)對應(yīng)于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，負(fù)號(hào)適用于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。一般坨(G_C2)此轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)從動(dòng)部分和輸出機(jī)械沿電樞的轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)。由上式可見，當(dāng)T一定時(shí)，欲調(diào)節(jié)從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)速（輸出轉(zhuǎn)速），最有效的方法是改變B，亦即調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小?；铍x合器輸出轉(zhuǎn)速的近似公式為式中n1離合器主動(dòng)部分的轉(zhuǎn)速；n2離合器從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)速；T離合器轉(zhuǎn)矩；K與離合器有關(guān)的系數(shù)；IB勵(lì)磁電流?；铍x合器的機(jī)械特性n=f(T)如圖621所示。國6-21無橐魁環(huán)始差離告眸崔不同幾F齢UL械嶺性五、串級

3、調(diào)速轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速，能量消耗大，不經(jīng)濟(jì)。轉(zhuǎn)子電路的損耗為sPem稱為轉(zhuǎn)差功率。為使調(diào)速時(shí)這轉(zhuǎn)差功率大部分能回收利用，可采用串級調(diào)速方法。所謂串級調(diào)速，就是在繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路中串入一個(gè)與用釘頻率相同而相位相同或相反的附加電動(dòng)勢,通過改變丑的大小來實(shí)現(xiàn)調(diào)速，其原理如下：當(dāng)務(wù)=0時(shí)。轉(zhuǎn)子電流為町與皿2相位相反時(shí)，轉(zhuǎn)子電流為y_竝g_丑j2j對+逅)2使轉(zhuǎn)子電流12/，電磁轉(zhuǎn)矩T=GjTvTZ，n，sT，sE2，I2T,T回升至TZ穩(wěn)定運(yùn)行。稱為低同步串級調(diào)速。與相位相同時(shí)，同樣分析方法可知轉(zhuǎn)速可以上調(diào)，稱為超同步串級調(diào)速，由于實(shí)現(xiàn)起來比較困難，一般只采用低同步串級調(diào)速。圖&吃曲閉U睜玻璉

4、刊航55哉濟(jì)陽Tf叩hj曲ecjm由于電力電子技術(shù)的發(fā)展，近代大都采用晶閘管串級調(diào)速系統(tǒng)，其原理線路圖如圖622所示。機(jī)械特性如圖623所示。串級調(diào)速的效率高，平滑性好，設(shè)備比變頻調(diào)速簡單，特別時(shí)調(diào)速范圍較小時(shí)更為經(jīng)濟(jì)，缺點(diǎn)是功率因數(shù)較低。64三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)通常工作在電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)矩T同向，機(jī)械特性位于第I或第III象限。但也可工作于制動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)n與T的方向相反，把機(jī)械能變成電能消耗掉或返回電網(wǎng)。和直流電動(dòng)機(jī)一樣，異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)亦分三類四種。一、能耗制動(dòng)方法：如圖624a）所示。將1K斷開，2K接通，亦即讓電動(dòng)機(jī)從三相電源斷開，定子繞組通入

5、一定大小的勵(lì)磁電流。工作原理：轉(zhuǎn)子由于慣性，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組切割定子繞組產(chǎn)生的恒定磁場，感應(yīng)電動(dòng)勢和電流，轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁場中受到電磁力的作用。產(chǎn)生與轉(zhuǎn)向相反的轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)。隨著轉(zhuǎn)速的降低，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩亦隨之減少，到n=0時(shí)，T=0,故可用于準(zhǔn)確停車。也百制存沖機(jī)硅乜旌卯TH岸肅At.l円持叫A電比隅L*.nf-4能耗制動(dòng)的機(jī)械特性：過0點(diǎn)，如圖624b）中曲線所示，如果勵(lì)磁電流不變，加大轉(zhuǎn)矩電路所串電阻，特性斜率增大，Tm不變，如曲線3所示。如果電阻不變，加大勵(lì)磁電流，則曲線如圖中2所示，Tm增大，由機(jī)械特性曲線可以看出能耗制動(dòng)用于快速停車的過程。這時(shí)一般取勵(lì)磁電流轉(zhuǎn)子回路串接的

6、電阻為此可保證快速停車時(shí)最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為（1.252.2）TN。異步電動(dòng)機(jī)帶位能性負(fù)載時(shí)，可用于低速下放重物，此時(shí)的機(jī)械特性在第W象限。轉(zhuǎn)子電路串接的電阻越大，下放速度越高；定子電流I越大，下放速度越慢。二、反接制動(dòng)實(shí)現(xiàn)反接制動(dòng)的方法有兩種：轉(zhuǎn)速反向的反接制動(dòng)和定子兩相反接的反接制動(dòng)。（一）轉(zhuǎn)速方向的反接制動(dòng)如圖625所示，繞線型異步電動(dòng)機(jī)帶位能性負(fù)載時(shí)，若要下放重物，可在轉(zhuǎn)子回路串接較大電阻，使電動(dòng)機(jī)的Tstn0時(shí)，svO，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢s反向，轉(zhuǎn)子電流的有功分量為G=珀c陰化，即轉(zhuǎn)子電流的無功功率分量為可見當(dāng)svO時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的有功分量變負(fù)，既改變方向，而無功分量的分向不變。相應(yīng)的相量圖如圖628所示。由相量圖可見，巧與珀之間的相位差S大于900。此時(shí)定子功率P=m1U1I1cos為負(fù)，說明定子向電網(wǎng)回饋電能，又由于吐他為負(fù)，則電磁轉(zhuǎn)矩也變負(fù)，與n反向，故為回饋制動(dòng)狀態(tài)。