電動機(jī)的機(jī)械特性演示文稿

電動機(jī)的機(jī)械特性演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有33頁\編輯于星期日5.1三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性一、物理表達(dá)式5.1.1三相異步電動機(jī)機(jī)械特性的三種表達(dá)式二、參數(shù)表達(dá)式

三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性是指電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率之間存在一定的關(guān)系，所以異步電動機(jī)的機(jī)械特性通常用表示。表明：三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由主磁通與轉(zhuǎn)子電流的有功分量相互作用產(chǎn)生的。

說明：電磁轉(zhuǎn)矩與電源參數(shù)（Ｕ1、f1）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（R、X、m、p）和運(yùn)行參數(shù)（s）有關(guān)?，F(xiàn)在是2頁\一共有33頁\編輯于星期日

三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性曲線現(xiàn)在是3頁\一共有33頁\編輯于星期日在特性曲線上有兩個最大轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為臨界轉(zhuǎn)差率，可令求得:

最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比稱為過載能力:2、越大，越大；與無關(guān)。1、與成正比；與無關(guān)。3、和都近似與漏抗成反比現(xiàn)在是4頁\一共有33頁\編輯于星期日在特性曲線上還有一個起動轉(zhuǎn)矩，即時的轉(zhuǎn)矩:

結(jié)論：當(dāng)其它參數(shù)一定時1、起動轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方成正比；2、頻率越高，起動轉(zhuǎn)矩越?。宦┛乖酱?，起動轉(zhuǎn)矩越??；3、繞線式電動機(jī)，轉(zhuǎn)子回路電阻越大，起動轉(zhuǎn)矩先增后減。4、起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)現(xiàn)在是5頁\一共有33頁\編輯于星期日三、實(shí)用表達(dá)式工程上常根據(jù)電機(jī)的額定功率、額定轉(zhuǎn)速、過載能力來求出實(shí)用表達(dá)式。方法是：將Tm和sm代入即可得到機(jī)械特性方程式。利用電磁轉(zhuǎn)矩除以最大電磁轉(zhuǎn)矩可得電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用表達(dá)式：現(xiàn)在是6頁\一共有33頁\編輯于星期日三相異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性一、固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性是指電動機(jī)在額定電壓和額定頻率下，按規(guī)定的接線，定、轉(zhuǎn)子電路不外接阻抗時的機(jī)械特性。sn0nNsNnmsm10TNTstTmTem幾個特殊點(diǎn)：ABCD1.起動點(diǎn)A:2.最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)B:3.額定運(yùn)行點(diǎn)C4.同步運(yùn)行點(diǎn)D現(xiàn)在是7頁\一共有33頁\編輯于星期日二、人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性是指人為改變電源參數(shù)或電動機(jī)參數(shù)而得到的機(jī)械特性。1.降壓時的人為機(jī)械特性snsm10TLUN0TstTmTemn10.8UN0.64Tst0.64Tm

下降后,和均下降,但不變,和減少。

如果電機(jī)在定額負(fù)載下運(yùn)行,下降后,下降,增大,轉(zhuǎn)子電流因增大而增大,導(dǎo)致電機(jī)過載。長期欠壓過載運(yùn)行將使電機(jī)過熱，減少使用壽命。現(xiàn)在是8頁\一共有33頁\編輯于星期日2.轉(zhuǎn)子回路串對稱電阻時的人為機(jī)械特性串電阻后,、不變，增大。在一定范圍內(nèi)增加電阻，可以增加。當(dāng)時，若再增加電阻，減小。串電阻后，機(jī)械特性線性段斜率變大，特性變軟。

除了上述特性外，還有改變電源頻率、極對數(shù)等人為機(jī)械特性。10TstTmTems

n0n1smR2TstsmR2+Rs現(xiàn)在是9頁\一共有33頁\編輯于星期日5.2三相異步電動機(jī)的起動

起動指電動機(jī)接通電源后由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過程.對電動機(jī)的起動性能要求二：起動電流小,起動轉(zhuǎn)矩不大。1.起動電流大的原因

起動時,,轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢大,使轉(zhuǎn)子電流大,根據(jù)磁動勢平衡關(guān)系,定子電流必然增大.2.起動轉(zhuǎn)矩不大的原因從下述公式分析

起動時,,遠(yuǎn)大于運(yùn)行時的,轉(zhuǎn)子漏抗很大,很低,盡管很大,但并不大.

由于起動電流大,定子漏阻抗壓降大,使定子感應(yīng)電動勢減小,對應(yīng)的氣隙磁通減小.由上述兩個原因使得起動轉(zhuǎn)矩不大.現(xiàn)在是10頁\一共有33頁\編輯于星期日三相籠型異步電動機(jī)的起動一、直接起動可以直接起動的條件：起動電流倍數(shù)二、降壓起動適用于正常運(yùn)行時定子繞組為三角形接線的電動機(jī)。起動時Y接；運(yùn)行時△接。起動電流關(guān)系:Y-△降壓起動多用于空載或輕載起動1.Y-△降壓起動起動轉(zhuǎn)矩關(guān)系:現(xiàn)在是11頁\一共有33頁\編輯于星期日2.自耦變壓器降壓起動直接起動時的起動電流：降壓后二次側(cè)起動電流：變壓器一次側(cè)電流：電網(wǎng)提供的起動電流減小倍數(shù)：起動轉(zhuǎn)矩減小的倍數(shù)：自耦變壓器一般有三個分接頭可供選用。現(xiàn)在是12頁\一共有33頁\編輯于星期日三相繞線型異步電動機(jī)的起動一、轉(zhuǎn)子回路串電阻起動

在轉(zhuǎn)子回路中串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮?既能限制起動電流，又能增大起動轉(zhuǎn)矩。

為了有較大的起動轉(zhuǎn)矩、使起動過程平滑，應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路中串入多級對稱電阻，并隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐漸切除起動電阻?，F(xiàn)在是13頁\一共有33頁\編輯于星期日

電動機(jī)由a點(diǎn)開始起動，經(jīng)b→c→d→e→f→g→h，完成起動過程。起動過程現(xiàn)在是14頁\一共有33頁\編輯于星期日二、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動頻敏變阻器是一鐵損很大的三相電抗器。

起動時，S2斷開，轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器,S1閉合，電機(jī)通電開始起動。起動時,,頻敏變阻器鐵損大,反映鐵損耗的等效電阻大,相當(dāng)于轉(zhuǎn)子回路串入一個較大電阻。隨著上升,減小,鐵損減少,等效電阻減小,相當(dāng)于逐漸切除,起動結(jié)束,S2閉合，切除頻敏變阻器，轉(zhuǎn)子電路直接短路。

現(xiàn)在是15頁\一共有33頁\編輯于星期日5.3三相異步電動機(jī)的制動能耗制動實(shí)現(xiàn)：制動時，S1斷開,電機(jī)脫離電網(wǎng)，同時S2閉合,在定子繞組中通入直流勵磁電流。

直流勵磁電流產(chǎn)生一個恒定的磁場，因慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子切割恒定磁場，導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢和電流。感應(yīng)電流與磁場作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為制動性質(zhì)，轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時，感應(yīng)電動勢和電流為零，制動過程結(jié)束。

制動過程中，轉(zhuǎn)子的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芟脑谵D(zhuǎn)子回路電阻上——能耗制動?，F(xiàn)在是16頁\一共有33頁\編輯于星期日nTemA0n1C1B23

對籠型異步電動機(jī),可以增大直流勵磁電流來增大初始制動轉(zhuǎn)矩。

對繞線型異步電動機(jī),可以增大轉(zhuǎn)子回路電阻來增大初始制動轉(zhuǎn)矩。制動電阻大?。含F(xiàn)在是17頁\一共有33頁\編輯于星期日一、電源兩相反接的反接制動反接制動實(shí)現(xiàn)：將電動機(jī)電源兩相反接可實(shí)現(xiàn)反接制動。機(jī)械特性由曲線1變?yōu)榍€2，工作點(diǎn)由A→B→C，n=0,制動過程結(jié)束。繞線式電動機(jī)在定子兩反接同時,可在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)制動電阻來限制制動電流和增大制動轉(zhuǎn)矩

,曲線3?，F(xiàn)在是18頁\一共有33頁\編輯于星期日二、倒拉反轉(zhuǎn)的反接制動條件:適用于繞線式異步電動機(jī)帶位能性負(fù)載情況。實(shí)現(xiàn)：在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)適當(dāng)大電阻RB。電機(jī)工作點(diǎn)由A→B→C，n=0，制動過程開始，電機(jī)反轉(zhuǎn)子，直到D點(diǎn)。在第四象限才是制動狀態(tài)。由于電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，n<0，所以s>1?，F(xiàn)在是19頁\一共有33頁\編輯于星期日反接制動時，s>1，所以有機(jī)械功率為電磁功率為機(jī)械功率為負(fù)，說明電機(jī)從軸上輸入機(jī)械功率；電磁功率為正說明電機(jī)從電源輸入電功率，并軸定子向轉(zhuǎn)子傳遞功率。而表明，軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成電功率后，連同定子傳遞給轉(zhuǎn)子的電磁功率一起消耗在轉(zhuǎn)子回路電阻上，所反接制動的能量損耗較大。現(xiàn)在是20頁\一共有33頁\編輯于星期日回饋制動實(shí)現(xiàn)：電動機(jī)轉(zhuǎn)子在外力作用下，使n>n1.

回饋制動狀態(tài)實(shí)際上就是將軸上的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能并回饋到電網(wǎng)的異步發(fā)電機(jī)狀態(tài)。一、下放重物時的回饋制動

首先將定子兩相反接,定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步速為-n1，特性曲線變?yōu)?。工作點(diǎn)由A到B。經(jīng)過反接制動過程（由B到C）、反向加速過程（C到-n1變化），最后在位能負(fù)載作用下反向加速并超過同步速，直到C點(diǎn)保持穩(wěn)定運(yùn)行。電機(jī)機(jī)械特性曲線1，運(yùn)行于A點(diǎn)?，F(xiàn)在是21頁\一共有33頁\編輯于星期日二、變極或變頻調(diào)速過程中的回饋制動電機(jī)機(jī)械特性曲線1，運(yùn)行于A點(diǎn)。電機(jī)工作點(diǎn)由A變到B，電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)，，電機(jī)處于回饋制動狀態(tài)。當(dāng)電機(jī)采用變極（增加極數(shù)）或變頻（降低頻率）進(jìn)行調(diào)速時，機(jī)械特性變?yōu)?。同步速變?yōu)椤，F(xiàn)在是22頁\一共有33頁\編輯于星期日5.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速由異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式可知，異步電動機(jī)有下列三種基本調(diào)速方法：（1）改變定子極對數(shù)調(diào)速。（2）改變電源頻率調(diào)速。（3）改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速?，F(xiàn)在是23頁\一共有33頁\編輯于星期日變極調(diào)速一、變極原理變極調(diào)速只用于籠型電動機(jī)。以4極變2極為例：U相兩個線圈，順向串聯(lián)，定子繞組產(chǎn)生4極磁場：反向串聯(lián)和反向并聯(lián)，定子繞組產(chǎn)生2極磁場：現(xiàn)在是24頁\一共有33頁\編輯于星期日二、三種常用變極接線方式Y(jié)→反并YY，2p-pY→反串Y，2p-p?→YY，2p-p注意：當(dāng)改變定子繞組接線時，必須同時改變定子繞組的相序現(xiàn)在是25頁\一共有33頁\編輯于星期日三、變極調(diào)速時容許輸出

容許輸出時是指保持電流為額定值條件下，調(diào)速前、后電動機(jī)軸上輸出的功率和轉(zhuǎn)矩。1.Y-YY聯(lián)結(jié)方式Y(jié)-YY后,極數(shù)減少一半,轉(zhuǎn)速增大一倍,即，保持每一繞組電流為,則輸出功率和轉(zhuǎn)矩為

可見，Y-YY聯(lián)結(jié)方式時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速增大一倍，容許輸出功率增大一倍，而容許輸出轉(zhuǎn)矩保持不變，所以這種變極調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，它適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載?，F(xiàn)在是26頁\一共有33頁\編輯于星期日2.?-YY聯(lián)結(jié)方式?-YY后,極數(shù)減少一半,轉(zhuǎn)速增大一倍,即，保持每一繞組電流為,則輸出功率和轉(zhuǎn)矩為

可見，?-YY聯(lián)結(jié)方式時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速增大一倍，容許輸出功率近似不變，而容許輸出轉(zhuǎn)矩近似減少一半，所以這種變極調(diào)速屬于恒功率調(diào)速，它適用于恒功率負(fù)載。同理可以分析，正串Y-反串Y聯(lián)結(jié)方式的變極調(diào)速屬恒功率調(diào)速?，F(xiàn)在是27頁\一共有33頁\編輯于星期日四、變極調(diào)速時的機(jī)械特性1.Y-YY聯(lián)結(jié)方式2.△-YY聯(lián)結(jié)方式

變極調(diào)速時,轉(zhuǎn)速幾乎是成倍變化的,調(diào)速的平滑性較差,但具有較硬的機(jī)械特性,穩(wěn)定性好,可用于恒功率和恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載.現(xiàn)在是28頁\一共有33頁\編輯于星期日變頻調(diào)速一、電壓隨頻率調(diào)節(jié)的規(guī)律

當(dāng)轉(zhuǎn)差率s變化不大時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n基本與電源頻率f1正比，連續(xù)調(diào)節(jié)電源頻率，可以平滑地改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。但是，

頻率改變將影響磁路的飽和程度、勵磁電流、功率因數(shù)、鐵損及過載能力的大小。為了保持變頻率前、后過載能力不變，要求下式成立：現(xiàn)在是29頁\一共有33頁\編輯于星期日1、恒轉(zhuǎn)矩變頻率調(diào)速此條件下變頻調(diào)速，電機(jī)的主磁通和過載能力不變。對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載2、恒功率變頻率調(diào)速此條件下變頻調(diào)速，電機(jī)的過載能力不變，但主磁通發(fā)生變化。對恒功率負(fù)載得現(xiàn)在是30頁\一共有33頁\編輯于星期日二、頻率調(diào)速時電動機(jī)的機(jī)械特性變頻調(diào)速時電動機(jī)的機(jī)械特性可用下列各式表示最大轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩臨界點(diǎn)轉(zhuǎn)速降在基頻以下調(diào)速時,保持,即恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。

在基頻以上調(diào)速時,電壓只能，迫使主磁通與頻率成反比降低，近似為恒功率調(diào)速?，F(xiàn)在是31頁\一共有33頁\編輯于星期日變轉(zhuǎn)差率調(diào)速一、繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)的轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)的轉(zhuǎn)子回