3第十章三相异步电动机的机械特性及各种运转状态(讲(精)

1、第十章三相异步电动 机的机械特性及各种运 转状态黑龙江科技学院 电信学院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 第二节三相异步电动机的固有与人为机械特性第三节三相异步电动机的各种运转状态 第四节根据异步电动机的技术数据计算其参数第五节绕线式异步电动机调速与制动电阻计算第一节三相异步电动机机械特性的三种表达式定义：n=,它反映了在不同转速下,U=UN电动机所能提供的转矩情况。一、物理表达式T = 5九1；coscp；式中：异步机的转矩系数 转子电路的功率因数,R/sR；COS 0 =f-=/-= cos 0J(R；/+X；2J&2 + $2

2、X；2小异步机每极磁通转子电流折算值= I, 、；七cosRJ sV(/S)2+X；2R；J/?；=cosn =/(cos=(n()s (n0n)/n0 = /(/；)s = (n0-n)/n0三相异步电动机的机械特性物理表达式一般用于分析电动机在各 种运转状态下，转矩 T与磁通 0 忑转子电流的有功Lcoscp/的关 系.当 rz = q (s = 0)11寸，I；= O, coscp?= 1, = 7 = O当川从开始下降，5较小时，R；/sX；,X；可忽略,将 = /（/；）、八=/（cos0；） 两条曲线相乘，即得“ = /（T）表明：三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通 0）m 与转子

3、电流的有功分量 I2rcos（pr相互作用产生的形式上，与直流电动机转矩表物理表达式反映了不同转速时卩与“及转子电流之间的关系，不能直接反映异步电动机转矩与电动机参数（如定子相电压/as, Rj,心,X,X；,定子相数,转子同步机械角速度 等）。将T当$ =几时，T = Tm当 S较大时，&/S 相对变小X；不能忽略， 厶增加缓慢, 同时,cos 0；随 s 增人而下降n= /（cos；） I 相乘，*/（/；）J 达式T=二参数表兔=咖叽代入物理表达式得:mAQ*；/；E； =/；Z；COS0；= 2-分子分母同乘以（ls）,即得 疔说明：电磁转矩与电源参数（/）、结构参数（R、X、

4、皿、p）和运行参数（）有关。R+（X|+X；）XT = HC$(尺+/?；/s)2U；R； /s5 = (H0-H)/H0小结1）当电动机参数及电源频率不变时，几与 U成正比，加保持不变，与 1/卩皿是电动机可能产生的最大转矩。如果电动机将停转，为保证电动机不会因短时过载而停转，电动机必须有一定得过载倍数KTKr=Tm/T 一般电动机的 1.830,起重设备的电动机的陌可达 35；R；Sfn mX +X；2G$（X|+X；）过载倍数 徐心外异步电动机还有一个重要的参数，即起动转矩。起动时，s=l(71=0)代入T =f(s),得TU；R2企(尺十用 r+(x严 x；y结论：当其它参数一定时(1

5、) 起动转矩与电源电压平方成正比；(2)频率越高，起动转矩越小；漏抗越大，起动转矩越小;(3) 绕线式电动机，转子回路电阻越大，起动转矩先增后减。(4 )起动转矩倍数K-r对鼠笼式异步电动机，则不可通过转子回路串电阻来 增加电动机的Tst；当:Tst厶时，电动机才能起动，在额定负载下，只有Kspl的笼型异步电动机才能额定负载起动。三相异步电动机的机械特性曲线可分为两个区域:(1)稳定运行(2)不稳定运行区域。稳定运行区域：在此区域内，0 vs 5 s”9slfl） n 此时, 机械特性向下倾斜，无论是对于恒转矩负载还是对于风机、 泵类负载，电力拖动系统可以稳定运行;不稳定运行区域：在此区域内v

6、sSl, 0nnl-sm）。此时,对于恒转矩负载，系统将无法稳定运行；而对于风机、泵 类负载，尽管系统可以稳定运行，但由于转速太低，转差 率较大，转子铜耗较大，三相异步电动机将无法长期运行。三.实用表达式“咻/S0$ （尺+/?；/$）：+（X+X；）24_U：R；JR：+（X +X）T二2和1 +几尺/?；）用TIT眄考虑到 9m几=2 土& +JR：+（XI+X；F解方程，可得各种运行情况下 的转差率与临界转差率的关系探根据9和粘的相对大小，取“ + ”或取实用表达式27；危和人举 4忽略,则：丁T_s s居贰仆沁&理其中，SNG =9550如5额定负载时，一般很小，s/s

7、msm/s9则7；= 匚二 臨=2KSN由0由于5Nsm,则即有下面的关系【例 IO1】Y132M-4型三相异步电动机带某 负载运行，转速 =1455 i7mln,试问该电动机的由载 转矩巧是多少？若负载转矩 rz=45 N m,则电动机的 转速n是多少？解：由电工手册查到该电机的PN=7.5 kW, n0= 1500 r/min, nN= 1 440 r/min, KT= 2.2o由此求得死o一兀N_ 1500一1440=15001500 -14551500= 0e03=0.04s-z ZEQ6EH EezEold十9909910Eo o卜P60IXzE-z卜P60IHE-z9卜6nXz z

8、HfJHE-z9卜6TrH E.z0Moos卜09910H(I Bz、+z.z(II作+W孑n J.eUIAI9MH.gUIAIOOSIX (9EOOII) H9EOOHX99U0HW60I第二节三相异步电动机固有机械特性和人为机械特,性一、固有机械特性当5、j、R2.X2为常数时：T=f(s)转矩特性n=/(T)机械特性当U = UN、J=fw且绕线型转子中不外串电阻或电抗时，机械特性称为固有机械特性。起动状态（A点）0对应 =1, n = 0的状态。-又称为堵转状态。起动时T=Tst, Z1L=/St0 Tst-直接起动的能力。O起动条件几J Zst线路允许值或人=（47） I1N.OY系

9、列三相异步电动机Kst=l 62 2, Ksc = 5 57 0起0起动电流倍数0额定状态是指各个物理量B都等于额定值的状态。T=TN,卩2=Pw7I=7INO额定状态说明了电动机长期运行的能力T泾Tz卩2夕N，I目 2O%=0 010 09很小，卩增加0对应 =0, T = 0,7I=/IN,2=0的状态。是电动机电动状态与回馈制动 状态的转折点。【例10.2】 一台Y225M - 2型三相异步电动机, 若Tz=200N m,试问能否带此负载：（1）丧期运行；（2）短时运行；直接起动（设人在允许范围内）。已知该电机的PN= 45kW, /iN=2970r/min, KmT = 22,Kst=

10、 2.0 o临界状态Q临界状态明了电动机的短时过载能力。O过载倍数OY系列KmT = 2 2.2。临界转临界转速)同步转II解：由PN= 45 kW, nN= 2970 r/min,心T=2 2,心=2 0。(1)电动机的额定转矩6045 x KF2 x 3.14 2 970由于TN T7,故可以带此负载短时运行。(3)电动机的起动转矩Tst= Kst rN= 2.0 x 145 N m = 290 N m由于TstTz,且超过1 1倍故可以带此负 载直接起动。二人为机械特性人为地改变电动机的任一个参数(如t/护、P、 定子回路电阻或电抗、转子回路电阻或电抗)的机械特性称为人为机械特性O1降低

11、定子端电压的人为特性；2改变转子回路的电阻的人为特性；3改变定子回路电抗和电阻的人为特性;4改变转子回路电抗的人为特性；5改变极数后的人为特性；6改变输入频率的人为特性。=14560% =-P7；产久和粘与电压无关。(1)降低定子电压时的人为特性mT肿如电动机原在额定状-J-/2N2=-J-7/2态下运行，降压后：N厶厶/込厂恒转矩负载特性 巧2一风机类负载特性分析：定子电压下降 后，电动机的起动 转矩和临界转矩都 明显降低，对于恒 转矩负载，调速范围小，对于风机类 负载，调速范围大, 降压调速适合风机 类负载。吨2CO + X；）n-W.转子回路串对称电阻时的人为特性U Tst=m,U；Rr

12、2瓦（尺+/?J+（X|+X；0根据為二尺2/（E+X2），），心与鸟无关。当转子电阻/?2增大时，同步转速心和临界转矩 几、不变，但临界转差率粘变大，起动转矩&随转子电 阻增大而增大，直至卩产G o当转子电阻人2再增大时，起动转矩几反而减小。 转子串入对称三相电阻的方法应用于绕线式异步 电动机的起动和调速。O 当R2f 99 Xj+X2时，陥1O当尺粘1,心2川。结论(3)定子回路串联对称电抗时的人为机械特性-瓷9_ TJ/ l/zol,sn。时，转差率s(),则转子感应电动势sE?反向。转子电流的有功分量为:/J =/；COS02_ E；（/?；/$）= 7;/S）；+X；2血;/；y + x；2 =（/?;/b +x;2TT位能负载带动异步电动机进入回馈制动状态-转子电流的无功分量为:= /；sin輕E；X；J(/?；/b + X；2J(R；/sy +Xj上两式说明：当svO时，转子电流的有功分量改变方向。 其转