三相异步电动机的机械特性及各种运转状态市公开课一等奖省赛课获奖课件

第十章三相异步电动机机械特征及各种运转状态i2R1R2i1u1e1e2RLL1L2定子电路相量电压平衡方程式为因为绕组在正常负载范围内漏阻抗压降远小于感应电动势E1。三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第1页i2R1R2i1u1e1e2RLL1L2转子电路转子电势e2频率为220222222222)(cosSXRRXRR+=+=f2202220222222)(SXRSEXREI+=+=三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第2页将其中参数代入：220222)(21UsXRsRKT×+=则:得到机械特征曲线三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第3页三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第4页求解可得临界转差率最大转矩（或临界转矩）Tmax：值得注意:(1)Tmax∝U12(2)最大转矩值与转子电阻无关三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第5页普通三相异步电动机过载倍数KT=1.8-3.0最大转矩与额定转矩之比KT,称为过载倍数,即NTTT/max=K起动转矩Tst则当定子接通电源转子未动时：n=0（S=1）可见，而且与R2相关。起动转矩与额定转矩之比称为起动转矩倍数Kst,即KststNTT=/普通三相鼠笼电动机Kst=1.0~2.2.三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第6页实用表示式或三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第7页第二节三相异步电动机固有机械特征与人为机械特征一、固有机械特征固有机械特征是指异步电动机工作在额定电压及额定频率下，电动机按要求接线方法接线，定子及转子电路中不外接电阻（电抗或电容）时所取得机械特征曲线。三相异步电动机固有机械特征1）起始点A；2）额定工作点B；3）同时转速点H；4）最大转矩点P和P′。三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第8页二、人为机械特征三相异步电动机降低定子相电压时人为机械特征（一）降低降低后电动机电流将大于额定值，电动机如长时连续运行，最终温升将超出允许值，造成电动机寿命缩短，甚至烧坏。转子电路内串联对称电阻时人为机械特征（二）转子电路内串联对称电阻转子电路串联对称电阻适合用于绕线转子异步电动机起动，也可用于调速。三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第9页（三）定子电路串联对称电抗定子电路内串联对称电抗时人为机械特征定子电路串联对称电抗普通用于笼型异步电动机降压起动，以限制电动机起动电流。定子电路内串联对称电阻时人为机械特征（四）定子电路串联对称电阻与串联对称电抗时相同，定子串联对称电阻普通也用于笼型异步电动机减压起动。三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第10页（五）转子电路接入并联阻抗因为转子电路参数可变，假如参数配合恰当，电动机在整个加速过程中产生几乎恒定转矩，在右图上绘出了这么人为机械特征。转子电路接入并联阻抗时电路图和人为机械特征转子电路接入并联阻抗时转子等效电路图三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第11页第三节三相异步电动机各种运转状态一、电动运转状态电动运转状态特点是电动机转矩方向与旋转方向相同。电动状态下异步电动机机械特征二、制动运转状态异步电动机可工作于回馈制动，反接制动及能耗制动三种制动状态。其共同特点是电动机转矩与转速方向相反，以实现制动。此时，电动机由轴上吸收机械能，并转换为电能。三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第12页（—）回馈制动状态位能负载带动异步电动机进入回馈制动状态当异步电动机因为某种原因（比如位能负载作用），使其转速高于同时速度时，转子感应电动势反向，转子电流有功分量也改变了方向，其无功分量方向则不变。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。三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第13页异步电动机回馈制动时机械特征当转子转速超出旋转磁场转速(s<0)时,将发生回馈制动。电机是处于发电机状态,又称为发电制动或再生制动。在变极调速（或降频调速）时,当由高速挡向低速挡转换初始,出现因转子转速高于低挡同时转速而发生回馈制动减速过程。E点为等速下落稳定运行工作点三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第14页转速反向反接制动时异步电动机特征异步电动机转速反向反接制动电路图（二）反接制动状态1．转速反向反接制动转子轴上机械功率为负此时转差率转子由定子输入电功率即为电磁功率为正转子电路损耗为二者之和，所以能量损耗极大。三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第15页异步电动机定子两相反接电路图与机械特征2．定子两相反接反接制动为了快速停车或反向，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征BC段。在转速为零C点，如不切断电源，电动机即反向加速，进入反向电动状态（对应于特征CD段），加速到D点时，电动机将稳定运转，实现了电动机逆转过程。三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第16页（三）能耗制动状态异步电动机能耗制动电路图与机械特征当K1断开，电动机脱离电网时，马上将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。当转子因为惯性而仍在旋转时，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。依据左手定则，可确定出转矩方向与转速方向相反，即为制动转矩。三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第17页三、运转状态小结在正转方向，特征1与1′第二象限为回馈制动特征，第四象限为反接制动特征；在反转方向，特征2与2′第二象限为反接制动特征，而第四象限则为回馈制动特征。能耗制动电路联结方法有所不一样，其机械特征用曲线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。图中特征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。三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第18页桥式起重机拖动主钩异步电动机电路图对应手柄位置主钩异步电动机机械特征三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第19页转速逐层提升过程为转速逐层提升机械特征三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第20页空钩提升与下放时负载转矩特征提升和下放空钩时机械特征与负载转矩特征在空钩下放时也属电动状态。此时不但有空钩重量产生位能力矩，而且有摩擦力产生阻力矩，而阻力矩又比位能力矩大，将二者叠加即为电动机轴上负载转矩。三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第21页（二）反接制动状态（三）回馈制动状态反接制动下放重物时机械特征与负载转矩特征回馈制动下放重物时机械特征与负载转矩特征三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第22页第四节依据异步电动机技术数据计算异步电动机参数普通异步电动机产品目录中能够查到一些技术数据，而不给出电动机定、转子等详细参数，为此必须用工程计算法计算。普通可查到以下技术数据：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，但给出以下两个数据

a）起动转矩倍数

b）起动电流倍数

三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第23页另外，还可能给出定子极对数p；定子绕组接线方式；工作制（或定额）；负载连续率；最高温升（或绝缘材料等级）等。额定频率我国为50Hz，即Hz。

在已知上述数据基础上，可用工程计算法计算异步电动机参数

解[例10-1]一绕线转子异步电动机技术数据为：试用工程计算法计算异步电动机以下参数：三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第24页三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第25页三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第26页第五节绕线转子异步电动机调速及制动电阻计算计算方法是按已知条件，利用机械特征（普通是实用表示式）进行，计算时必须注意不一样运转状态下方程式中各参量正负符号等不一样特点。[例10-2]某绕线转子异步电动机铭牌参数以下：（1）当负载转矩，要求转速时，转子每对应串入多大电阻（图中B点）？绕线转子异步电动机机械特征三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第27页（2）从电动状态（图1中A点）时换接到反接制动状态，假如要求开始制动转矩等于（图中C点），则转子每对应该串接多大电阻？（3）假如该电动机带位能负载，负载转矩，要求稳定下放转速r/min，求转子每相串接电阻值。解取（不合理）（1）三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第28页考虑异步机机械特征为直线,对于固有特征对于人为特征（2）三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第29页取取考虑机械特征为直线（3）三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第30页取（时不能稳定运转）考虑机械特征为直线三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第31页绕线转子异步电动机能耗制动接线图及特征[例10-3]绕线转子异步电动机铭牌数据同例10-2，设从额定点A换接到能耗制动状态运行点E（见下列图），假如要求制动转矩开始值等于电动机额定转矩，求转子每相串接电阻。能耗制动时接线如图，定子通入大小为直流电流，假如电动机空载电流。假定应考虑电动机磁路饱和。解三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第32页查图10-21曲线，当时，三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第33页取考虑能耗制动特征为直线三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第34页取假如能耗制动特征为直线，转子电路不串电阻，则三相异步电动机的机械特性及各种运转状态第35页[例10-4]绕线转子异步电动机技术数据同例10-2。假如使用能耗制动使电动机快速停车，要求确保最大制