合肥工业大学顾绳谷《电机及其拖动基础》第十章ppt讲义.ppt

第十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,一、物理表达式,异步机每极磁通,机电系,2,二、参数表达式,机电系,3,由于异步电动机的电磁功率为,分子分母同乘以（1-s），即得,由异步电动机的近似等效电路,得异步电动机的机械特性参数表达式,机电系,4,临界转差率,使，即可求得,最大转矩,由于,起动转矩,起动转矩倍数,机电系,5,三、实用表达式,忽略R1得机械特性的实用表达式,机电系,6,第二节三相异步电动机的固有机械特性与人为机械特性,一、固有机械特性,固有机械特性是指异步电动机工作在额定电压及额定频率下，电动机按规定的接线方法接线，定子及转子电路中不外接电阻（电抗或电容）时所获得的机械特性曲线。,1）起始点A；2）额定工作点B；3）同步转速点H；4）最大转矩点P和P。,机电系,7,二、人为机械特性,机电系,8,（三）定子电路串联对称电抗,定子电路串联对称电抗一般用于笼型异步电动机的降压起动，以限制电动机的起动电流。,机电系,9,（五）转子电路接入并联阻抗,由于转子电路参数可变，如果参数配合恰当，电动机在整个加速过程中产生几乎恒定的转矩，在右图上绘出了这样的人为机械特性。,机电系,10,第三节三相异步电动机的各种运转状态,一、电动运转状态,电动运转状态的特点是电动机转矩的方向与旋转的方向相同。,机电系,11,（）回馈制动状态,当异步电动机由于某种原因（例如位能负载的作用），使其转速高于同步速度时，转子感应电动势反向，转子电流的有功分量也改变了方向，其无功分量的方向则不变。此时异步电动机既回馈电能，又在轴上产生机械制动转矩，即在制动状态下工作。,机电系,12,当时,转子电流的有功分量为,转子电流的无功分量为,机电系,13,如果异步机定子脱离电网，又希望它能发电，则必须在异步机定子三相之间接上连接成三角形或者星形的三组电容器。这时电容器组可供给异步电动机发电所需要的无功功率，即供给建立磁场所需要的励磁电流。,电容器接成三角形时,电容器接成星形时,机电系,14,（二）反接制动状态,1转速反向的反接制动,机电系,15,2定子两相反接的反接制动,为了迅速停车或反向，可将定子两相反接，工作点由A转移到B此时转差率为,在两相反接时，电动机的转矩为T，与负载转矩共同作用下，电动机转速很快下降，这相当于图中机械特性的BC段。,在转速为零的C点，如不切断电源，电动机即反向加速，进入反向的电动状态（对应于特性CD段），加速到D点时，电动机将稳定运转，实现了电动机的逆转过程。,机电系,16,（三）能耗制动状态,当K1断开，电动机脱离电网时，立即将K2接通，则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。当转子由于惯性而仍在旋转时，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，可确定出转矩的方向与转速的方向相反，即为制动转矩。,机电系,17,机电系,18,各个电流之间有下列关系,得机械特性方程式,临界相对转速,机电系,19,三、运转状态小结,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。,机电系,20,机电系,21,转速逐级提升过程为,机电系,22,在空钩下放时也属电动状态。此时不但有空钩重量产生的位能力矩，而且有摩擦力产生的阻力矩，而阻力矩又比位能力矩大，将二者叠加即为电动机轴上的负载转矩。,机电系,23,（二）反接制动状态,（三）回馈制动状态,机电系,24,第四节根据异步电动机的技术数据计算异步电动机的参数,一般异步电动机的产品目录中可以查到一些技术数据，而不给出电动机的定、转子等具体参数，为此必须用工程计算法计算。一般可查到下列技术数据：,1）额定功率（kW）2）额定定子线电压（V）3）额定定子线电流（A）4）额定转速（r/min）5）额定效率6）定子额定功率因数7）过载倍数8）飞轮惯量（）,9）对于绕线转子异步电动机，还给出两个转子数据，即a）转子额定线电动势（V）b）转子额定线电流（A）10）对于笼型异步电动机，没有转子数据，但给出下列两个数据a）起动转矩倍数b）起动电流倍数,机电系,25,此外，还可能给出定子极对数p；定子绕组的接线方式；工作制（或定额）；负载持续率；最高温升（或绝缘材料等级）等。额定频率我国为50Hz，即Hz。,在已知上述数据的基础上，可用工程计算法计算异步电动机参数,解,机电系,26,机电系,27,机电系,28,第五节绕线转子异步电动机调速及制动电阻的计算,计算的方法是按已知条件，利用机械特性（一般是实用表达式）进行，计算时必须注意不同运转状态下方程式中各参量的正负符号等不同特点。,机电系,29,（2）从电动状态（图1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。,解,机电系,30,考虑异步机的机械特性为直线,对于固有特性,对于人为特性,（2）,机电系,31,取,取,考虑机械特性为直线,（3）,机电系,32,取（时不能稳定运转）,考虑机械特性为直线,机电系,33,例10-3,绕线转子异步电动机的铭牌数据同例10-2，设从额定点A换接到能耗制动状态的运行点E（见下图），如果要求制动转矩的开始值等于电动机的额定转矩，求转子每相的串接电阻。能耗制动时的接线如图，定子通入大小为的直流电流，假如电动机的空载电流。假定应考虑电动机磁路的饱和。,解,机电系,34,查图10-21的曲线，当时，,机电系,35,取,考虑能耗制动特性为直线,机电系,36,取,如果能耗制动特性为直线，转子电路不串电阻，则,机电系,37,例10-4,绕线转子异步电动机的技术数据同例10-2。如果使用能耗制动使电动机快速停车，要求保