三相异步电动机的机械特性及各种运转状态

第九章三相异步电动机的机械特性及各种运转状态,第一节三相异步电动机机械特性的三种表达式,主要研究三相异步电动机的机械特性及在各种运转状态下机械特性的计算介绍机械特性三种表达式的建立介绍固有机械特性与人为机械特性的分析及绘制方法分析三相异步电动机各种运转状态的物理概念实用条件及其四象限的固有机械特性与人为机械特性异步电动机参数的工程计算方法,一.异步电动机机械特性的物理表达式1.异步电动机电磁转矩表达式:,2.转矩常数表达式:,3.转子电流表达式:,4.转子电路功率因数表达式:,可以看出:,转差与电流、功率因数的关系及异步电动机机械特性(图9-1),1.电流与转差关系(图9-1),I2最初与s成正比地增加，s较大时，I2增加逐步减缓,2.功率因数与转差关系(图9-1),s=0，cosj2=1随着n的逐步下降，s增加，cosj2将逐步下降,3.合成曲线,两条曲线相乘，并乘以常数CTJm,即得n=f(T)的曲线，称为异步电动机的机械特性。,反映了不同转速时T与m及转子电流的有功分量I2cosj2间的关系在物理上，这三个量的方向遵循左手定则,二.异步电动机机械特性的参数表达式,采用参数表达式可直接建立异步电动机工作时转矩和转速关系并进行定量分析,由异步电动机的近似等效电路:,1.异步电动机的机械特性参数表达式,2.异步电动机的机械特性,因为异步电动机机械特性为二次方程式，所以在某一转差率sm时，转矩有一最大值Tm，该值称为异步电动机的最大转矩求出生产Tm时的转差sm,3.对应异步电动机的最大转矩Tm为,正号对应于电动机状态，而负号则适用于发电机状态考虑R11，P2为负值，即电动机由轴上输入机械功率转子电路的损耗为,DP2数值上等于PT与P2之和，所以反接制动时能量损耗极大3)用途可以用于稳定下放位能性负载,1)定子两相倒相的反接制动电路图和机械特性,(三)能耗制动状态,异步电动机定子两相倒相的反接制动及其机械特性（图10-17）,2)用途可以用于迅速停车或反向优点：制动效果强,n0与原转速方向相反（即对应于n0）所以转差率:,缺点：能量损耗大，制动准确度差,1.方法由于定子两相绕组内通入直流电流，在定子内形成一固定磁场当转子旋转时，其导体即切割此磁场，在转子中产生感应电动势及转子电流.根据左手定则，可以确定出转矩的方向与电动机的转速方向相反，电动机产生的转矩为制动转矩,2.电路图3.原理4.机械特性,异步电动机能耗制动及其机械特性（图10-18）,对能耗制动机械特性的定性解释（图10-18c）,第四节计算异步电动机的参数,1.异步电动机的产品目录中可以查到的技术数据如下：额定电压PN(kW)额定定子线电压U1N(V)额定定子线电流I1N(A)额定转速nN(r/min)额定效率N（%）定子额定功率因素cosj1N过载倍数KT(KT=Tm/TN),飞轮距GD2对于绕线转子异步电动机（转子必接Y型），另提供数据:a)转子额定线电压U2N(V)b)转子额定线电流I2N(A)对于笼型异步电动机还提供数据:a)起动转距倍数Kstb)起动电流倍数KI,在以上数据基础上，可以,2.用工程计算法计算异步电动机参数：1)额定转距,2)最大转距Tm,3)绕线转子每相绕组电阻R2,或,4）电压比kY联结法：,5）转子绕组每相电阻折算值R2,D联结法:,D联结法,7)临界转差率,8）总阻抗X(X=X1+X2),9)定子电抗X1及转子电抗的折算值X2,10)转子每相电阻折算值R2也可用下式求得,6）定子绕组每相电阻,Y联结法：,因此：,其中：,11)空载电流I0由（图10-30）可以看出,这样，我们就可以求得：,12)励磁电抗X0定子Y联结法:,定子D联结法:,例10-1某绕线转子异步电动机的技术数据为：,试用工程法计算异步电动机机的下列参数：,解：应用本节所列公式，计算电动机参数如下,（1）,（2）,（3）,（4）,（5）,（6）,（7）,（8）,（9）,（10）,（11）,（12）,（13）,（14）,（15）,（16）,以例题说明：例10-2某绕线转子异步电动机的技术数据为：,第五节绕线转子异步电动机调速及制动电阻的计算,（1）当负载转矩，要求转速时，转子每相应串多大电阻（工作点如图10-31中的B点所示）？,（2）从电动状态（图10-31的A点）时换接到反接制动状态，如果要求开始的制动转矩等于-1.5TN（图10-31的C点），则转子每相应串接多大电阻？,（3）如果该电动机带位能负载，负载转矩，要求稳定的下放转速，求转子每相的串接电阻值。,解：,额定静差率：,转子的电阻：,（1）对于固有特性，则有,1）对于人为特性。当时，其临界转差率，代入人为特性的实用表达式，得化简求的方程式，得：,将代入（10-90）,取将,由式（10-16）可见，当R1；X1，及不变时,因而，得,2）（另一种方法）考虑异步电动机的机械特性为直线时。对于固有特性，由式（10-32），得,对于人为特性，由式（10-31）中，临界转差率为,将点,与前面结果差不多吧,串入的电阻为,（2）1）方法1。在反接的机械特性下(我们可以在负的方向下建立新的方程表示）,取,取,新的方程表示,则,则,方法2。考虑机械特性为直线(我们可以在负的方向下建立新的方程表示）,可见，与1）取时结果相近,（3）1）方法1。,将代入（10-90）,取,则,取,时不能稳定运行，不妨算一下仅串入0.01欧姆的电阻，,2）方法2。考虑机械特性为直线,可见，与1）取时结果相近,例10-3某绕线转子异步电动机的技术数据同例10-2,设从A点换接到能耗制动状态的运行点E，