《电机与拖动 教学课件 ppt 作者 刘玫 孙雨萍_ 第6章 三相异步电动机的电力拖动20111022》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机与拖动 教学课件 ppt 作者 刘玫 孙雨萍_ 第6章 三相异步电动机的电力拖动20111022（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、6.1 三相异步电动机的机械特性; 6.2 三相异步电动机的起动； 6.3 三相异步电动机的调速； 6.4 三相异步电动机的制动状态； 6.5 绕线式电动机进行调速和制动时其电阻和转速的计算。,内容简介：,第6章三相异步电动机的电力拖动,6.1三相异步电动机的机械特性,6.1.1三相异步电动机机械特性的三种表达式,三相异步电动机的机械特性是指定子电压、频率及绕组参数都一定的条件下，转速与电磁转矩之间的关系式，即n=f(Tem)。由于转差率与转速之间存在线性关系，故也可以用s=f(Tem)表示三相异步电动机的机械特性。,式中， 称作三相异步电动机的转矩常数； 每极气隙磁通。 式（6-1）表明，三
2、相异步电动机的电磁转矩Tem与气隙磁通m及转子电流的有功分量I2成正比。,1、物理表达式,电磁转矩为,2、参数表达式,由第5章所导出的三相异步电动机电磁转矩表达式为 （6-2） 由异步电动机的近似等值电路可得转子电流的折算值为 （6-3） 将式（6-3）代入式（6-2），可得三相异步电动机机械特性的参数表达式为 （6-4） 由于式（6-4）是用定子电压、频率和电机参数所表示的机械特性，所以称作三相异步电动机的参数表达式。对应的特性曲线如图6-1所示。,6.1.1三相异步电动机机械特性的三种表达式,机械特性上的三个特殊点（即同步速点、起动点和临界点）为： （1）同步速点A（Tem=0、n=n1）
3、 当Tem=0时，转速n=n1 （或s=0） ，如图6-1中A点所示， 这时电动机以同步速n1旋转，所以称A点为同步速点。,(6-6),由式6-5可知,（2）起动点B（Tem=Tst） 电机起动时n=0,（或s=1），Tem=Tst, 如图6-1中B点所示。 将s=1代入式（6-4）可得起动转矩为 （6-5）,1） ，当定子电压下降时， 起动转矩成平方倍的下降。 2） 与 有关，对于鼠笼式电动机， 定义起动转矩倍数为：,6.1.1三相异步电动机机械特性的三种表达式,图6-1三相异步电动机的机械特性,(3)临界点C( )及 （ ） 电机工作在临界点时，其转差率为 或 ，称作临界转差率，电机发出的
4、电磁转矩为 或 ，称作最大转矩,如图6-1中C点及 点所示。 将式（6-4）对转差率s求导，并令 ，求出临界转差率为 （6-7） 将式（6-7）代入式（6-4）中，得最大转矩为 （6-8） 式（6-7）和式（6-8）中，正号对应电动状态（第1象限中C点），负号对应发电制动状态（第2象限中的点）。,6.1.1三相异步电动机机械特性的三种表达式,忽略R1，式（6-7）和（6-8）可近似为 （6-9） （6-10） 1）当电机各参数和电源频率不变时， ，而 、 与U1无关; 2）当电源电压、频率和定转子电抗不变时， ，而 、 与R2无关； 3）忽略R1时， 、 ， 、 ； 4）当电机定、转子电阻、电
5、抗及电源电压都不变时， 。 定义最大转矩与额定转矩之比为过载倍数，用 表示，即 （6-11） 一般异步电动机的 ，冶金起重用的异步电动机的 。 反映了电机的短时过载的能力。,6.1.1三相异步电动机机械特性的三种表达式,3、实用表达式 将式（6-8）除式（6-4），并考虑到式（6-7），得 化简得三相异步电动机的实用表达式为 （6-12） 固有特性上的最大转矩Tm及临界转差率 ：,6.1.1三相异步电动机机械特性的三种表达式,6.1.2三相异步电动机的固有机械特性与人为机械特性,当时 ，得实用表达式的近似线性化公式为,1）额定点 当 时， （ ）； 2）起动点 当s=1（n0）时， ； 3）临
6、界点 当 时， ； 4）同步速点 当 s=0( )时， 。,图6-4三相异步电动机的固有机械特性,6.1.1三相异步电动机机械特性的三种表达式,1、固有机械特性,满足 ， f=50HZ ，定、转子不外串电阻、电感和电容， 按规定方式接线条件时的机械特性称为固有机械特性，如图6-4所示。,其对应的人为机械特性曲线如图6-5所示,2、人为机械特性 从参数表达式（式6-4）可知，人为的改变电机的某些参数，机械特性要随之改变，所得到的机械特性称作人为机械特性。,（1）降低定子电压时的人为机械特性 当定子电压下降时，同步速不变；临界转差率不变，最大转矩成平方倍的下降；起动转矩成平方倍的下降，用下列示意图
7、表示。,图6-5异步机降低定子电压时的人为机械特性,6.1.2三相异步电动机的固有机械特性与人为机械特性,（2）转子绕组串三相对称电阻 绕线式异步机可以通过电刷和滑环装置往转子回路串三相对称电阻。当外串电阻增加时，同步速不变，最大转矩不变，临界转差率增加，起动转矩变化，用下列示意图表示。 其对应的人为机械特性曲线如图6-6所示。,几点说明： 1）只能允许电压从额定值向下调节，即 。 2）当负载接近于额定值时，三相异步电动机不允许欠电压长期运行！,6.1.2三相异步电动机的固有机械特性与人为机械特性,图6-6异步机转子串对称电阻时的人为机械特性,3）定子串接三相对称电阻（或电抗） 当定子回路串入
8、三相对称电阻（或电抗）时，同步速不变，临界转差率、最大转矩及起动转矩都下降，用下列示意图表示。 图6-7表示出了定子串对称电阻时的人为机械特性曲线，定子串电抗时的人为特性曲线与定子串电阻时类似。,6.1.2三相异步电动机的固有机械特性与人为机械特性,图6-7异步机定子串对称电阻时的人为机械特性,6.2三相异步电动机的起动,6.2.1三相异步电动机固有起动特性,电动机从静止状态开始加速到以某一转速稳定运行的整个过程 叫作起动过程，简称起动。,（1）对起动时的主要要求 要求起动转矩足够大，以保证生产机械能正常起动。 在保证一定大小的的前提下，起动电流要越小越好。 起动过程中，能量损耗要尽量小，起动
9、时间要尽量短。 起动设备力求结构简单，操作方便。,（2）异步机的固有起动特性 异步电动机直接投入电网起动称作直接起动，其起动特性称为固有起动特性，如图6-8所示。 由图可见：起动电流比较大，起动转矩比较小。 对于一般鼠笼式异步电动机，有,图6-8异步电动机的固有起动特性,起动转矩小的后果： 若起动转矩小于负载转矩，即 时，电机则不能起动起来。 当起动转矩略大于负载转矩时，由运动方程式 可知，这时 很小，使得起动时间拖长，从而影响生产机械的生产率。,起动电流大会产生如下危害： 过大的冲击电流会引起电网电压瞬间下降，影响接在同一电网上的其他电机或电气设备的正常运行。 频繁起动使电机过热，可能烧坏绕
10、组。,6.2.1三相异步电动机固有起动特性,3.5.2他励直流电动机的起动方法,直接起动也称全压起动，起动时通过三相闸刀开关或接触器，将电动机的定子绕组直接接通额定电压的三相电源。直接起动是最简单方便的方法，只要满足条件，应尽可能直接起动。,一般来说功率小于7.5Kw的电机属于小容量电机，均可以直接起动。对于大于7.5Kw的电机，如果供电变压器容量相对电动机容量比较大，符合下面的经验公式，也可以直接起动。公式为,式中,PH 供电变压器的总容量（KVA）； PN电动机的额定功率（Kw）； I1st电动机的起动电流； I1N电动机的额定电流。,6.2.2三相异步电动机的直接起动,（6-25）,一般
11、小容量电机带轻载可以采用直接起动的方法，因为小容量电机的起动电流小，由于轴上所带的负载轻，可以满足要求。 确定小容量电机，主要考虑电源变压器的容量和供电线路的长短等因素。,图6-9三相异步电动机降压起动时的电流与转矩工作过程,6.2.3三相鼠笼式异步电动机的降压起动,对于大、中容量的鼠笼机，当负载较轻时可以采用降压起动的方法。由于电机的容量比较大，起动电流比较大，要解决的问题是限制起动电流。由于是轻载，可不考虑提高起动转矩，但最后要校核起动转矩是否大于负载转矩。,起动时励磁电流 ，忽略 后，起动电流为 （6-26） 起动转矩为 （6-27） 结论：起动电流与电压成比例的下降，而起动转矩与电压成
12、平方倍的下降。 对应的降压起动时的电流与转矩的特性曲线如图6-9所示。,1、定子串电阻（或电抗）起动,定子串电阻（或电抗）起动的线路图如图6-10（图中为定子串电抗）所示。起动时，电源开关K1合，双向开关投向“起动”侧，串入电抗（或电阻），待转速接近稳定值时，将K2投向“运行”侧，切除电抗（或电阻），电机最后在全压状态下正常工作。,式中， 为降压起动时起动电流、 为直接起动电流； 为降压起动时起动转矩、 为直接起动转矩。 结论：若降压起动时电压为直接起动电压的a倍，则降压时起动电流也为直接起动电流的a倍，但起动转矩为直接起动时的a2倍，由于起动转矩下降倍数较多，需校核是否满足。,6.2.3三相
13、鼠笼式异步电动机的降压起动,（1）起动电流 和起动转矩 设a为起动电压降低的倍数，则有,（6-30）,（6-29）,图6-10定子串电阻（或电抗）降压起动线路,2、自耦变压器的降压起动 利用自耦变压器降压起动线路见图6-11a。起动时，开关投向“起动”侧，变压器的原边接电源，副边接电动机使电动机降压起动起来，当转速升到接近稳定转速时，将K投向“运行”侧，自耦变压器从电源切除，电动机接上全压正常运行。,（a）原理线路图 (b)一相的等值电路 图6-11自耦变压器降压起动,6.2.3三相鼠笼式异步电动机的降压起动,结论：自耦变压器降压起动时，从电源吸收的起动电流 与起动转矩 都为直接起动时的 倍。
14、,现分析采用自耦变压器起动时的起动电流 和起动转矩 。 由于主要考虑起动电流对电网的影响，因此，这时的起动电流指得是从电网输入的电流 ，而不是电机本身的电流 。 设自耦变压器的变比为a，由图6-11b，可分析有,6.2.3三相鼠笼式异步电动机的降压起动,（6-36）,（6-37）,式中， 为降压起动时起动电流、 为直接起动电流； 为降压起动时起动转矩、 为直接起动转矩。,优点：起动转矩和起动电流下降的倍数相同，而不像定子串电阻（或电抗） 那样，限于很轻的负载才能起动。且起动电流和起动转矩可适当调节。 缺点：设备复杂，体积大，重量重，价格较贵，维修麻烦，且不允许频繁起动。,3、星形三角（Y-）降
15、压起动 星形三角（Y-）降压起动时的线路图如图6-12a所示。起动时，将K投入接通电源，再将k1投入起动侧，电机定子“Y”接，相电压为额定电压的 ，降压起动，待转速上升到接近稳定转速时，将k1投向“”运行侧，电机接，以额定电压全压运行。 Y-起动用于正常运行时是“”接的电机。,（a）线路图 (b)三角形直接起动 (c)星形降压起动 图6-12星形-三角形降压起动,6.2.3三相鼠笼式异步电动机的降压起动,结论：Y-起动时的起动转矩和起动电流均为直接起动时的 ，且大小不可调。,现分析采用Y-起动时的起动电流 和起动转矩 。 由图6-12c及6-12b可分析得,6.2.3三相鼠笼式异步电动机的降压起动,（6-38）
