电机学三相异步电动机的机械特性及

第四章三相异步电动机的机械特性及各种运行状态 第一节机械特性的三种表达式第二节固有机械特性和人为机械特性第三节各种运行状态 第一节机械特性的三种表达式 机械特性 转速与转矩的关系 物理表达式参数表达式实用表达式 一 物理表达式 将曲线与曲线相乘 再乘以转矩常数等就可得到曲线 0 二 参数表达式 为反映电机参数与电磁转矩的关系 从电机的等值电路图及电磁转矩的公式推导参数表达式 这样可绘制机械特性曲线 曲线形式与物理表达式绘制的一样 是s的二次曲线 0 1 0 临界转差率和最大转矩公式 特点 1 当各参数及电源频率不变时 临界转差率与定子相电压无关 而 2 当及不变时 临界转差率和最大电磁转矩近似反比于 3 最大电磁转矩与转子电阻无关 临界转差率与转子电阻成正比 当转子回路串入电阻使临界转差等于1时 启动转矩最大 并可求出转子外串的电阻值 过载倍数 电机短时过载的极限 4 起动转矩 当S 1时的电磁转矩 起动转矩倍数 时 电机才能起动 三 实用表达式 一般电机产品目录中 有些参数没有 用参数表达式不方便 因此将T的参数表达式除以Tm参数表达式 并代入Sm值 有 已知KT TN和nN 可求出Tm sN sm 这样实用表达式中只有两个未知数 可绘制机械特性 当忽略定子电阻时 第二节固有机械特性与人为机械特性 固有机械特性人为机械特性 一 固有机械特性 在额定电压和额定频率下 按规定的接线方法 定转子不串电阻时的机械特性 1 起动点 n 0 s 1 T Tst Ist2 额定工作点 n nN s sN T TN IN3 同步转速点 n n0 s 0 T 0 I 04 最大转矩点 s sm T Tm5 回馈制动最大转矩点 s sm T Tm 0 电车下坡 二 人为机械特性 据参数表达式知 T与一定转速下的定子电压 电源频率 极对数p 电机定转子参数有关 人为地改变某些参数可以获得人为机械特性 1 降低电源电压 最大转矩和起动转矩与电源电压的平方成正比 临界转差和理想空载转速不变化 注意 若电源电压因为某种原因降低 负载为额定 电动机将不能长期运行 2 转子电路内串联对称电阻 绕线式转子用 理想空载转速和最大转矩不变 起动转矩增大 直到等于最大转矩后又减小 临界转差率随电阻增大而增大 3 定子电路串联对称电抗 理想空载转速不变 最大转矩 起动转矩 临界转差随电抗的增大而减小 4 定子串对称电阻 理想空载转速不变 最大转矩 起动转矩和临界转差随电阻的增大而减小 曲线与串电抗的相似 5 转子接入并联阻抗 改善起动性能 限制起动电流 保证电机平滑加速 起动时 由电阻决定电流和转矩 起动结束后 电阻被短接 固有 人为 第三节三相异步电动机的各种运转状态 运行状态 电动 T与n同方向 原来 发电 T与n反方向 电磁制动 T与n反方向 运行状态 电动 T与n同方向 现在 制动 T与n反方向 制动 回馈制动反接制动能耗制动 电动和制动运转状态一 电动运转状态 机械特性在一 三象限 转矩与转速同向 二 制动运转状态 转矩与转速反向 机械和电气制动两种 要求 足够大的制动转矩 且制动电流不宜过大 制动的平滑性好 可靠性高 经济性好 时间短 一 回馈制动 位能性负载使转速大于理想空载转速 转子感应电势反向 转子电流有功分量也改变方向 无功分量方向不变 所以转矩也就改变了方向 制动运行时 轴上输入机械功率 特性在第二象限 0 电车下坡 特点 1 属于稳定制动 2 制动时转子回路不串电阻 以免转速过高 因串电阻越大 稳定转速越高 3 当电机由少极对数换成多极对数时也有可能发生回馈制动 4 定子接在电网上 从电网吸取无功功率以建立磁场 5 若为异步发电机 定子三相应接上成星形或三角形的三组电容器 以供给无功功率 二 反接制动 1 转速反向 正接反转 电动机起动时带重负载 负载作用使电机在反向起动转矩方向上加速 特性在第四象限 分析 属于稳定制动 转子回路可串电阻 轴上输入机械功率 定子吸收电功率传给转子 这两部分功率均消耗于转子回路总电阻中 正接反转 0 2 定子两相反接 反接正转 电机本来运行在电动状态 突将定子两相反接 定子电流相序改变 磁场旋转方向改变 从而得到理想空载转速与原转速方向相反的机械特性 工作点也改变 电动机的转矩为负 电机在负载转矩与反向电磁转矩的共同作用下很快停车 特性为第二象限的BC段 反接正转 A D B C 三 能耗制动 电机在电动状态下运行 突将三相交流电断开 同时在定子两相间通入直流电流 在定子内形成固定磁场 转子由于惯性仍旋转 切割磁场感应电势和电流 据左手定则 可确定转矩的方向与转速的方向相反 特性在第二象限 能耗制动 1 2 3 直流励磁增大 特性曲线如何变化 同一电动机在相同电枢电阻时各种运行状态 正向电动 正接反转 能耗 降压回馈 反接正转 反向电动 位能回馈 能耗 例1 一台他励直流电动机数据 1 电机拖动位能负载 在固有特性上作回馈制动下放 当时 求电动机反向下放速度 2 电动机带动位能负载 作反接制动下放 当时 求串接在电枢回路的电阻值 电网输入功率 电机轴上输入的电磁功率 电枢回路电阻消耗功率 3 电动机带位能负载从作能耗制动 若将其最大制动电流限制在100安 计算在电枢回路应串的电阻值 例2