LFChun 制作 大连理工大学电气工程系 第 4 章 异步电机的电力拖动 4.1 三相异步电动机的机械特性 4.2 电力拖动系统的稳定运行 4.3 三相异步电动机的起动 4.4 三相异步电动机的调速 4.5 三相异步电动机的制动 第 章 异步电机的电力拖动三相异步电动机的机械特性电力拖动系统的稳定运行三相异步电动机的起动三相异步电动机的调速三相异步电动机的制动电机与拖动 返回主页 大连理工大学电气工程系 4.1 三相异步电动机的机械特性 一、电磁转矩公式 1. 电磁转矩的物理公式 Pe = m2 E2 I2 cos2 E2 = 4.44 f1 kw2N2Φm T = Pe Ω0 60Pe 2n0 = T = CTΦm I2 cos2 ※ 转矩常数 : p Pe 2 f1 = 4.44 pm2kw2N2 2 CT = 第 4 章 异步电动机的电力拖动 大连理工大学电气工程系 m2 p 2 f1 = E2 sE2 √R22＋ (sX2)2 R2 √R22＋ (sX2)2 2. 电磁转矩的参数公式 p Pe 2 f1 T = m2 p 2 f1 = E2 I2 cos2 m2 p 2 f1 = sR2E22 R22＋ (sX2)2 (4.44 f1kw2 N2Φ m)2 m2 p 2 f1 = sR2 R22＋ (sX2)2 4.44 f1kw2N2 m2 p 2 f1 = sR2 R22＋ (sX2)2 ( )U1 4.44 f1kw1N1 2 4.1 三相异步电动机的机械特性 大连理工大学电气工程系 ( )2 m2 2 = spR2 U12 f1 ［ R22＋ (sX2)2］ kw2N2 kw1N1 令 ( )2 m2 2KT = kw2N2 kw1N1 T = KT spR2 U12 f1［ R22＋ (sX2)2］ 4.1 三相异步电动机的机械特性 大连理工大学电气工程系 3. 电磁转矩的实用公式 由 = 0， 得 dT ds 最大（临界）转矩 TM = KT pU12 2f1X2 临界转差率 R2 X2 sM = 由此可见： ① T (TM) ∝ U12 ， sM 与 U1 无关。
② sM∝ R2 ， TM 与 R2 无关 额定电磁转矩 最大转矩倍数 TM TN MT = 4.1 三相异步电动机的机械特性 大连理工大学电气工程系 若忽略 T0，则 60 2 TN = PN nN T = + 2TM sM s s sM 整理上面各式，得 ［ ］ = ± － 1 s sM TM T ( )2 TM T 4.1 三相异步电动机的机械特性 解上述方程，可得 |s | |sM| 时取负号 大连理工大学电气工程系 当 T=TN 时，则 = s sM 4.1 三相异步电动机的机械特性 (MT ± MT2－ 1 ) 大连理工大学电气工程系 【 例 4.1.1 】 Y132M－ 4 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 N·m，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 r/min， MT = 2.2。
由此求得 n0－ n n0 s = = = 0.03 1 500－ 1455 1 500 n0－ nN n0 sN = = = 0.04 1 500－ 1440 1 500 4.1 三相异步电动机的机械特性 解： 大连理工大学电气工程系 sM = sN (MT＋ MT2－ 1 ) = 0.04 ( 2.2 ＋ 2.22－ 1 ) = 0.166 60 2 TN = PN nN 60 2 = × N·m = 49.76 N·m 7 500 1 440 TM = MT TN = 2.2× 49.76 N·m = 109.47 N·m 4.1 三相异步电动机的机械特性 忽略 T0，则 TL = T2 sM s = T = ＋ 2TM s sM = N·m = 38.32 N·m + 2 × 109.47 0.03 0.166 0.166 0.03 大连理工大学电气工程系 当 TL = T2 = T = 45 N·m 时 = 0.166× － － 1 ( )2 109.47 45 109.47 45 4.1 三相异步电动机的机械特性 = 0.036 n = ( 1－ s ) n0 = ( 1－ 0.036 )× 1 500 r/min = 1 446 r/min TM T s = sM － － 1 TM T ( )2 大连理工大学电气工程系 O T s 二、固有特性 当 U1 、 f1、 R2、 X2 = 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 串电阻或电抗时的特性称为 固有特性 。
1 n0 T n O M S N N M S 4.1 三相异步电动机的机械特性 大连理工大学电气工程系 额定状态是指各个物理 量都等于额定值的状态 N点 ： n = nN ， s = sN ， T = TN ， P2 = PN 额定状态 说明了电动机 长期运行的能力 TL≤TN， P2 ≤ PN， I1 ≤ IN 1. 额定状态（ N点） nN TN n0 T n O N sN = 0.01 ~ 0.09 很小， T 增加时， n 下降很少 —— 硬特性 工作段 4.1 三相异步电动机的机械特性 大连理工大学电气工程系 临界转速 2. 临界状态（ M 点） n0 n T O M 对应 s = sM， T = TM 的状态 nM TM 临界状态明了电动机的 短时过载能力 过载倍数 αMT = TM TN Y 系列三相异步电动机 MT = 2 ~ 2.2 4.1 三相异步电动机的机械特性 大连理工大学电气工程系 3. 堵转状态（ S 点） 对应 s = 1， n = 0 的状态 —— 又称为起动状态。
堵转状态说明了电动机 直接 起动的能力 起动条件 (1)TS > (1.1 ~1.2)TL (2)IS＜允许值 起动转矩倍数 n0 T n O S TS ST = TS TN 起动电流倍数 SC = IS IN Y 系列三相 异步电动机 ST = 1.6 ~ 2.2 SC = 5.5 ~ 7.0 4.1 三相异步电动机的机械特性 大连理工大学电气工程系 【 例 4.1.2 】 一台 Y225M－ 2 型三相异步电 动机，若 TL = 200 N·m，试问能否带此负载： (1) 长期 运行； (2) 短时 运行； (3) 直接起动（设 Is 在允许范围内） 解： 查电工手册得知该电机的 PN = 45 kW， nN = 2 970 r/min， MT = 2.2， ST= 2.0 (1) 电动机的额定转矩 60 2 TN = PN nN 60 2× 3.14 = N·m = 145 N·m 45× 103 2 970 由于 TN＜ TL ，故不能带此负载 长期 运行。
4.1 三相异步电动机的机械特性 大连理工大学电气工程系 (2) 电动机的最大转矩 TM = MT TN = 2.2× 145 N·m = 319 N·m 由于 TM＞ TL ，故可以带此负载 短时 运行 (3) 电动机的起动转矩 TST = STTN = 2.0× 145 N·m = 290 N·m 由于 TST＞ TL ，且超过 1.1 倍 TL ，故可以带此负 载 直接起动 4.1 三相异步电动机的机械特性 大连理工大学电气工程系 U1'＞ U1" 三、人为特性 1. 降低定子电压时的人为特性 sM T s O U1' U1" U1'＞ U1" sM n T O U1' U1" SM 与 U1无关 T 正比于 U12 4.1 三相异步电动机的机械特性 大连理工大学电气工程系 2. 增加转子电阻时的人为特性 sM 正比于 R2 ， TM 与 R2 无关 4.1 三相异步电动机的机械特性 TM T s O R2' 1.1TL， 所以所选 m 和 β 合适 (4) 求出转子每相绕组电阻 R2 = = 2.2 266.32 0.043 3× 580 3 n0－ nN n0 sN = 1 500－ 1 435 1 500 = = 0.043 3 β = TN sNT1 m 4.3 三相异步电动机的起动 R2 = sN U2N 3 I2N = = 0.084 4 0.043 3× 290 1.732× 86 大连理工大学电气工程系 4.3 三相异步电动机的起动 (5) 求出各级起动电阻 RST1 = (β－ 1)R2 = (2.2－ 1) × 0.084 4 =0.1 RST2 = (β2－ β)R2 = (2.22－ 2.2) × 0.084 4 =0.22 RST3 = (β3－ β2)R2 = (2.23－ 2.22) × 0.084 4 =0.49 大连理工大学电气工程系 频敏变阻器 频率高：损耗大，电阻大。
频率低：损耗小，电阻小 转子电路起动时 f2 高，电阻大， TST' 大， IST' 小 转子电路正常运行时 f2 低，电阻小， 自动切除变阻器 ※ 五、绕线型异步电动机转子电路串联频敏变阻器起动 频敏变阻器 4.3 三相异步电动机的起动 大连理工大学电气工程系 ※ 六、 改善起动性能的三相笼型异步电动机 1. 深槽型异。