电工电子课件十八.ppt

1 异步电动机的电磁转矩 5 2异步电动机的电磁转矩和机械转矩 电动机的结构常数 每极下工作主磁通 转子电流 转子电路功率因数 异步电动机的电磁转矩等于转子中各载流导体在旋转磁场作用下 受到电磁力所形成的转矩之总和 上式中各参数 每极下工作主磁通遵循主磁通原理 转子电路的功率因数和转子电流均随转差率的变化而变化 将公式中各量的计算式代入电磁转矩公式 即可得到电磁转矩的另一种表达形式 电磁转矩T正比电源电压U12的平方 反映了电动机的电磁转矩在负载不变情况下 其大小取决于电源电压的高低 但这并不意味电动机的工作电压越高 电动机实际输出的电磁转矩就越大 上式说明 只要电机参数不发生变化 电磁转矩 电动机拖动机械负载运行时 输出机械转矩的大小 实际上决定于来自于电动机轴上负载阻转矩的大小 换言之 当电磁转矩T等于负载阻转矩TL时 电动机就会在某一速度下稳定运行 若T TL 电动机就会加速运行 若T TL 电动机则要减速运行直至停转 异步电动机电磁转矩特性 电磁转矩有三个重要值 分别为 n 0 n n0 根据公式 可得异步机的电磁转矩特性曲线 最大电磁转矩 对应最大电磁转矩的临界转差率 1 额定转矩TN 电动机额定电压下以额定转速nN运 功率单位若为W时 9550改为9 55 行 输出额定机械功率PN时 电机转轴上对应输出的机械转矩为额定电磁转矩TN 最大转矩反映了电动机带最大负载的性能 我们把它与额定转矩的比值称为电动机的过载能力 即 最大电磁转矩 起动电磁转矩 2 最大转矩TM 起动转矩反映了异步机带负载起动时的性能 起动转矩与额定电磁转矩之比称作电动机的起动能力 即 3 起动转矩Tst m通常在1 6 2 0之间 如果负载转矩超过了最大转矩 电动机将停转 st通常在1 4 1 8之间 如果电机的起动转矩Tst小于电动机轴上的负载阻转矩TL时 电动机将无法起动 2 异步电动机的机械特性 机械特性曲线 额定工作点 N Tst 额定转矩 电动机运行在AB段 其电磁转矩可以随负载的变化而自动调整 这种能力称为自适应负载能力 A B C 机械特性曲线可分为稳定运行区AB段和非稳定运行区BC段两部分 电机稳定运行时TL TN 当负载增加时 TL TN动力小于阻力 电机稳定运行状态被破坏 转速n下降 转差率s上升 转子电路感应电动势增加 电流I2增大 定子电流I1随之增大 电磁转矩T增大至T 当T TL 时 电动机转速重新稳定在n 上 此时n n 特性曲线的N点向右移 显然 把转矩特性曲线旋转90 后即可得到机械特性曲线 额定转速 最大电磁转矩 起动电磁转矩 分析 电机稳定运行在TL TN 当负载减少时 TL n 沿特性曲线左移 N N 为什么增加三相异步电动机的负载时 定子电流会随之增加 你会做吗 检验学习结果 复习转速 转矩 一 转速 1 同步转速n0 60f p2 转子转速n1 n0 1 s 二 转矩 电磁转矩T CTU12sR2 R22 sX20 2 1额定转矩TN 9550PN nN2最大转矩Tm当sm R2 X20时 Tm CTU12 2X20 过载能力 m Tm TN3起动转矩Tst当s 1时 T CTU12R2 R22 X202 起动能力Kst Tst TN三 转矩特性 1当U1 T I2 E S n 2当f n s E I2 T I1 机械特性 当TL n s E I2 I1 例题 有两台功率和额定电压都相同的三相异步电动机 一台的额定功率是7 5KW 额定电压380V nN 955r min 另一台电动机nN 1450r min 分别求它们的额定转矩 1 三相异步电动机的起动 或电机容量在10kW以下 并且小于供电变压器容量的20 异步电动机通电后 从静止状态到稳定运行状态的过渡过程称为起动 全压起动也叫做直接起动 其优点 操作简单 缺点 起动电流较大 通常是额定电流的4 7倍 这么大的起动电流将使线路电压下降 严重时影响同一电网上的其它负载正常工作 当电动机满足条件 5 3三相异步电动机的控制 时 电动机可以直接加全压起动 称为全压起动 1 Y 降压起动 如果三相异步电动机不满足直接起动条件 就要采取降压起动的措施 以减小起动电流给电网和设备带来的不利因素 即 电动机起动时定子绕组连成星形 起动后转速升高 当转速基本达到额定值时再切换成三角形连接的起动方法 手柄上打 定子绕组 形运行 手柄下打 定子绕组成Y形起动 优点 起动电流降为全压起动时的1 3 缺点 起动转矩也降为全压起动时的1 3 适用范围 正常运行时定子绕组为三角形连接 且每相绕组都有两个引出端子的电机 三相异步电动机 Y 起动器 闭合电源开关 为电机通电做好准备 例 解 某三相异步电动机 接于线电压 380V的三相电源 已知电机三相定子绕组正常运行为 形接法 额定电流IN 20A 刚起动瞬间电流与额定电流之比是7 求 1 接法时的起动电流Ist 2 若起动时电机改为Y接法 求IstY 1 已知Ist IN 7 可得直接起动时的起动电流为 2 若改为Y形起动 根据前面所讲知识可得 采用Y 起动 显然大大减小了起动电流对电网的影响 2 自耦降压起动 利用三相自耦变压器将电动机在起动过程中的端电压降低 以达到减小起动电流的目的 自耦变压器备有40 60 80 等多种抽头 使用时要根据电动机起动转矩的要求具体选择 运行时上打与电机直通 起动时下打通过自耦变压器降压 优点 缺点 具有不同的抽头 可以根据起动转矩的要求 比较方便的得到不同的电压 设备体积大 成本高 适用范围 适用于容量较大的电动机或不能用Y 降压起动的鼠笼式三相异步电动机 三相自耦变压器 闭合电源开关 为电机通电做好准备 3 绕线式异步电动机的起动 绕线式异步电动机起动时 只要在转子电路中串入适当的起动电阻Rst 就可以达到减小起动电流增大起动转矩的目的 绕线式异步电动机目前用得更多的是在转子回路中接频敏变阻器起动 此变阻器在起动过程中能自动减小阻值 以代替人工切除起动电阻 绕线式异步机价高维护难 绕线式异步电动机起动转矩大的特点 使它广泛应用于要求起动转矩较大的卷扬机 起重机等场合 2 三相异步电动机的调速 1 改变极对数p 实现有级调速 由式可知 异步电动机的调速通过三种形式可实现 三相异步电动机的转速公式 2 改变转差率s 实现无级调速 3 改变电源频率f1 实现无级调速 目前 第三种调速方法发展很快 且调速性能较好 其主要环节是研制变频电源 通常由整流器 逆变器等组成 用人为的方法使电动机的转速从某一数值改变到另一数值的过程称为调速 3 三相异步电动机的制动 电机断电后由于机械惯性总要经过一段时间才能停下来 为了提高生产效率及安全 采用一定的方法让高速运转的电动机迅速停转 就是所谓的制动 三相异步电动机常用的制动方法有以下几种 1 能耗制动 n0 0 当电动机三相定子绕组与交流电源断开后 把直流电通入两相绕组 产生固定不动的磁场n0 电动机由于惯性仍在运转 转子导体切割固定磁场产生感应电流 载流导体在磁场中又会受到与转子惯性方向相反的电磁力作用 由此使电动机迅速停转 能耗制动常用于生产机械中的各种机床制动 n 2 反接制动 把与电源相接的三根火线中的任意两根对调 使旋转磁场改变方向 从而产生制动转矩的方法 在电动机的定子绕组中通入对称三相交流电 电动机顺时针转动 改变通入定子绕组中电流的相序 旋转磁场反向 转子受到与惯性旋转方向相反的电磁力 使电机迅速停转 反接制动适用于中型车床和铣床的主轴制动 n0 3 再生发电制动 起重机快速下放重物 使重物拖动转子出现n n0情况时 电动机处于发电状态 此时在转子导体中感应电流 感应电流的方向与原电流方向相反 因此产生的电磁转矩方向也相反 这种制动称为再生发电制动 n n0 4 三相异步电动机的选择 异步电动机应用很广 选用时应从技术和经济两个方面考虑 以实用 合理 经济和安全为原则 确保电动机安全可靠地运行 1 种类选择 鼠笼式异步机一般用于无特殊调速要求的生产机械 如泵类 通风机 压缩机 金属切削机床等 绕线式异步机适用于需要有较大的起动转矩 且要求在一定范围内进行调速的起重机 卷扬机 电梯等 3 结构选择 电动机根据使用场合可分为开启式 防护式 封闭式及防爆式等 使用时要根据电动机的工作环境选择 以确保电动机能够安全 可靠地运行 2 功率选择 原则上要求电动机的额定功率等于或稍大于生产机械的功率 4 转速选择 综合考虑电动机和机械传动等诸方面因素 原则上应根据生产机械的要求进行选择 何谓起动 如何判断三相异步电动机能否直接起动 你会做吗 三相异步电动机在满载和空载两