《第3章异步电机拖动精品》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第3章异步电机拖动精品（82页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第 3 3 章章 异步电动机的电力拖动异步电动机的电力拖动3.1 三相异步电动机的机械特性 3.2 三相异步电动机的起动 3.3 三相异步电动机的制动 3.4 三相异步电动机的调速 3.1 三相异步电动机的机械特性1. 电磁转矩公式电磁转矩两 种表达式转子边功率因数(1) 物理表达式由其中为转矩常数机械特性物理表达式：异步机等效电路及其简化E1 = E2U1I1R1 jX1jX2 R2I21s R2sRmjXmI0E1 = E2U1I1R1 jX1 jX2 R2I21s R2sRmjXmI0(2) 机械特性的参数表达式(由T型等效电路中 略去励磁电流得到)对s求导，由= 0，得: dT ds
2、临界转差率 最大（临界）转矩 +号对应电动状态，-号对应发电状态。若考虑到 ,可得到：由此可见： 当电动机参数和电源频率不变时，最大转矩Tm 与电源电压U1的平方成正比，临界转差率SM与电 源电压无关，即T (TM) U12 , sM 与 U1 无关。 当电源电压和频率不变时，临界转差率SM与转 子电阻成正比，最大转矩与转子电阻无关，即 sMR2 ，TM 与 R2 无关。当电源电压和频率不变时，临界转差率SM与最 大转矩都与（x1+x2）成反比例关系。(3) 电磁转矩的实用公式 两 式 相 除机械特性实用表达式 ：额定电磁转矩 Tm TNT =当过载倍数若忽略T0，则 = 1 ssM Tm T
3、( )2Tm T解实用公式方程，可得 根据 s 和 sm 的相对大小，取“”或取“”。 由于 sN sm，则 ( )2 = 1 sN smTm TNTm TN即有下面的关系 Sm = sN (T T21 )小结：三种机械特性表达式，参数表达式、实用 公式主要用于计算。物理表达式用于定性讨论 。【例 3.1.1 】 Y132M4 型三相异步电动机带某负载 运行，转速 n = 1 455 r/min，试问该电动机的负载转矩 TL 是多少？若负载转矩TL = 45 Nm，则电动机的转速 n 是多少？由电工手册查到该电机的 PN = 7.5 kW，n0 = 1 500 r/min，nN = 1 440
4、 r/min，T = 2.2。 由此求得 n0n n0s = = 0.03 1 5001455 1 500n0nN n0sN = = 0.04 1 5001440 1 500解： = 0.04 ( 2.2 2.221 ) = 0.1664 60 2TN =PN nN60 2= Nm = 49.76 Nm 7 500 1 440 Tm = T TN= 2.249.76 Nm = 109.47 Nm 忽略 T0，则TL = T2 sm s= T = 2Tm s sm = Nm = 38.32 Nm +2 109.470.03 0.166 0.166 0.03 sm = sN (T T21 )当 T
5、L = T2 = T = 45 Nm 时 = 0.166 1 ( )2109.47 45109.47 45 = 0.036 n = ( 1s ) n0= ( 10.036 )1 500 r/min = 1 446 r/minTM Ts = sm 1 TM T( )2OMs2. 固有特性当 U1 、f1、r2、x2 为常数时：T = f (s ) 转矩特性n = f (T ) 机械特性当 U1L = U1N 、f1 = fN，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。1n0TnOPS NBPAH额定状态是指各个物理量都等于额定值的状态。 B点： n = nN ， s = sN
6、 ，T= TN ，P2 = PN。额定状态说明了电动机长期运行的能力TLTN，P2PN，I1IN。(1) 额定状态（B点） nNTNn0TnOBsN = 0.01 0.09 很小，T 增加时，n 下降很少 硬特性。工作段(2) 起动状态（ A 点）对应 s = 1，n = 0 的状态。 又称为堵转状态。 起动时 T = Tst， I1L = IstTst 直接起动的能力。起动条件Tst TL。 Ist线路允许值。 起动转矩倍数n0TnOA TstKT = Tst TN异步电动机 KT = 0.9 1.3 临界转速 (3) 临界状态（P 点）n0nTOP对应 s = sm，T = Tm 的状态。
7、nMTm临界状态明了电动机的短时过载能力。 过载倍数T =Tm TNY 系列三相异步电动机 T = 2 2.2临界转差率smsm = sN (T T21 )3. 人为特性 (1) 降低定子电压时的人为特性三相异步电 动机降压时 的人为机械 特性nsm0TLUNTstTmaxTn10.8UN0.64Mst0.64Mm(2) 转子电阻增加时的人为特性根据 sM = r2 /(x1+x2) , Tm 与 r2 无关。r2+Rs3Tst2sm2r2+Rs2Tst1sm1r2+Rs11 0TstTmTems n0n1smr2Rs1 Xs , Rs1Rs1 0TmTsms n 0n1xs1TmSmXs ,
8、 RsTm , Sm均减小，n1不变3.2 三相异步电动机的起动 1. 电动机的起动指标 (1) 起动转矩足够大Tst TL Tst (1.1 1.2) TL (2) 起动电流不超过允许范围。 异步电动机的实际起动情况起动电流大：Ist = k1 IN= (47) IN起动转矩小：Tst = kmTN = (12) TN 启动电 流倍数启动转 矩倍数不利影响 大的 Ist 使电网电压降低，影响自身及其他负载工作。 频繁起动时造成热量积累，易使电动机过热。 起动电流大，起动功率因数低，起动转矩小。2. 笼型异步电动机的直接起动 (1) 小容量的电动机（PN 7.5kW） (2) 电动机容量满足如
9、下要求： Ist INk1 =1 43 +电源总容量(kVA) 电动机容量(kW)优点：设备简单，操作方便；缺点：起动电流大，起动转矩不大。3. 笼型异步电动机的减压起动 (1) 定子串联电阻或电抗减压起动M 33 RSS1FUS2起动运行M 3XSS1FUS23 适用于：正常运行为联结的电动机。(2) 星形三角形减压起动（Y 起动）3 UNS1FUS2U1U2V1V2W1W2适用于：正常运行为联结的电动机。(2) 星形三角形减压起动（Y 起动）3 UNS1FUS2 U1U2V1V2W1W2Y 起动适用于：正常运行为联结的电动机。(2) 星形三角形减压起动（Y 起动） 起动S23 UNS1FU
10、U1U2V1V2W1W2定子相电压比 U1PY U1PUN 3 UN=13定子相电流比 I1PY I1PU1PY U1P=13起动电流比 IstY IstI1PY3 I1P=1 3Y 型起动的起动电流 IstY = Ist1 3起动转矩比 TstY TstU1PYU1P=1 3( )2TstY = Tst1 3Y型起动的起动转矩 (1) IstYImax （线路中允许的最大电流）； (2) TstYTL 。否则不能采用此法。Y 起动的使用条件 (3) 自耦变压器减压起动TA3 UNS1FUS2M 3(3) 自耦变压器减压起动3 UNS1FUS2TAM 3起动(3) 自耦变压器减压起动TA3 U
11、NS1FUS2M 3运行(3) 自耦变压器减压起动AU2变比电压比 UN U2= KA定子相电流比 = KAI2st I1st定子起动电流I1stI2stUNO定 子 一 相 绕 组N1N2I1st=I2st KA=U2 ZkKA=UN ZkK2A=I1st K2ATst TstU2UN=1 K2A( )2起动转矩比 自耦变压器减压起动的起动电流自耦变压器减压起动的起动转矩Ist = Ist/KA2 Tst = Tst /KA2降压比 K=1/KA可调QJ2 型三相自耦变压器：K = 0.55、0.64、0.73QJ3 型三相自耦变压器：K = 0.4、0.6、0.8 (1) IstaImax
12、 （线路中允许的最大电流）。 (2) TstaTL否则不能采用此法。自耦变压器减压起动的使用条件 P58 表3-1：降压起动方法性能比较3. 改善起动性能的三相笼型异步电动机(1) 深槽异步电动机槽深 h 与槽宽 b 之比为：h / b = 8 12漏电抗小漏电抗大增大电流密度起动时，f2 高，漏电抗大，电流的集肤效应使导条的等效面积减小，即 R2 ，使 Tst 。运行时， f2 很低，漏电抗很小，集肤效 应消失，R2 。(2)双笼型异步电动机电阻大 漏抗小电阻小 漏抗大上笼 （外笼）下笼 （内笼）起动时， f2 高，漏抗大，起主要作用，I2 主要集中在外笼，外笼 R2 大 Tst 大。外笼
13、起动笼。运行时， f2 很低 ，漏抗很小，R2 起主要作用，I2 主要集中在内笼。内笼 工作笼。Rst1Rst23 M 3S1 S2S(1) 起动过程4. 绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动 串联 Rst1 和 Rst2 起动（特性 a）总电阻 R22 = R2 + Rst1+ Rst2n0TnO a (R22)TLT2a1a2T1切除 Rst2(1) 起动过程b (R21)n0TnO a (R22)T2 T1a1a2TLb1b2 合上 S2 ，切除 Rst2（特性 b）总电阻 R21 = R2+ Rst14. 绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动 3 M 3S1 S2Rst1Rst2S 切除 Rst1 合上 S1 ，切除 Rst1（特性 c）总电阻: R24. 绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动 c (R2)b (R21)n0TnO a (R22)T2 T1a1a2TLb1b2c1c2(1) 起动过程p3 M 3S1 S2 Rst1Rst2S(2) 起动级数未定时起动电阻的计算 选择 T1 和 T2起动转矩： T1 = (0.8 0.9) TM切换转矩： T2 = (1.1 1.2) TL 起切转矩比 =T1 T2 求出起动级数 m根据相似三角形的几何关系来推导。规律：对同一条特性曲线，转矩比等于转差率之比！T1 n0 nc1 TM n0 nMc=sc1
