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1、第六章 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一、物理表达式式中：异步机的转矩系数 异步机每极磁通 1异步电动机的 机械特性二、参数表达式 可得则得2由于异步电动机的电磁功率为分子分母同乘以（1-s），即得 由异步电动机的近似等效电路 得异步电动机的机械特性参数表达式3临界转差率 使 ，即可求得 最大转矩 由于起动转矩 起动转矩倍数 4三、实用表达式忽略 R1 得机械特性的实用表达式可以求出（式中 ）5第二节 三相异步电动机的固有机械特性与人为机械特性一、固有机械特性固有机械特性是指异步电动机工作在额定电压及额定频率下， 电动机按规定的接线方法接线，
2、定子及转子电路中不外接电阻（电 抗或电容）时所获得的机械特性曲线 。三相异步电动机的 固有机械特性 1）起始点A；2）额定工作点B；3）同步转速点H；4）最大转矩点P和P。6二、人为机械特性三相异步电动机降低定子 相电压时的人为机械特性（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 ，最终温升将超过允许值，导致 电动机寿命缩短，甚至烧坏。转子电路内串联对称电阻 时的人为机械特性（二）转子电路内串联对称电阻转子电路串联对称电阻适 用于绕线转子异步电动机的 起动，也可用于调速。 7（三）定子电路串联对称电抗定子电路内串联对称电抗 时的人为机械特性定子电路串联对称电抗 一般用于笼型
3、异步电动机的 降压起动，以限制电动机的 起动电流。定子电路内串联对称电阻 时的人为机械特性（四）定子电路串联对称电阻与串联对称电抗时相同， 定子串联对称电阻一般也用于 笼型异步电动机的减压起动 。8（五）转子电路接入并联阻抗 由于转子电路参 数可变，如果参数配合 恰当，电动机在整个加 速过程中产生几乎恒定 的转矩，在右图上绘出 了这样的人为机械特性 。转子电路接入并联阻抗时 的电路图和人为机械特性转子电路接入并联阻抗 时的转子等效电路图9第三节 三相异步电动机的各种运转状态 一、电动运转状态 电动运转状态的特点是电动机 转矩的方向与旋转的方向相同。 电动状态下异步电 动机的机械特性二、制动运转
4、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 矩与转速的方向相反，以实现制 动。此时，电动机由轴上吸收机 械能，并转换为电能。 10（）回馈制动状态 位能负载带动异 步电动机进入回 馈制动状态异步电动机在回馈 制动时的相量图当异步电动机由于某种原因（例如位能负载 的作用 ），使其转速高于同步速度 时，转子感 应电动势反向，转子电流的有功分量也改变了方 向，其无功分量的方向则不变。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。11当 时 转子电流的有功分量为 转子电流的无功分量为 也为负，与转速方向相反异步电动机轴上输出的
5、机械功率也为负12异步电动机回馈制 动时的机械特性如果异步机定子脱离电网 ，又希望它能发电，则必须在 异步机定子三相之间接上连接 成三角形或者星形的三组电容 器。这时电容器组可供给异步 电动机发电所需要的无功功率 ，即供给建立磁场所需要的励 磁电流。 电容器接成三角形时 电容器接成星形时 13转速反向的反接制动 时的异步电动机特性异步电动机转速反向 反接制动电路图（二）反接制动状态 1转速反向的反接制动 转子轴上机械功率 为负此时的转差率转子由定子输入的电功率即为电磁功率 为正转子电路的损耗 为两者之和，因此 能量损耗极大 。14异步电动机定子两相反 接的电路图与机械特性2定子两相反接的反接制
6、动 为了迅速停车或反向，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 ，电动机的转矩为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性的BC段。在转速为零的C 点，如不切断电源， 电动机即反向加速， 进入反向的电动状态 （对应于特性CD段） ，加速到D点时，电 动机将稳定运转，实 现了电动机的逆转过 程。15（三）能耗制动状态异步电动机能耗制动的 电路图与机械特性当K1断开，电动机脱离电网时，立即将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。当转子由于惯性 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。根据
7、左手定则，可确定出转矩的方向与转速的方向相反 ，即为制动转矩。 1617各个电流之间有下列关系 得机械特性方程式 临界相对转速 18三、运转状态小结 在正转方向，特性1与1的第二 象限为回馈制动特性，第四象限 为反接制动特性；在反转方向，特性2与2的第二 象限为反接制动特性，而第四象 限则为回馈制动特性。能耗制动电路的联结方法有所不 同，其机械特性用曲线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 。图中特性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。 19桥式起重机拖动主钩异 步电动机的电路图对应手柄位置主钩异步 电动机的机械特性
8、20转速逐级提升过程为 转速逐级提升 的机械特性21空钩提升与下放时 的负载转矩特性提升和下放空钩时的机 械特性与负载转矩特性在空钩下放时也属电动状态。此时不但有空钩重量产生的位能力矩 ，而且有摩擦力产生的阻力矩，而阻力矩又比位能力矩大 ， 将二 者叠加即为电动机轴上的负载转矩。 22（二）反接制动状态 （三）回馈制动状态反接制动下放重物时的机 械特性与负载转矩特性回馈制动下放重物时的机 械特性与负载转矩特性23第四节 根据异步电动机的技术数据计算异步电动机的参数一般异步电动机的产品目录中可以查到一些技术数据，而不给 出电动机的定、转子等具体参数，为此必须用工程计算法计算。一 般可查到下列技术
9、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，但给出下列两个数据 a）起动转矩倍数 b）起动电流倍数 24此外，还可能给出定子极对数p ；定子绕组的接线方式；工作 制（或定额）；负载持续率；最高温升（或绝缘材料等级）等。额 定频率我国为50Hz，即 Hz 。 在已知上述数据的基础上，可用工程计算法计算异步电动
10、机参数 解例6-1一绕线转子异步电动机的技术数据为： 试用工程计算法计算异步电动机的下列参数： 252627第五节 绕线转子异步电动机调速及制动电阻的计算计算的方法是按已知条件，利用机械特性（一般是实用表达式 ）进行，计算时必须注意不同运转状态下方程式中各参量的正负符 号等不同特点。例6-2 某绕线转子异步电动机的铭 牌参数如下： （1）当负载转矩 ， 要求转速 时， 转子每相应串入多大的电阻 （ 图中B点）？绕线转子异步电 动机的机械特性28（2）从电动状态（图1中A点） 时换接到反接制动状态，如 果要求开始的制动转矩等于 （图中C点），则转子每相应该串 接多大电阻？ （3）如果该电动机带位
11、能负载，负载转矩 ，要求稳定的 下放转速 r/min，求转子每相的串接电阻值。 解取 （ 不合理） （1）29考虑异步机的机械特性为直线, 对于固有特性 对于人为特性 （2）30取 取考虑机械特性为直线（3）31取 （ 时不能稳定运转）考虑机械特性为直线32绕线转子异步电 动机能耗制动接 线图及特性例6-3绕线转子异步电动机的铭牌数据同例 6-2，设从额定点A换接到能 耗制动状态的运行点E（见下图），如果要求制动转矩的开始值等 于电动机的额定转矩，求转子每相的串接电阻。能耗制动时的接线 如图，定子通入大小为 的直流电流，假如电动机的空载电流 。假定应考虑电动机磁路的饱和。解33已知，当 时， 34取考虑能耗制动特性为直线35取 如果能耗制动特性为直线，转子电路不串电阻，则 36例6-4 绕线转子异步电动机的技术数据同例 6-2。如果使用能耗制动使电 动机快速停车，要求保证最大制动转矩 时， 。 接线如图所示。假定桥式整流后电压与交流电压有效值之比为0.9， 整流电压经电容滤波后增高30%。试计算：（1）直流励磁电路中的附加电阻 （2）异步机转子电路每相应串接的电阻 解 （1）绕线转子异步电动 机能耗制动接线图37（2）38第六章 结 束39
