電機(jī)及拖動(dòng)第十章

第10章三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及各種運(yùn)行狀態(tài)10.1三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的三種表達(dá)式

一、物理表達(dá)式二、參數(shù)表達(dá)式臨界轉(zhuǎn)差率最大電磁轉(zhuǎn)矩為：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩定義：過載倍數(shù)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)（對(duì)于籠型異步電動(dòng)機(jī)）三、實(shí)用表達(dá)式由參數(shù)表達(dá)式及最大轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式，有而所以忽略定子電阻實(shí)用表達(dá)式采用實(shí)用表達(dá)式的計(jì)算方法由生產(chǎn)商提供的產(chǎn)品目錄，查得電動(dòng)機(jī)的極數(shù)、額定功率、額定轉(zhuǎn)速及過載倍數(shù)，計(jì)算額定轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩及額定轉(zhuǎn)差率。由額定轉(zhuǎn)矩、額定轉(zhuǎn)差率計(jì)算臨界轉(zhuǎn)差率。由計(jì)算出的最大轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率，可以得到機(jī)械特性。在額定負(fù)載以下運(yùn)行時(shí)，近似機(jī)械特性為10.2三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性與

人為機(jī)械特性

一、固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性是指異步電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓及額定頻率下，定子按規(guī)定的接線方法接線，定子及轉(zhuǎn)子電路中不外接電阻（電抗或電容）時(shí)，轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。在固有機(jī)械特性上，有幾個(gè)反映電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的特殊點(diǎn)。三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性起動(dòng)點(diǎn)A額定工作點(diǎn)B同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)H（理想空載點(diǎn)）最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)P二、人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性是指在人為改變定子外加電壓、電流的頻率、電動(dòng)機(jī)的極數(shù)及定、轉(zhuǎn)子電路的電阻或電抗時(shí)，轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。1.降低定子端電壓時(shí)的人為機(jī)械特性與固有特性相比同步點(diǎn)不變。最大轉(zhuǎn)矩降低，臨界轉(zhuǎn)差率不變。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低。2.繞線式轉(zhuǎn)子電路串對(duì)稱電阻時(shí)的人為機(jī)械特性與固有特性相比同步點(diǎn)不變。最大轉(zhuǎn)矩的大小不變，臨界轉(zhuǎn)差率增大。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨外串電阻的增大而增大；當(dāng)電阻達(dá)到一定數(shù)值后，繼續(xù)增大外串電阻時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩將減小。3.定子電路串聯(lián)對(duì)稱電抗時(shí)的人為機(jī)械特性由定子電路串對(duì)稱電抗時(shí)的人為機(jī)械特性特點(diǎn)與固有特性相比同步點(diǎn)不變。最大轉(zhuǎn)矩降低，臨界轉(zhuǎn)差率減小。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低。當(dāng)不考慮定子電阻時(shí)，則有對(duì)于起動(dòng)電流具有降低的作用4.定子電路串聯(lián)對(duì)稱電阻時(shí)的人為機(jī)械特性由定子電路串對(duì)稱電阻時(shí)的人為機(jī)械特性特點(diǎn)與固有特性相比同步點(diǎn)不變。最大轉(zhuǎn)矩降低，臨界轉(zhuǎn)差率減小。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低。10.3三相異步電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)

一、電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的特點(diǎn)機(jī)械特性位于一、三象限的部分。在第一象限為正向電動(dòng)運(yùn)行，轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速為正值；第三象限為反向電動(dòng)運(yùn)行，轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速為負(fù)值。電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相同，即轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速同方向，為拖動(dòng)性質(zhì)轉(zhuǎn)矩。定子從電源吸取電功率，從轉(zhuǎn)軸上輸出機(jī)械功率（產(chǎn)生正的總機(jī)械功率）。二、制動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)制動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的特點(diǎn)機(jī)械特性位于第二、四象限的部分。在第二象限為正向制動(dòng)，轉(zhuǎn)速為正值，轉(zhuǎn)矩為負(fù)值；在第四象限為反向制動(dòng)，轉(zhuǎn)速為負(fù)值，轉(zhuǎn)矩為正值。電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反，為制動(dòng)性質(zhì)。電動(dòng)機(jī)從軸上吸取機(jī)械功率（產(chǎn)生負(fù)的總機(jī)械功率）。1.回饋制動(dòng)狀態(tài)（異步發(fā)電機(jī)運(yùn)行）1）正向回饋制動(dòng)狀態(tài)特點(diǎn)：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為正值，且大于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率小于零。機(jī)械特性位于第二象限部分當(dāng)，轉(zhuǎn)子電流的有功分量和無功分量為有功分量方向反向，但無功分量方向不變。電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速反向，為制動(dòng)性質(zhì)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于制動(dòng)狀態(tài)。轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生的總機(jī)械功率和輸出功率為即從轉(zhuǎn)軸上輸入機(jī)械功率。輸入功率從電源吸取負(fù)的電功率，即向電源回饋電功率，運(yùn)行于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。2）反向回饋制動(dòng)狀態(tài)特點(diǎn)：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為負(fù)值，且數(shù)值大于反向同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率小于零。原理線路及機(jī)械特性定子對(duì)調(diào)兩相時(shí)第四象限部分穩(wěn)定運(yùn)行于E點(diǎn)時(shí)，有轉(zhuǎn)子電流的有功分量及無功分量為電磁功率為電磁轉(zhuǎn)矩為，與轉(zhuǎn)速方向相反，為制動(dòng)性質(zhì)。相量圖與正向時(shí)相同。定子輸入功率輸出功率即從軸上輸入機(jī)械功率，定子向電源輸出電功率。3）回饋制動(dòng)運(yùn)行時(shí)的機(jī)械特性正向回饋制動(dòng)的機(jī)械特性反向回饋制動(dòng)的機(jī)械特性當(dāng)定子任意兩相對(duì)調(diào)時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場反向，機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式為與正向旋轉(zhuǎn)磁場時(shí)相差一個(gè)負(fù)號(hào)。因此，除轉(zhuǎn)差率外，各個(gè)量均可采用正向電動(dòng)動(dòng)時(shí)的值。機(jī)械特性方程式說明：在反向回饋制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，有所以對(duì)反向轉(zhuǎn)差率，其原點(diǎn)在反向的同步轉(zhuǎn)速處。2.反接制動(dòng)狀態(tài)1）轉(zhuǎn)速反向的反接制動(dòng)（對(duì)于繞線式電動(dòng)機(jī)）特點(diǎn)：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為負(fù)值，轉(zhuǎn)差率大于1。原理電路和機(jī)械特性（位于第四象限部分）機(jī)械特性方程式電磁轉(zhuǎn)矩及功率關(guān)系電磁功率為電磁轉(zhuǎn)矩為，與轉(zhuǎn)速方向相反，為制動(dòng)性質(zhì)?？倷C(jī)械功率輸出功率即從軸上輸入機(jī)械功率，定子從電源吸取電功率。2）定子兩相反接的反接制動(dòng)（任意兩相對(duì)調(diào)）特點(diǎn)：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為正值，轉(zhuǎn)差率大于1。原理電路和機(jī)械特性（位于第二象限部分）機(jī)械特性方程式3.能耗狀態(tài)制動(dòng)能耗制動(dòng)原理原理電路當(dāng)定子兩相通入直流電流時(shí)，在氣隙中產(chǎn)生一個(gè)恒定磁場，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)體切割該磁場，產(chǎn)生制動(dòng)性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩。能耗制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性例：一臺(tái)三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：定、轉(zhuǎn)子繞組均為Y接，試求：（1）采用反接制動(dòng)使的位能性負(fù)載以的速度穩(wěn)定下放重物，應(yīng)在轉(zhuǎn)子中串入的電阻；（2）該機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)，突然將定子兩相對(duì)調(diào)，要求制動(dòng)瞬間的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為，應(yīng)在轉(zhuǎn)子中串入的電阻；（3）采用回饋制動(dòng)，轉(zhuǎn)子回路串入的電阻，使的位能性負(fù)載下放重物時(shí)，穩(wěn)定的下放轉(zhuǎn)速。解：（1）額定轉(zhuǎn)差率為制動(dòng)下放時(shí)則由轉(zhuǎn)速反向的反接制動(dòng)機(jī)械特性得而固有特性的臨界轉(zhuǎn)差率為由臨界轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子電阻成正比，即則轉(zhuǎn)子應(yīng)串入的電阻為（2）定子對(duì)調(diào)瞬間，轉(zhuǎn)速不能突變，即對(duì)調(diào)后的機(jī)械特性應(yīng)通過點(diǎn)和點(diǎn)，對(duì)調(diào)瞬間的轉(zhuǎn)差率為對(duì)應(yīng)的機(jī)械特為由機(jī)械特性方程式即