相异步电动机的机械特性及各种运转状态.ppt

1,回顾：三相交流电机的功率和转矩：,三相交流电机从电网吸收的功率：传递到转轴的机械功率为：转轴的实际输出功率为：输出电磁转矩为：转矩平衡方程：,转矩常数,2,补充：三相异步电动机的机械特性及各种运转状态,3,机械特性的三种表达式,直流电力拖动和交流电力拖动的共同问题稳定性机械特性和负载特性的配合机械特性也是指转速与转矩间的关系n=f(T)，包括：固有机械特性和人为机械特性负载转矩特性也是负载转矩与转速间的关系Tz=f(n)，包括：恒转矩负载、恒功率负载、通风机负载机械特性物理表达式参数表达式实用表达式,4,一、物理表达式,机械特性的物理表达式：CT1异步电动机的转矩系数m异步电动机每极磁通转子电流的折算值转子电路的功率因数,显然，,5,由物理表达式绘制异步电动机的机械特性曲线：转子电流公式n=f(I2)I2=0，电机空载，n=ns，随着转子电流增大，转速下降转子电路功率因数公式n=f(cos2)电机起动时刻（s=1，n=0），cos2很小，当在额定负载下运行时（s很小,nN），cos2增大。将上述两条曲线相乘并乘以CT1mn=f(T),表明：电动机的电磁转矩T与气隙磁通m及转子电流有功分量的乘积成正比物理表达式适用于对三相异步电动机进行定性分析,6,二、参数表达式,物理表达式不能直接反映异步电动机转矩与电动机一些参数（如定子相电压U、s、R1、R2、X1、X2）间的关系，因此必须推导出机械特性的参数表达式参数表达式适用于分析参数变化对电动机运行性能的影响,7,因为：,并且：,异步电动机的机械特性参数表达式,8,由参数表达式绘制异步电动机的机械特性曲线：,9,几个重要参数,临界转差率：,最大转矩：,对s求导，令dT/ds=0,其中，正号对应于电动机状态，负号对应于发电机状态,由于,10,临界转差率：,最大转矩：,结论：1）当电动机各参数及电源频率不变时，Tmax与U2成正比，sm则保持不变，与U无关；2）当电源频率及电压不变时，sm与Tmax近似地与X1+X2成反比；3）Tmax与R2之值无关，sm则与R2成正比。,11,异步电动机接到电源开始起动时的电磁转矩（s=1，n=0）对于绕线转子异步电动机，转子电路串联附加电阻，可以改善起动特性,过载倍数,如果负载转矩TzTmax，电动机将会停转为保证电动机不会因为短时过载而停转，电动机必须具有一定的过载倍数KT反映了电动机短时过载的极限,起动转矩,12,对于笼型转子异步电动机，转子电路不能串联附加电阻，此时，Tst与TN的比值称为起动转矩倍数Kst是笼型异步电动机的一个参数，反映了电动机的起动能力。,起动转矩倍数,参数表达式适用于分析T与电动机参数之间的关系。根据参数表达式绘制机械特性，需要知道相关的参数（如R1、R2、X1、X2等）通常情况下，电动机产品目录中没有这些参数，因此需要导出实用表达式,13,三、实用表达式,忽略R1得到实用表达式,Tmax及Sm可根据电动机产品目录中查到的数据进行计算,14,TzTN时，s/smns，s|-ns|后，反向回馈制动状态,ns,31,功率传递方向Pe=3I22（R2+Rf）/s0，转子由定子输入电磁功率P2=Pe(1-s)0，电动机由轴上机械功率P2=Pe-P2消耗在转子电路的总电阻（R2+Rf）上,32,（三）能耗制动状态,实现K1断开，K2闭合，在定子两相绕组内通入直流电流，在定子内形成一固定磁场。制动过程由于惯性，转速仍为n切割磁力线感应电势感应电流电磁力制动转矩在制动转矩和负载转矩共同作用下，转子减速至0能耗制动可以使反抗性负载准确停机，也可以使位能性负载匀速下放,N,S,n,33,能耗制动特性改变转子串联电阻转子内电阻增加而直流励磁电流不变时，产生最大转矩时的转速增加，最大转矩保持不变，如特性曲线1、3所示，特性3对应串联较大电阻。类似于正常工作时，转子电路串电阻的情况。改变定子直流励磁电流转子电路的串联电阻不变而直流励磁电流增加时，临界转差率不变，最大转矩增大，如特性1、2所示，特性2对应较大直流励磁电流。类似于正常工作时改变定子电压的情况。,34,三、运转状态小结,异步电动机运转状态的四象限分析：在正转方向，特性1与1的第二象限为回馈制动特性，第四象限为反接制动特性；在反转方向，特性2与2的第二象限为反接制动特性，而第四象限则为回馈制动特性。能耗制动电路的联结方法有所不同，其机械特性用曲线3与3表示，第二象限部分对应于电动机正转，而第四象限则对应于反转。图中特性1，2及3对应于异步电动机转子有串联电阻时，而1，2及3则对应于没有串联电阻。,正向回馈制动,正向电动,反向电动,倒拉反接制动,反向回馈制动,能耗制动,两相反接制动,35,第五节绕线转子异步电动机调速及制动电阻的计算,计算的目的决定一个适当的电阻Rf，在绕线转子异步电动机调速及制动时串入转子电路，以保证获得运行所需要的调速及制动特性。,36,例10-2某绕线转子异步电动机的铭牌参数如下：,（2）从电动状态（中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（图中C点），则转子每相应该串接多大电阻？,（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r/min，求转子每相的串接电阻值。,37,解,求sN和R2,（1）求RfB,1）采用实用表达式计算RfB：,根据固有特性求sm,s=sx时，T=Tx，临界转差率为,38,取（不合理，舍去）,39,2)采用简