《電機技術(shù)》2.2.4 異步電動機的機械特性任務(wù)手冊

三相異步電動機的機械特性【任務(wù)要求】知識點技能點轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性的三種表達式；起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩；掌握固有機械特性的特點；掌握人為機械特性的特點；能夠根據(jù)實際情況分析和應(yīng)用轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性的三種表達式；起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩的分析和計算；固有機械特性的分析與應(yīng)用；人為機械特性的分析與應(yīng)用；重點難點固有機械特性固有機械特性【任務(wù)清單】三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性任務(wù)1：轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性的物理表達式轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性：轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性反映了轉(zhuǎn)差率和電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，其數(shù)學(xué)表達式有三種表達方式。物理表達式：物理表達式用于定性分析異步電機在各運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的物理過程。，為異步機的轉(zhuǎn)矩系數(shù)。任務(wù)2：轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性的參數(shù)表達式參數(shù)表達式可以直觀地表示出電磁轉(zhuǎn)矩形成的物理概念。當(dāng)時，可以推導(dǎo)出的臨界轉(zhuǎn)差率和最大轉(zhuǎn)矩公式：異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與定子每相電壓的平方成正比；若不考慮、及參數(shù)變化時，電磁轉(zhuǎn)矩僅與轉(zhuǎn)差率s、或轉(zhuǎn)速n有關(guān)。任務(wù)3：起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩Tm是異步電動機可能產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩。若TL>Tm，電動機停轉(zhuǎn)。為保證電動機不會因短時過載而停轉(zhuǎn)，電動機需有一定過載倍數(shù)KT：一般異步電動機的KT=1.8~3.0，對于起重冶金機械用的電動機，KT可達3.5。Tst是異步機接至電源開始起動時的起動轉(zhuǎn)矩（s＝1，n＝0）：起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)（電動機的起動能力）：任務(wù)4：轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性的實用表達式利用產(chǎn)品目錄可以估算Tm、sm和TM三相異步電動機轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性的三種表達式，其應(yīng)用的場合各有不同。物理表達式適用于對電動機的運行作定性分析；實用表達式適用于電動機機械特性的工程計算；參數(shù)表達式適用于分析電機各參數(shù)變化對電動機運行特性的影響。三相異步電動機的機械特性任務(wù)1：固有機械特性固有機械特性：指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械特性，在固有特性曲線上有四個特殊的點。（1）起動點A起動轉(zhuǎn)矩：A、起動轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比；B、起動轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子回路電阻有關(guān)，轉(zhuǎn)子回路串入適當(dāng)電阻可以增大起動轉(zhuǎn)矩。繞線式異步電動機可以通過轉(zhuǎn)子回路串入電阻的方法來增大起動轉(zhuǎn)矩，改善起動性能。起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：，電動機起動的條件是。（2）最大轉(zhuǎn)矩點B通常＜＜,不計，有最大電磁轉(zhuǎn)矩與臨界轉(zhuǎn)差率：A、當(dāng)電動機各參數(shù)與電源頻率不變時，與成正比；則與無關(guān)；B、當(dāng)電源頻率及電壓不變時，和近似地與成反比；C、當(dāng)電源頻率及電壓與電動機其他各參數(shù)不變時，與成正比，則與r2′無關(guān)。由于該特點，對繞線型異步電動機，當(dāng)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻時，可使增大，但不變。也就是說，選擇不同的轉(zhuǎn)子電阻值，可以在某一特定的轉(zhuǎn)速時使電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為最大，這一性質(zhì)對于繞線型異步電動機具有特別重要的意義。過載系數(shù)，一般異步電動機的過載倍數(shù)=1.6～2.2，對于起重冶金用的異步電動機，其值可達3.5。（3）額定運行點C異步電動機帶額定負載運行,,,=0.01～0.06，。若忽略空載轉(zhuǎn)矩，即為額定輸出轉(zhuǎn)矩。其中單位為KW,的單位是r/min。（4）理想空載運行點D（D）點是電動機的理想空載點，其特點是n=，s=0，電磁轉(zhuǎn)矩=0，轉(zhuǎn)子電流，定子電流。顯然，此時的電動機不進行機電能量轉(zhuǎn)換，如果沒有外界轉(zhuǎn)矩的作用，異步電動機本身不可能達到同步轉(zhuǎn)速點。任務(wù)2：人為機械特性（1）降低定子端電壓：機械特性線性段斜率變大，特性變軟。電動機的起動轉(zhuǎn)矩Tst和最大轉(zhuǎn)矩Tm都與U12成正比，因此定子電壓降低時，最大轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩成二次方地降低，但臨界轉(zhuǎn)差率sm不變。當(dāng)電動機在某一負載下運行時，若降低電壓，則電、動機轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)子電流將因此而增大，從而引起定子電流的增大。若電動機電流超過額定值時，則電動機最終溫升將超過容許值，導(dǎo)致電動機壽命縮短，甚至使電動機燒壞。如果電壓降低過多，致使最大轉(zhuǎn)矩Tm小于負載轉(zhuǎn)矩TL，則會發(fā)生電動機停轉(zhuǎn)事故。（2）轉(zhuǎn)子回路串電阻：只適用于繞線式異步電動機，在一定范圍內(nèi)增加電阻，可以增加Tst。當(dāng)sm=1時Tst=Tm，若再增加電阻，Tst則減小。繞線型異步電動機轉(zhuǎn)子電路串電阻，可以改變轉(zhuǎn)速而應(yīng)用于調(diào)速，也可以改變起動轉(zhuǎn)矩應(yīng)用于改善異步電動機的起動性能，還可以提高功率因數(shù)。（3）定子回路串電阻或電抗：一般用于鼠籠型異步電動機的降壓起動，用來限制起動電流。定子電路串電阻或電抗后，同步轉(zhuǎn)速n1不變，最大轉(zhuǎn)矩Tm和臨界轉(zhuǎn)差率sm都隨電阻R或電抗X的增大而減小?！救蝿?wù)拓展】請認真思考并回答下列問題（三相異步電動機的機械特性）某三相異步電動機，PN=50kW，nN=720r/min，f=50Hz，KT=2.6，試?yán)L出電動機的固有機械特性曲線。2、漏抗大小對感應(yīng)電動機的起動電流、起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)等有何影響？3、一Y225M-4型三相異步電動機，定子繞組△聯(lián)結(jié)，P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，ηN=92.3%，cosφN=0.88，Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：1)額定電流IN2)額定轉(zhuǎn)差率sN3)額定轉(zhuǎn)矩TN、最大轉(zhuǎn)矩Tmax、和起動轉(zhuǎn)矩TN。4、有一臺四極異步電動機，額定輸出功率為28kＷ，額定轉(zhuǎn)速為1370轉(zhuǎn)/分，過載系數(shù)λ＝2.0，求異步電動機的：①額定轉(zhuǎn)矩②最大轉(zhuǎn)矩③額定轉(zhuǎn)差率。5、三相異步電動機技術(shù)數(shù)據(jù)如下：電壓220/380Ｖ，接法△/Ｙ，功率0.6kＷ，電流2.0／1.4Ａ，功率因數(shù)0.86，轉(zhuǎn)速2870轉(zhuǎn)／分，電源頻率為50Ｈz。求:(1)電源輸入功率，(2)額定轉(zhuǎn)矩。(3)轉(zhuǎn)差率，(4)額定效率。6、一臺三相異步電動機，其銘牌數(shù)據(jù)如下:型號Ｙ180Ｌ－6，50Ｈz，15kＷ，380Ｖ，31.4Ａ，970r/min，cosφ＝0.88，當(dāng)電源線電壓為380Ｖ時，問：(1)電動機滿載運行時的轉(zhuǎn)差率；(2)電動機的額定轉(zhuǎn)矩；(3)電動機滿載運行時的輸入電功率；(4)電動機滿載運行時的效率。答案請參考本節(jié)課件！請認真思考并回答下列問題（三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性）繞線型感應(yīng)電動機，若⑴轉(zhuǎn)子電阻增加；⑵漏電抗增大；⑶電源電壓不變，但頻率由50Hz變?yōu)?0Hz；試問這三種情況下最大轉(zhuǎn)矩，起動轉(zhuǎn)矩，起動電流會有什么變化？2、一臺籠型感應(yīng)電動機，原來轉(zhuǎn)子是插銅條的，后因損壞改為鑄鋁的。如輸出同樣轉(zhuǎn)矩，電動機運行性能有什么變化？3、感應(yīng)電動機帶負載運行，若電源電壓下降過多，會產(chǎn)生什么嚴(yán)重后果？如果電源電壓下降20%，對最大轉(zhuǎn)矩、起動轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)子電流、氣隙磁通、轉(zhuǎn)差率有何影響（設(shè)負載轉(zhuǎn)矩不變）？4、極數(shù)為８的三相異步電動機，電源頻率ｆ1＝50Hz，額定轉(zhuǎn)差率sN＝0.04，ＰN＝10kW，求：額定轉(zhuǎn)速和額定電磁轉(zhuǎn)矩。5、一臺三相異步電動機，ＰN=4.5kＷ，ｎN=950r/min，η=84.5％，cos