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1、2018年9月7日星期五,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,1,异步电动机的电力拖动,10-1 三相异步电动机的机械特性,10-2 三相异步电动机的起动,10-3 三相异步电动机的制动,10-4 三相异步电动机的调速,异步电动机的电力拖动,10-1 三相异步电动机的机械特性,10-2 三相异步电动机的起动,10-3 三相异步电动机的制动,10-4 三相异步电动机的调速,10-5 三相异步电动机稳态运行的计算,10-5 三相异步电动机稳态运行的计算,2018年9月7日星期五,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,2,本章基本要求,1. 掌握三相异步电动机的机械特性。,2.
2、 掌握三相异步电动机的起动和调速方法及其适用范围。,3. 了解三相异步电动机的制动方法。,4. 熟练掌握三相异步电动机稳态运行的计算。,2018年9月7日星期五,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,3,10-1 三相异步电动机的机械特性,（一） 物理表达式,在定子电压、频率和参数固定的条件下，电磁转矩TM与转速n（或转差率s）之间的函数关系。,一、三相异步电动机机械特性的三种表达式,T = CT1 I2 cos2, 转矩常数:,在第九章中已推导出三相异步电动机转矩公式：,三相异步电动机的机械特性是指：,2018年9月7日星期五,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,4,（
3、二） 参数表达式,三相异步电动机的机械特性,物理表达式虽然很简洁，且具有清晰的物理概念，在具体应用时由于I2和cos2都随s而变化，负载变化时1也略有变化，不能从物理表达式直接表示出电磁转矩TM随着s而变化的关系，这就要推导出电磁转矩的另一表达式即参数表达式。,由异步电动机的“”型近似等效电路可知：,而,2018年9月7日星期五,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,5,三相异步电动机的机械特性,所以,上式表明，电磁转矩与电压、频率、参数和转差率有关，当电网电压U1和f1一定，且电机参数也可以认为不变时，则电磁转矩TM仅与转差率s有关 。,参数表示的机械特性方程式是一个二次方程式，故
4、在某一转差率下，转矩有一最大值。,为了求得最大转矩，令,求出产生最大转矩的转差率 sm。,2018年9月7日星期五,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,6,三相异步电动机的机械特性,1. 临界转差率sm：,2. 最大转矩Tmax：,正号对应于电动机状态，而负号则适用于发电机状态，发电机状态的最大转矩比电动机的稍微大些 。,3. 结论：分析以上两式可得最大转矩随电压和电机参数而变化的规律如下：,（1）异步电动机的临界转差率sm只与电机的参数有关，而与电源电压的大小无关。,将临界转差率代入转矩参数表达式中，可得,2018年9月7日星期五,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,
5、7,三相异步电动机的机械特性,（2）当电源频率f1和电机参数不变时，最大转矩与电压的平方成正比；,（3）最大转矩Tmax的大小与转子回路电阻无关，但sm则与转子电阻成正比；,（4）当电源电压和电机参数一定时，最大转矩随电源频率的增加而减小。,最大转矩对电动机来说具有重要意义，代表短时过载能力。,当转子回路电阻增大时，Tmax不变，但产生最大电磁转矩的临界转差率sm将增大。,当电动机在额定负载下运行，若电压下降过多，以致最大转矩Tmax小于总制动转矩时，电机将停转。,2018年9月7日星期五,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,8,三相异步电动机的机械特性,最大转矩与额定转矩之比称为
6、过载系数，用M表示。,对Y系列电机， M =2.02.2。,过载系数是异步电动机很重要的参数，它反映了电动机短时过载的极限。,在转矩曲线上，当n=0时的转矩称为起动转矩，它也是异步电动机的另一个重要参数。,4. 起动转矩Tst：,（1）当电源频率和电机参数不变时，起动转矩Tst与电源电压的平方成正比。,2018年9月7日星期五,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,9,三相异步电动机的机械特性,（2）当电源电压和参数一定时，漏抗愈大，则起动转矩愈小。,（3）起动转矩Tst随电源频率的提高而减小。,（4）对于绕线式异步电机，在转子回路中串入适当的电阻，可提高起动转矩，当sm=1时，起动
7、转矩Tst达最大值等于最大转矩Tmax；对于鼠笼式异步电动机，则Tst不能用转子回路串电阻的方法改变。,起动转矩与额定转矩之比称为起动转矩倍数kstT,它反映了电动机的起动能力，显然只有当TstTz时电机才能起动起来，在额定负载下，只有kstT1的异步电动机才能起动。对Y系列电动机，kstT=1.72.2。,2018年9月7日星期五,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,10,三相异步电动机的机械特性,（三）实用表达式,由TM、Tmax及sm的表达式,经化简得,上式就是机械特性的实用表达式，只要知道Tmax及sm，便可求出TM和s的关系。,2018年9月7日星期五,山东理工大学电工电
8、子教研室weipeiyu制作,11,三相异步电动机的机械特性,根据铭牌数据和产品目录，可求出：,当s=sN，TM=TN时，由,得出,在上式中的正负号，对电动机来说只有正号有意义，因为用负号求得的smsN。,当电动机在额定负载以下运行时，转差率s很小，则,2018年9月7日星期五,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,12,三相异步电动机的机械特性,由上式可见，若Tmax及sm已知，当s TL。 Ist线路允许值。 起动转矩倍数,Tst,起动电流倍数,Y 系列三相异步电动机 KstT = 1.6 2.2 KstI = 5.5 8.0,三相异步电动机的机械特性,2018年9月7日星期五,
9、山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,21,例：一台三相异步电动机，已知 PN =45kW，nN =2970r/min， M =2.2，KstT =2.0；若 TL = 200 Nm。试问能否带此负载：(1) 长期运行；(2) 短时运行；(3) 直接起动（设 Ist 在允许范围内）。,解：,(1) 电动机的额定转矩,由于 TNTL ，故不能带此负载长期运行。,三相异步电动机的机械特性,(2) 电动机的最大转矩,Tmax = MTN = 2.2145 Nm = 319 Nm,由于 TmaxTL ，故可以带此负载短时运行。,(3) 电动机的起动转矩,Tst = KstTTN = 2.01
10、45 Nm = 290 Nm,由于TstTL，故可以带此负载直接起动。,2018年9月7日星期五,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,22,三相异步电动机的机械特性,（二）人为机械特性的分析,人为地改变电机参数或电源参数而得到的机械特性。三相感应电动机的人为机械特性种类很多。,1. 降低定子电压时的人为机械特性,降低定子电压的人为机械特性为一组通过同步点的曲线族。,0.8UN,0.64Tst,0.64Tmax,同步转速n1与电压U1无关， TmaxU12，sm与 U1无关；,2018年9月7日星期五,山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作,23,若电动机电流超过额定值，则电动机最终温升将超过容许值，导致电动机寿命缩短，甚至使电动机烧坏。如果电压降低过多，致使最大转矩Tmax小于总的负载转矩时，则会发生电动机停转事故。,当电动机在某一负载下运行时，若降低电压，将使电动机转速降低，转差率增大，转子电流将因此增大，引起定子电流的增大。,2. 转子电路中串接对称电阻时的人为机械特性,根据Tmax 与 r2 无关； smr2；,当 sm1时，R2Tst。当sm = 1时，Tst = Tmax。当 sm1，R2Tst 。,
