异步电机的电力拖动

1、第4章 三相交流异步电动机电力拖动【思考题】4.1 (1)三相笼型异步电动机，在 = fN、U1 =UN的情况下运行。若S - Sm，试问该电 机是工作在过载、满载还是欠载状态？答过载状态。4.1( 2)电动机在短时过载运行时，过载越多，允许过载的时间越短，为什么？答 因为过载越多，电动机的温度升高的越快，因此允许的过载时间就越短。4.1( 3)三相绕线型异步电动机，转子电路串入的电阻越大，是否起动转矩也越大？答不是。当R2： X2时，R2增加，Tst增加；当R2、X2时，R?增加，Tst反而减小。4.1( 4)三相异步电动机在空载和满载起动时，起动电流和起动转矩是否相同？ 答相同。4.2(

2、1)高炉卷扬机在拖动料车沿着倾斜的轨道向炉顶送料时，该生产机械属于反抗性恒转矩负载，还是属于位能性恒转矩负载？还是两者兼有之？ 答两者兼有之。4.2( 2)金属切削机床，往往要求在精加工时，切削量要小，而转速要高；粗加工时，切 削量要大，而转速要低，试问从这一加工的总体要求看，它应该属于哪一种负载？但在每 次加工时，切削量和转速基本上保持不变，这时它应该属于哪一种负载？ 答 从加工的总体要求看，属于恒功率负载，从每次加工看，贝煽于恒转矩负载。4.2 (3)有人认为在三相异步电动机机械特性的MS段运行时，都是不稳定的。这种说法是否正确？答不正确。4.3 (1)星形-三角形起动是降低了定子线电压还

3、是定子相电压？自藕变压器起动呢？答 前者是降低了定子相电压，没有降低线电压；后者是降低了定子线电压，使得相电压 也随之降低。4.3 (2) 380V、星形联结的电动机，能否采用星形-三角形起动？答不能。4.3 (3)笼型和绕线型两种电动机中，哪一种起动性能好？ 答绕线型起动性能好。4.3 (4)笼型异步电动机起动电流很大，而起动转矩为什么不大？答：起动时，|2虽然很大，但s=l、X2s二sx2也很大，cos：2很低，因而由电磁转矩的物理公式可知，Ts1并不是很大。4.3 ( 5)如果在绕线型异步电动机转子电路中串联电抗是否也能起到减小起动电流，增大起 动转矩的作用？答：起动电流和起动转矩都会减

4、小。4.4 (1)静差率：与转差率s有何异同？答 静差率是说明负载变化所引起的转速变化的程度的，转差率S是说明转子与旋转磁场相对运动的大小的。但两者的定义公式相同，因而，静差率相当于在U1、f1、R2和X2 保持不变时，该电动机在满载时的转差率。U14.4 （2）变频调速时，可否在 fi ：. fN时，保持5 =Un，而在时fi fN，保持二常fi数？答：不可以。因为 fi fN时，仍保持Ui =Un，则叮Jm会增加，引起磁路饱和，铁损耗增加，功率因数下降；f1 . fN时，若保持 土二常数，则u1 Un，这也是不允许的。f1E1U14.4（ 3）从理论上讲， ： fN调速时，是保持二常数好，

5、还是保持 一匚二常数好？fifi答：只有保持 旦二常数，才能真正保持 叮窃不变，所以是保持 旦二常数好。fifi4.4（4）笼型异步电动机调速方法中哪种调速方法性能最好，绕线型异步电动机的调速方法中哪种调速方法性能最好？答 笼型异步电动机调速方法中变频调速的性能最好，绕线型异步电动机的调速方法中串级调速的性能最好。4.4（ 5）绕线型异步电动机转子串电阻起动时，随着R2的增大，起动转矩有小增大，而后又会由大变小，那么绕线型异步电动机转子串电阻调速时，是否会出现随着R2的增大，转速由高变低，而后又会由低变高呢？答：不会。4.5（ 1）用能耗制动使系统迅速停机，当转速n = 0时，若不断开电源，电

6、机是否会自行起动？利用反接制动迅速停机，当n =0时，若不断开电源，电机是否会自行起动？答：采用能耗制动，电机不会自行起动；采用反接制动，电机会自行起动。4.5（ 2）绕线型异步电动机拖动位能性恒转矩负载运行，在电动状态下提升重物时，R2增大，n增加还是下降，在转子反向的反接制动状态下下放重物时，R,增大，n增加还是减小？答：提升重物时，R,增大，n下降；下放重物时，R2增加，n增加（指绝对值）。4.5（ 3）反接制动运行和回馈制动运行时，它们的转差率有何区别？答：反接制动时，s 1 ;回馈制动时，s ：0。4.5（ 4）能耗制动、反接制动和回馈制动用来稳定下放重物时，转子电阻R2增加，下放转

7、速是增加还是减小？答：下放转速增加。【练习题解答】4.1.1 某三相异步电动机，Pn =4kW，=750r /min ，珈=720r/min ，、；mt =2.0。求(1)当 s=0.03 时，T = ? (2)当 s=50N m 时，s = 0.149Tn60 Pn_2 二 nN解：(1) s=0.03时 d 4000Nm.53.08Nm2 3.14720Tm - - mTTn =2 53.08N m =106.16N m2Tm2 106.16 K1 ,1 =N m - 41.08N mS0.030.149SMS0.1490.03T =50 N m时S = Sm半(” -1H 0.149(1

8、06016)2 -1 =0.0371.2 倍。解：（1）T -0.8Tn 时二 0.083S =Smt(,)2一1 =0.083 2|4.1.2某三相绕线型异步电动机，nN =980r/min , aMT = 2.2 ,原来T二Tn，现求下述 情况下的转速；（1）T = 0.8Tn ； （ 2）U0.8Un ； （ 3）f1=0.8fN ； （ 4）R2增加至n=(1-s) n0 =(1-0.0156) 1000r / min =984r/min U0.8Un 时由于这时Sm不变，而最大转矩降至0.82倍，即Sm = 0.083Tm =0.8 2.2Tn = 1.408Tn= 0.083 (1

9、.408 - .1.4082 -1) =0.0346n =(1-s)rt = (1-0.0346) 1000r / min=965.4r/min = 0.8 f N 时由于这时Tm不变，而Sm与fl成反比，故= 0.10375 (2.2 - -2.22 -1) =0.025n0 = 0.8 1000r / min =800r / minn =(1-s)n0 =(1-0.025) 800r / min = 780r /minR,增加至1.2时由于这时Tm不变，而Sm与R?成正比，故sM =1.2 0.083 = 0.099617=0.0996 (2.2 -、2.22 -1) =0.024 n =

10、（1-s） = （1-0.024） 1000r / min =976r/min1）额定转6）起动4.1.3下面是电动机产品目录中所列的一台三相笼型异步电动机的数据。试求（ 差率；（2）额定转矩；（3）额定输入功率；（4）最大转矩；（5）起动转矩; 电流。SR功帘V电誰AMS转逵r/min起动电沆起功转矩额定电流si進转”TIE】-4n3S042.S1 47091.5D.S67.（12,02.2Snn0 - nNn1500 14701500-0.0260 Pn2 二 nN60 22 1032 3.141470N m =143N m解：由表中 nN =1470r/min 可知 n0 =1500r/

11、minP = -2k =24kW1N n 0.915Tm = ： mtTn =2.2 143N m=314.6N mTSt = -：stTn = 2.0 143N m = 286N mIst=：scIn =7.0 42.5N -m = 297.5N m4.1.4 某三相异步电动机，Pn =30kW ,入=980r/min , :- mt =2.0, :- st=2.0 , 求：（1）定子线电压U1L二Un时的Tm和Tst ； （ 2） U1l=0.8Un时的Tm和Tst 。解：（1）U1L -Un 时60 Pn2二皿N m=292.5N6030 1032 3.14980Tm = ： mtTn

12、=2.2 292.5N m=643.5N mTST=： stTn =2.0 292.5N m=585N m（2）U1L =0.8Un 时TM =0.82Tn =0.82 643.5N m=411.8N mTST=0.82Tst =0.82 585N m=374.4N m4.1.5某三相异步电动机，PN =15kW，UN = 380V，nN = 2930r / min， N =88.2%，抵=0.88, aSc = 7 , aSt = 2, aMT = 2.2。起动电流不允许超过 150A。若 T_ = 60 N m ,试问能否带此负载：（1）长期运行；（2）短时运行；（3）直接起动？解：T-I

13、P6015 1032 3.142930N m 二 48.9N m由于Tn Tl , Ia V iNt，故可以选用k 0.73的自藕变压器起动。4.3.4 JR71-4型三相绕 线型异 步电动机拖 动一个 恒转矩负 载，已 知PN =20kW ,nN = 1420r / min , U2N =187V , I2N = 68.5A , aMT = 2.3, Tl = 100N m。采用转子电路串电阻起动，求各级起动电阻。解(1)选择起动转矩 T1和切换转矩T2N m = 134.57N m60 PN6020 103 冥2二 nN _2 3.141420Tm =mTTn -2.3 134.57N.m

14、 = 39.5N.mT1 =(0.8: 0.9)Tm =(0.8: 0.9) 309.5N.m = (247.6: 278.55)N.mT2 =(1.1: 1.2)TL =(1.1: 1.2) 100N.m=(110: 120)N.m取Ti =260N.m , T2 = 110N.m。求出起动转矩比 1260T2110-2.36求出起动级数mn0 nNn。1500 -14201500-0.0533lg九 ig-4m= SnT1 = .533 260 =2.64 lg Blg2.36取m=3重新计算1 ,校验T2是否在规定范围之内3 倔57=2.13 0.0533 260丁2 / 二迴“ m =

15、122N m2.13T2基本上在规定范围之内。求出转子绕组每相的电阻R2N 2N3I 2N0.0533 1871.73 68.5J -0.084 1(6)计算各级总电阻巳=：R2=2.13 0.0841=0.179?尺2=傀=2.13 0.179=0.382“3= 22=2.13 0.382=0.8131(7)求出各级起动电阻R =R21-R2= (0.179-0.0841=0.0949鬲2 = R22 - R21= (0.382-0.179 门=0.203 1艮T3 =志 - &2= (0.813-0.382)=0.4314.3.5某三相绕线型异步电动机，PN =7. &W ,入=950r/

16、min , 6n =255V ,I2N =18A , aMT =1.8, T_ =28N m。想要采用转子电路串二级电阻起动，求各级起动电阻。解：选择T；Tn60 Pn2二珀旦4n2 3.14950m = 75.43N mT - mTTn =1.8 75.43N.m = 135.77N .mR =(0.8: 0.9)Tm =(0.8: 0.9) 135.77N.m = (108.62: 122.19)N.m 取T =115N.m求出1Sn =1000 -9501000= 0.05n0 nNn75.430.05 115= 3.62T1 _ 1153.62N.m 二 31.75N.mT231.75

17、T 28=1.13T2在规定的范围之内。求出&0.05 2551.73 18求出各级总电阻鳥=0.409R,- R2=3.62 0.409=1.482屯=一：R2i=3.62 1.482门=5.365 1求出各级起动电阻Rstj 二R21R2= (1.482-0.409=1.073 鬲2 二 R22 -R2产(5.365-1.482)门=3.883fN =50Hz，拖动T_ =Tn转矩负载运行。求:(1) = 0.8 fN , U 勺=0.8U N 时的转速;4.4.1 型三相笼型异步电动机，PN = 30kW， nN 二 2950r / min， aMT 二 2.2，(2)耗=1.2fN,

18、U1 =UN 时的转速。解: Sn-30002950 0167n03000360 FN6030 10 rTnnN m = 97.16N m2 二 nNN c2 3.142950TmmtTn =2.2 97.16N m = 213.75N ms =5nSm =TmTn一.0空0.06952.2- ；2.22 -1 f1 =0.8fN , U0.8Un 时 在忽略乙，即认为 5 =旦二常数情况下，Tm不变，而Sm与成反比，故f1f1Tm 二 Tm =213.75N m10.8fNSm0.06950.8= 0.0869(,)2 -1 = 0.0869 (2.2 -2.22 一1) = 0.0209n

19、0 =n0 =0.8 3000r / min =2400r/minn = (1s)n0 = (10.0209) 2400r / min = 2350r / minf1 =1顷,UUn时= 148.44N m“0579空丄| 97.16.97.16Er，-0.02166019n0 = 1.2n0 = 1.2 3000r / min = 3600r / min n: =(1_s)n0：=(1_0.0216) 3600r/min =3522r/min=1470/2940r/min ，p = 1， T = 40N m 时4.4.2某三相多速异步电动机，PN =1 0 / 1k1W,nN aMT =2.

20、1/2.4。求：（1） p=2 , T =60N m时的转速；（2）的转速。解： p = 2 , T =60N m 时15需严5n60 PNTn -2兀nNN m = 65N m2 3.141470= 2.1 65N m = 136.5N m0.02SnTnSm =I M _Tm = mtTn0.07892.1 -、2.12 -1半）2 卄00789I136.5L 600.0183n-s) n0 = (1 -0.0183) 1500r/mi n =1473r/min p , T =40N m 时SN =n0 - nNn3000 -29400.02300060也2 二 nN旦 Sn m = 35

21、.75N m2 3.142940Tm =mTTn - 2.4 35.75N m = 85.8N mSm =0.022.2- *2.22 -1= 0.0227= 0.0916* l84-J(84)140 V 40= 0.022726n =(1-s)n0 = (1-0.0227) 3000r / min = 2932r / min4.4.3 Y225 -2型三相笼型异步电动机， R = 45kW , UN =380V氐=2970r/min , aMT =2.2 求(1) UUn ,T =120N m 时的转速；(2) 3 =0.8Un ,T =120N m时的转速。解：(1) U1 =UN , T

22、 =120N m 时Sn =n0- nN3000 2970n03000-0.0160 & _6045 1032二 nN 2 3.142970m = 144.76N mTmmtTn =2.2 144.76N m =318.47N m0.012.2- ；2.22 -1=0.0416=0.0416 318.47120(318.47)2 1 0.0081120n =(1 _s)n0 = (1-0.0081) 3000r / min 二 2976r/min U0.8Un , T =120N m 时SM =0.0416Tn =0.82 318.47N m= 203.82N mn =(1-s)n0 = (1

23、-0.0135) 3000r / min =2959r/min，子电4.4.4 一台三相绕线型异步电动机，nn =960r/min , U 2 244V , Jn = 14.5V路中串入= 2.61V后的满载转速，调速范围和静差率。解:SN =n0 nNn。1000 -9601000= 0.04R _ SN nNIl3咕0.04 2441.73 14.5门=0.389R2RSSNR20.389 2.6110.3890.04 =0.308n =(1s)% =(10.308) 1000r/mi n =692r/minnmaxnmin960692= 1.39弋n0 n0 100%no1000 -69

24、21000100% =30.8%4.5.1 一台三相笼型异步电动机，Pn 二 22kW， nN 二 1470r / min， aMT 二2.2，Tl二Tn，现欲采用反接制动使系统迅速停机。试问若不串联电阻，反接制动瞬间产生的制动转矩是多少?解：Sn 二500 一1470 0215000.02noSNTnSM =Tm0.0832.2 - 222 -1畧过込Nm=143N m2二 nN 2 3.14 147060 PnTM - - mtTn = 2.2 143N m = 314.6N m制动瞬间n0 =1470r/mins = y j1500 一1470“981500no2Tm2 314.6 N1.980.083 N0.0831.98m = -26.33N m4.5.2 一台三相绕线型异步电动机，Pn =60kW ,鹉=557r/min , aMT =2.5 ,U2N =253V，I2N =160A。 Tl = 0.8Tn。现采用定子反相的反接制动使系统迅速停机，并要求制动瞬间的转矩为 1.2Tn。求转子每相电路中