电动机的机械特性.ppt

1、5.1三相异步电动机的机械特性，5.2三相异步电动机的启动，5.3三相异步电动机的制动，5.4三相异步电动机的调速，思考问题和练习问题，本章首先探讨三相异步电动机的机械特性，并以机械特性为理论，分析研究三相异步电动机的启动、制动和调速等问题。5.1三相异步电动机的机械特性、一、物理式、5.1.1三相异步电动机的机械特性三种式、二、残奥表式、三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速与电磁转矩的关系，由于电动机的转速与滑动率之间存在一定的关系，因此异步电动机的机械特性通常表示为： 三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通和转子电流的有效成分的相互作用产生的。 说明：电磁扭矩与电源残奥仪表(1、f1 )、

2、结构残奥仪表(r、x、m、p )和运行残奥仪表(s )有关。 三相异步电动机的机械特性曲线在特性曲线上有两个最大转矩，与最大转矩对应的滑差率称为临界滑差率，可以求出：最大转矩和额定转矩之比与过载能力：2越大越无关。 与、1、没有比例关系。 3、和几乎都与泄漏电阻成反比，在特性曲线上还有另一个起动转矩，即时的转矩：结论：如果其他残奥仪表一定，则1、起动转矩与电源电压的平方成正比，2、频率越高，起动转矩越小，泄漏电阻越小，起动转矩越小4、起动转矩倍数、三、实用表达式、工程上多根据电机的额定功率、额定转速、过载能力求出实用表达式。 方法用Tm和sm代入可得到机械特性方程式。 电磁转矩除以最大电磁转矩

3、得到的电磁转矩的实用式：5.1.2三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性，一、固有机械特性、固有机械特性是指电动机在额定电压和额定频率下，以规定的接线，转子电路不外接阻抗时的机械特性。 若干特殊点：a，b，c，d，1 .起动点a :2 .最大扭矩点b :3 .额定运转点c，4 .同步运转点d，2，人为机械特性，人为机械特性，1 .降压时的人为机械特性在降低后随之下降但不变化而减少。 电机以额定负载运行，下降后下降、增大时，转子电流增大，电机过载。 长期欠电压过载运行会使电机过热，缩短寿命。 2、转子电路列对称电阻时的人为机械特性、列电阻后、不变、增大。 可以在一定范围内增加和增加抵抗。 有

4、时候，再增加抵抗就会减少。 串行电阻后，机械特性的线性段的倾斜变大，特性变软。 上述特性之外，还有改变电源频率、极对数等机械特性。 5.2三相异步电动机的启动、启动是指电动机接通电源后从静止状态加速到稳定运转状态的过程。 对电动机起动性能的要求2 :起动电流小，起动扭矩不大。 1 .起动电流大的原因，起动时转子感应电动势大，转子电流大，根据磁势平衡关系，定子电流必然变大，2 .起动转矩不大的原因，根据下述公式分析，与起动时、运转时相比远大，转子泄漏电阻大对应由于上述两个原因，启动转矩不大，5.2.1三相轿厢型异步电动机的启动、一、直接启动、直接启动的条件：启动电流倍数、二、降压启动、正常运行时

5、定子绕组适用于三角形接线的电动机。 启动时y接； 运行时连接。启动电流关系3360、Y-降压启动多用于无负载或轻负载启动、1.Y-降压启动、启动转矩关系3360、2 .自耦合变压器降压启动、直接启动时的启动电流：降压后二次侧启动电流：变压器一次侧、5.2.2三相绕组型异步电动机的启动、一、转子电路列电阻启动、 为了使起动扭矩大、起动过程顺畅，请在转子回路中串联设置多级对称电阻，随着转速的增加，逐渐切除起动电阻。 电动机从a点开始启动，经由bcdef gh完成启动过程。 启动过程，二、转子串变频电阻器启动，变频电阻器是铁损大的三相电阻器。 起动时，S2 off，转子串联进入频率可变电阻器，S1

6、on，开始电机通电。 启动时，频率可变电阻器的铁损大，反映铁损的等效电阻大，相当于转子电路中串联有大的电阻。 随着上升而减少，铁损减少，等效电阻减少，相当于逐渐切除，启动结束，S2关闭，切除变频电阻器，转子电路直接短路。5.3三相异步电动机制动，5.3.1能耗制动，实现：制动时，S1断开，电动机脱离电网的同时S2闭合，定子线圈中流过直流励磁电流。 直流励磁电流产生一定的磁场，由惯性持续旋转的转子切断一定的磁场，在导体上感应电动势和电流。 感应电流和磁场作用产生的电磁力矩属于制动性质，当转速急剧下降，转速为零时，感应电动势和电流为零，制动过程结束。 制动过程中，转子的动能转换为转子电路电阻消耗的

7、功耗进行制动。 对于笼型异步电动机，可以增大直流励磁电流来增大初始制动转矩。 相对于绕线型异步电动机，可以增大转子电路的电阻来增大初始制动转矩。制动电阻的大小：一、将电源车辆反向连接的反向连接制动器、5.3.2反向连接制动器，实现：通过将电机电源车辆反向连接，可实现反向连接制动器。 机械特性从曲线1变为曲线2，在动作点为AB C，n=0时，制动过程结束。 绕组式电动机在定子两逆连接的同时，在转子电路上串联连接制动电阻，限制制动电流，可以增大制动转矩，曲线3。 二、反向反向旋转的逆接制动，条件：适用于有绕组式异步电动机的位能量负荷的情况。 实现：在转子电路上串联适当的大电阻RB。 电机动作点为A

8、B C、n=0、制动过程开始、电机逆转子、直至d点。 只有在第四象限才是制动状态。 由于电机反转，n1。 在逆接制动时，由于是s1，所以机械电力是电磁电力，机械电力是负的，说明电动机从轴输入机械电力的电磁电力是正说明电动机从电源输入电力，轴定子向转子传递电力。 表示输入到轴的机械电力转换为电力后，与定子向转子传递的电磁电力一起消耗在转子电路电阻上，反向连接制动器的能量损失较大。 5.3.3再生制动，实现：电动机的转子通过外力，nn1.再生制动状态实际上是将轴上的机械能转换为电能再生到电网的异步发电机状态。 另一方面，卸下重物时的再生制动，首先将定子反转，定子旋转磁场的同步速度为-n1，特性曲线

9、为2。 动作点是从a到b。 经过逆接制动过程(b到c )、逆加速过程(c到-n1的变化)，由于最后的比特能量负荷而逆加速，在c点维持稳定运转之前超过同步速度。 电机机械特性曲线1在a点动作。 二、变极或变频调速中的再生制动、电机机械特性曲线1在a点运行。 电机动作点从a变为b，电磁转矩变为负，电机变为再生制动状态。 电机通过变极(增加极数)或变频器(降低频率)进行调速时，机械特性为2。 同步速度变为。可知，5.4三相异步电动机的调速根据异步电动机的转速公式，在异步电动机中有(1)变更定子极对数调速的3个基本调速方法。 (2)改变电源频率进行调速。 (3)改变滑动速度进行调速。 5.4.1变极调

10、速、一、变极原理、变极调速仅用于笼型电动机。4极变2极例：u相2个线圈、正方向串联、定子绕组产生4极磁场：反方向串联和反方向并联、定子绕组产生2极磁场：2、3种常用变极接线方式、y反并联YY、2p-p、y反串y、2p、1. Y-YY连结方式、Y-YY后，极数减半，转速为2 如果将每1线圈的电流保持为2倍，则输出功率和转矩成为，在Y-YY连结方式的情况下，电动机的转速成为2倍，容许输出功率成为2倍，在2. -YY连结方式、-YY之后，极数减半，转速成为2倍，即，如果将每1线圈的电流保持为2倍，则输出功率和转矩成为正列Y-反列y连接方式的变极调速为恒功率调速，这与电动机的转速为2倍，容许输出功率几

11、乎没有变化一样。 四、变极调速时的机械特性、1. Y-YY连接方式、2. -YY连接方式、变极调速时，旋转速度几乎倍增，调速平滑性差，但具有硬的机械特性，稳定性好，可用于恒功率和恒转矩负载.但频率变化对磁路饱和度、励磁电流、功率因数、铁损及过载能力的增大为了保持可变频率前、后的过载能力一定，要求下式成立：1、恒转矩可变频率调速，在此条件下变频调速，电机的主磁通和过载能力不变。 恒转矩负载、2、恒功率变频调速，在该条件下变频调速，电机的过载能力不变，但主磁通量变化。 相对于恒电力负载，二、频率调速时的电动机的机械特性、变频调速时的电动机的机械特性可以由以下各项表示，在最大转矩、起动转矩、临界点转速下降、基频以下进行调速时，保持、即恒转矩调速。 在基频以上的调速时，电压只能使主磁通与频率成反比地降低，几乎是恒功率调速。5.4.3变差率调速、一、绕组转子电动机的转子串联电阻调速、绕组转子电动机的转子电路串联对称电阻时的机械特性，从机械特性来看，转子串联电阻时、同步速度和最大转矩不变，但临界滑动率增大。 负载恒转矩时，马达的转速随着转子串联电阻的增大而减小。 设、为转子串联电阻前的