感應電機的機械特性和運行特性(與“特性”有關(guān)文檔共48張)

感應電機的特性分析掌握感應電機機械特性了解感應電機的工作特性24.3舉例1第1頁，共48頁。感應電機機械特性三相異步電動機的機械特性是指在電動機定子電壓、頻率以及繞組參數(shù)一定的條件下，電動機電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率的關(guān)系，即n=?(T)或s=?(T)。機械特性可用函數(shù)表示，也可用曲線表示，用函數(shù)表示時，有三種表達式：物理表達式、參數(shù)表達式和實用表達式。2第2頁，共48頁。感應電機機械特性（1）物理表達式電磁轉(zhuǎn)矩為：3第3頁，共48頁。感應電機機械特性異步電動機的轉(zhuǎn)矩系數(shù)：轉(zhuǎn)子電流折算值：轉(zhuǎn)子功率因數(shù)：物理表達式它反映了不同轉(zhuǎn)速時電磁轉(zhuǎn)矩T與主磁通Φm以及轉(zhuǎn)子電流有功分量之間的關(guān)系，此表達式一般用來定性分析在不同運行狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)。4第4頁，共48頁。三相異步電動機的機械特性是指在電動機定子電壓、頻率以及繞組參數(shù)一定的條件下，電動機電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率的關(guān)系，即n=?(T)或s=?(T)。Tmax與R’2無關(guān)，但sm∝R’2。起動電流倍數(shù)i*st（5.起動瞬間n=0或s=1時，電動機相當于堵轉(zhuǎn)，這一時刻的電磁轉(zhuǎn)矩稱為起動轉(zhuǎn)矩或堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，用Tst表示，則有：兩式中“+”為電動狀態(tài)（特性在第Ⅰ象限）；電磁轉(zhuǎn)矩Te與電壓、頻率、繞組參數(shù)、轉(zhuǎn)差率有關(guān)。“-”為制動狀態(tài)（特性在第Ⅱ象限）。在參數(shù)表達式中，保持其它參數(shù)不變，只改變定子電壓U1的大小，可得改變定子電壓的人為機械特性。定子電流特性：I1＝f(P2)T＝f（s）→n＝f（T）異步電動機的轉(zhuǎn)矩系數(shù)：定子回路串入對稱電抗的人為機械特性感應電機機械特性（2）參數(shù)表達式異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩T與定子每相電壓U1平方成正比，若電源電壓波動大，會對轉(zhuǎn)矩造成很大影響。5第5頁，共48頁。感應電機機械特性機械特性曲線在電壓、頻率及繞組參數(shù)一定的條件下，電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率s之間的關(guān)系可用曲線表示如圖所示。6第6頁，共48頁。感應電機機械特性7第7頁，共48頁。感應電機機械特性①最大轉(zhuǎn)矩Tm最大轉(zhuǎn)矩Tm是T=?（s）的極值點，最大轉(zhuǎn)矩為：最大轉(zhuǎn)矩對應的臨界轉(zhuǎn)差率為：8第8頁，共48頁。感應電機機械特性兩式中“+”為電動狀態(tài)（特性在第Ⅰ象限）；“-”為制動狀態(tài)（特性在第Ⅱ象限）。最大轉(zhuǎn)矩近似表達式通常情況下，可忽略r1，則有：9第9頁，共48頁。感應電機機械特性最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值稱為過載倍數(shù)，其值大小反映電動機過載能力，用Km表示，即：一般異步電動機過載倍數(shù)Km=1.5～2.2。10第10頁，共48頁。感應電機機械特性②起動轉(zhuǎn)矩Tst起動瞬間n=0或s=1時，電動機相當于堵轉(zhuǎn)，這一時刻的電磁轉(zhuǎn)矩稱為起動轉(zhuǎn)矩或堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，用Tst表示，則有：11第11頁，共48頁。感應電機機械特性起動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值稱為起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)或堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，用kst表示，則有：一般普通異步電動機起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為0.8～1.2。12第12頁，共48頁。感應電機機械特性（3）實用表達式實用表達式：13第13頁，共48頁。感應電機機械特性認為，一般異步電動機的，在任何s值時都有：，而

可以忽略，簡化得：14第14頁，共48頁。感應電機機械特性臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率：當拖動額定負載時，TL=TN臨界轉(zhuǎn)差率為：額定轉(zhuǎn)矩為：15第15頁，共48頁。感應電機機械特性從產(chǎn)品目錄查出該異步電動機的數(shù)據(jù)PN、nN、Km應用實用公式就可方便得出機械特性表達式。異步電動機的固有機械特性是指U1=U1N，?1=?1N，定子三相繞組按規(guī)定方式連接，定子和轉(zhuǎn)子電路中不外接任何元件時測得的機械特性n=?（T）或T=?（s）曲線。對于同一臺異步電動機有正轉(zhuǎn)（曲線1）和反轉(zhuǎn)（曲線2）兩條固有機械特性。16第16頁，共48頁。感應電機機械特性17第17頁，共48頁。感應電機機械特性說明特性上的各特殊點(1)同步轉(zhuǎn)速點A同步轉(zhuǎn)速點又稱理想空載點，在該點處：s=1，n=n1，T=0，E2s=0，I2=0，I1=I0，電動機處于理想空載狀態(tài)。(2)額定運行點B在該點處：n=nN，T=TN，I1=I1N，I2=I2N，P2=PN，電動機處于額定運行狀態(tài)。18第18頁，共48頁。感應電機機械特性(3)臨界點C在該點處：s=sm，T=Tm，對應的電磁轉(zhuǎn)矩是電動機所能提供的最大轉(zhuǎn)矩。Tmˊ是異步電動機回饋制動狀態(tài)所對應的最大轉(zhuǎn)矩，若忽略r1的影響時，有Tmˊ=Tm。(4)起動點D在該點處：s=1，n=0，T=Tst，I=Ist。19第19頁，共48頁。當U1＝U1N時，求：T＝f(s)根據(jù)簡化等效電路：U1·Z1σI1·Im·-I’2·Z’2cZmZ1σ感應電機機械特性20第20頁，共48頁。電磁轉(zhuǎn)矩Te與電壓、頻率、繞組參數(shù)、轉(zhuǎn)差率有關(guān)。當電壓、頻率、繞組參數(shù)為常數(shù)時，電磁轉(zhuǎn)矩僅與轉(zhuǎn)差率有關(guān)。T＝f(s)感應電機機械特性21第21頁，共48頁。Tes01-∞+∞電動機狀態(tài)發(fā)電機狀態(tài)電磁制動狀態(tài)TmaxTstsm臨界轉(zhuǎn)差率感應電機機械特性22第22頁，共48頁。＋：電動機－：發(fā)電機感應電機機械特性23第23頁，共48頁。結(jié)論：

Tmax∝U12，但sm與U1無關(guān)；Tmax、sm∝1/（X1σ＋X’2σ）

Tmax∝1/f12；sm∝1/f1；

Tmax與R’2無關(guān)，但sm∝R’2。感應電機機械特性24第24頁，共48頁。感應電機機械特性3、人為機械特性異步電動機的人為機械特性是指人為改變電動機的電氣參數(shù)而得到的機械特性。由參數(shù)表達式可知，改變定子電壓U1、定子頻率f1、極對數(shù)p、定子回路電阻r1和電抗x1、轉(zhuǎn)子回路電阻r2ˊ和電抗x2ˊ，都可得到不同的人為機械特性。25第25頁，共48頁。感應電機機械特性（1）降低定子電壓的人為機械特性在參數(shù)表達式中，保持其它參數(shù)不變，只改變定子電壓U1的大小，可得改變定子電壓的人為機械特性。討論電壓在額定值以下范圍調(diào)節(jié)的人為特性（為什么？）26第26頁，共48頁。當電網(wǎng)電壓下降15％時，問感應電機能否正常運行？Tmax∝U12，但sm與U1無關(guān)；從產(chǎn)品目錄查出該異步電動機的數(shù)據(jù)PN、nN、Km應最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)kT（1.當轉(zhuǎn)子電阻r2再增大時，起動轉(zhuǎn)矩Tst反而減小。感應電動機的穩(wěn)定運行區(qū)域：從同步點到最大電磁轉(zhuǎn)矩一段。T＝f（s）→n＝f（T）認為，一般異步電動機的，在任何s值時都有：，而效率特性：η＝f(P2)感應電動機的

轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性在該點處：s=1，n=0，T=Tst，I=Ist。從產(chǎn)品目錄查出該異步電動機的數(shù)據(jù)PN、nN、Km應U1↘15％→U1＝85％UN認為，一般異步電動機的，在任何s值時都有：，而認為，一般異步電動機的，在任何s值時都有：，而異步電動機的人為機械特性是指人為改變電動機的電氣參數(shù)而得到的機械特性。感應電機機械特性Tm∝U12；Tst∝U12；n1和sm與電壓無關(guān)27第27頁，共48頁。感應電機機械特性（2）定子回路串入對稱電阻的人為機械特性當定子電阻r1增大時，同步轉(zhuǎn)速n1不變，但臨界轉(zhuǎn)矩Tm、臨界轉(zhuǎn)差率sm、起動轉(zhuǎn)矩Tst都變小28第28頁，共48頁。感應電機機械特性29第29頁，共48頁。感應電機機械特性定子回路串入對稱電抗的人為機械特性如果定子回路串入對稱的電抗，同步轉(zhuǎn)速n1仍不變，但臨界轉(zhuǎn)矩Tm、臨界轉(zhuǎn)差率sm、起動轉(zhuǎn)矩Tst也都變小。兩種接線可實際應用于鼠籠式異步電動機的起動，以限制起動電流。30第30頁，共48頁。感應電機機械特性31第31頁，共48頁。感應電機機械特性（3）轉(zhuǎn)子回路串入對稱電阻的人為機械特性32第32頁，共48頁。感應電機機械特性分析當轉(zhuǎn)子電阻r2增大時，同步轉(zhuǎn)速n1和臨界轉(zhuǎn)矩Tm不變，但臨界轉(zhuǎn)差率sm變大，起動轉(zhuǎn)矩Tst隨轉(zhuǎn)子電阻r2增大而增大，直至Tst=Tm當轉(zhuǎn)子電阻r2再增大時，起動轉(zhuǎn)矩Tst反而減小。轉(zhuǎn)子串入對稱三相電阻的方法應用于繞線式異步電動機的起動和調(diào)速。33第33頁，共48頁。感應電動機的

轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性Tes01smU1U’1U”1U1>U’1>U’’1R”2>R’2>R2R2TmaxR’2R”2Tmax∝U12sm∝R2重點0Tes134第34頁，共48頁。感應電動機的起動轉(zhuǎn)矩繞線型轉(zhuǎn)子35第35頁，共48頁。電磁轉(zhuǎn)矩的幾種計算公式簡化定義基本參數(shù)36第36頁，共48頁。不穩(wěn)定運行區(qū)穩(wěn)定運行區(qū)感應電動機的機械特性根據(jù)：n＝n1（1-s）T＝f（s）→n＝f（T）TenOnsTeTL穩(wěn)定運行條件：感應電動機的穩(wěn)定運行區(qū)域：從同步點到最大電磁轉(zhuǎn)矩一段。37第37頁，共48頁。機械特性38第38頁，共48頁。感應電動機的工作特性前提條件U1＝U1N，f1＝fN工作特性轉(zhuǎn)速特性：n＝f(P2)定子電流特性：I1＝f(P2)功率因數(shù)特性：cosφ1＝f(P2)電磁轉(zhuǎn)矩特性：T＝f(P2)效率特性：η＝f(P2)P2On＝f(P2)I1＝f(P2)I10cosφ1＝f(P2)T＝f(P2)T0η＝f(P2)39第39頁，共48頁。感應電動機工作特性的求取直接負載法：利于負載實驗，計算工作特性，適用于中小容量的感應電動機；參數(shù)計算法：在電動機參數(shù)已知的情況下，利用等效電路，通過迭代方法，計算工作特性和運行數(shù)據(jù)。40第40頁，共48頁。感應電動機的主要性能指標額定效率ηN（75%～95%）額定功率因數(shù)cosφN（0.75～0.92）最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)kT（1.6～3.0）起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)kst（1.6～3.0）起動電流倍數(shù)i*st（5.0～7.0）41第41頁，共48頁。分析題一臺感應電動機，過載能力kT=1.6。當電網(wǎng)電壓下降15％時，問感應電機能否正常運行？U1↘15％→U1＝85％UNT2≈T∝U12Tmax＝kTTN可正常運行42第42頁，共48頁。例題1一繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)為：PN=330kW，U1N=6000V