1、第十章三相異步電動 機的機械特性及各種運 轉狀態黑龍江科技學院 電信學院第十章三相異步電動機的機械特性及各種運轉狀態第一節 三相異步電動機機械特性的三種表達式 第二節三相異步電動機的固有與人為機械特性第三節三相異步電動機的各種運轉狀態 第四節根據異步電動機的技術數據計算其參數第五節繞線式異步電動機調速與制動電阻計算第一節三相異步電動機機械特性的三種表達式定義：n=,它反映了在不同轉速下,U=UN電動機所能提供的轉矩情況。一、物理表達式T = 5九1；coscp；式中：異步機的轉矩系數 轉子電路的功率因數,R/sR；COS 0 =f-=/-= cos 0J(R；/+X；2J&2 + $2

2、X；2小異步機每極磁通轉子電流折算值= I, 、；七cosRJ sV(/S)2+X；2R；J/?；=cosn =/(cos=(n()s (n0n)/n0 = /(/；)s = (n0-n)/n0三相異步電動機的機械特性物理表達式一般用于分析電動機在各 種運轉狀態下，轉矩 T與磁通 0 忑轉子電流的有功Lcoscp/的關 系.當 rz = q (s = 0)11寸，I；= O, coscp?= 1, = 7 = O當川從開始下降，5較小時，R；/sX；,X；可忽略,將 = /（/；）、八=/（cos0；） 兩條曲線相乘，即得“ = /（T）表明：三相異步電動機的電磁轉矩是由主磁通 0）m 與轉子

3、電流的有功分量 I2rcos（pr相互作用產生的形式上，與直流電動機轉矩表物理表達式反映了不同轉速時卩與“及轉子電流之間的關系，不能直接反映異步電動機轉矩與電動機參數（如定子相電壓/as, Rj,心,X,X；,定子相數,轉子同步機械角速度 等）。將T當$ =幾時，T = Tm當 S較大時，&/S 相對變小X；不能忽略， 厶增加緩慢, 同時,cos 0；隨 s 增人而下降n= /（cos；） I 相乘，*/（/；）J 達式T=二參數表兔=咖嘰代入物理表達式得:mAQ*；/；E； =/；Z；COS0；= 2-分子分母同乘以（ls）,即得 疔說明：電磁轉矩與電源參數（/）、結構參數（R、X、

4、皿、p）和運行參數（）有關。R+（X|+X；）XT = HC$(尺+/?；/s)2U；R； /s5 = (H0-H)/H0小結1）當電動機參數及電源頻率不變時，幾與 U成正比，加保持不變，與 1/卩皿是電動機可能產生的最大轉矩。如果電動機將停轉，為保證電動機不會因短時過載而停轉，電動機必須有一定得過載倍數KTKr=Tm/T 一般電動機的 1.830,起重設備的電動機的陌可達 35；R；Sfn mX +X；2G$（X|+X；）過載倍數 徐心外異步電動機還有一個重要的參數，即起動轉矩。起動時，s=l(71=0)代入T =f(s),得TU；R2企(尺十用 r+(x嚴 x；y結論：當其它參數一定時(1

5、) 起動轉矩與電源電壓平方成正比；(2)頻率越高，起動轉矩越??；漏抗越大，起動轉矩越小;(3) 繞線式電動機，轉子回路電阻越大，起動轉矩先增后減。(4 )起動轉矩倍數K-r對鼠籠式異步電動機，則不可通過轉子回路串電阻來 增加電動機的Tst；當:Tst厶時，電動機才能起動，在額定負載下，只有Kspl的籠型異步電動機才能額定負載起動。三相異步電動機的機械特性曲線可分為兩個區域:(1)穩定運行(2)不穩定運行區域。穩定運行區域：在此區域內，0 vs 5 s”9slfl） n 此時, 機械特性向下傾斜，無論是對于恒轉矩負載還是對于風機、 泵類負載，電力拖動系統可以穩定運行;不穩定運行區域：在此區域內v

6、sSl, 0nnl-sm）。此時,對于恒轉矩負載，系統將無法穩定運行；而對于風機、泵 類負載，盡管系統可以穩定運行，但由于轉速太低，轉差 率較大，轉子銅耗較大，三相異步電動機將無法長期運行。三.實用表達式“咻/S0$ （尺+/?；/$）：+（X+X；）24_U：R；JR：+（X +X）T二2和1 +幾尺/?；）用TIT眄考慮到 9m幾=2 土& +JR：+（XI+X；F解方程，可得各種運行情況下 的轉差率與臨界轉差率的關系探根據9和粘的相對大小，取“ + ”或取實用表達式27；危和人舉 4忽略,則：丁T_s s居貳仆沁&理其中，SNG =9550如5額定負載時，一般很小，s/s

7、msm/s9則7；= 匚二 臨=2KSN由0由于5Nsm,則即有下面的關系【例 IO1】Y132M-4型三相異步電動機帶某 負載運行，轉速 =1455 i7mln,試問該電動機的由載 轉矩巧是多少？若負載轉矩 rz=45 N m,則電動機的 轉速n是多少？解：由電工手冊查到該電機的PN=7.5 kW, n0= 1500 r/min, nN= 1 440 r/min, KT= 2.2o由此求得死o一兀N_ 1500一1440=15001500 -14551500= 0e03=0.04s-z ZEQ6EH EezEold十9909910Eo o卜P60IXzE-z卜P60IHE-z9卜6nXz z

8、HfJHE-z9卜6TrH E.z0Moos卜09910H(I Bz、+z.z(II作+W孑n J.eUIAI9MH.gUIAIOOSIX (9EOOII) H9EOOHX99U0HW60I第二節三相異步電動機固有機械特性和人為機械特,性一、固有機械特性當5、j、R2.X2為常數時：T=f(s)轉矩特性n=/(T)機械特性當U = UN、J=fw且繞線型轉子中不外串電阻或電抗時，機械特性稱為固有機械特性。起動狀態（A點）0對應 =1, n = 0的狀態。-又稱為堵轉狀態。起動時T=Tst, Z1L=/St0 Tst-直接起動的能力。O起動條件幾J Zst線路允許值或人=（47） I1N.OY系

9、列三相異步電動機Kst=l 62 2, Ksc = 5 57 0起0起動電流倍數0額定狀態是指各個物理量B都等于額定值的狀態。T=TN,卩2=Pw7I=7INO額定狀態說明了電動機長期運行的能力T涇Tz卩2夕N，I目 2O%=0 010 09很小，卩增加0對應 =0, T = 0,7I=/IN,2=0的狀態。是電動機電動狀態與回饋制動 狀態的轉折點?！纠?0.2】 一臺Y225M - 2型三相異步電動機, 若Tz=200N m,試問能否帶此負載：（1）喪期運行；（2）短時運行；直接起動（設人在允許范圍內）。已知該電機的PN= 45kW, /iN=2970r/min, KmT = 22,Kst=

10、 2.0 o臨界狀態Q臨界狀態明了電動機的短時過載能力。O過載倍數OY系列KmT = 2 2.2。臨界轉臨界轉速)同步轉II解：由PN= 45 kW, nN= 2970 r/min,心T=2 2,心=2 0。(1)電動機的額定轉矩6045 x KF2 x 3.14 2 970由于TN T7,故可以帶此負載短時運行。(3)電動機的起動轉矩Tst= Kst rN= 2.0 x 145 N m = 290 N m由于TstTz,且超過1 1倍故可以帶此負 載直接起動。二人為機械特性人為地改變電動機的任一個參數(如t/護、P、 定子回路電阻或電抗、轉子回路電阻或電抗)的機械特性稱為人為機械特性O1降低

11、定子端電壓的人為特性；2改變轉子回路的電阻的人為特性；3改變定子回路電抗和電阻的人為特性;4改變轉子回路電抗的人為特性；5改變極數后的人為特性；6改變輸入頻率的人為特性。=14560% =-P7；產久和粘與電壓無關。(1)降低定子電壓時的人為特性mT腫如電動機原在額定狀-J-/2N2=-J-7/2態下運行，降壓后：N厶厶/込廠恒轉矩負載特性 巧2一風機類負載特性分析：定子電壓下降 后，電動機的起動 轉矩和臨界轉矩都 明顯降低，對于恒 轉矩負載，調速范圍小，對于風機類 負載，調速范圍大, 降壓調速適合風機 類負載。噸2CO + X；）n-W.轉子回路串對稱電阻時的人為特性U Tst=m,U；Rr

12、2瓦（尺+/?J+（X|+X；0根據為二尺2/（E+X2），），心與鳥無關。當轉子電阻/?2增大時，同步轉速心和臨界轉矩 幾、不變，但臨界轉差率粘變大，起動轉矩&隨轉子電 阻增大而增大，直至卩產G o當轉子電阻人2再增大時，起動轉矩幾反而減小。 轉子串入對稱三相電阻的方法應用于繞線式異步 電動機的起動和調速。O 當R2f 99 Xj+X2時，陥1O當尺粘1,心2川。結論(3)定子回路串聯對稱電抗時的人為機械特性-瓷9_ TJ/ l/zol,sn。時，轉差率s(),則轉子感應電動勢sE?反向。轉子電流的有功分量為:/J =/；COS02_ E；（/?；/$）= 7;/S）；+X；2血;/；y + x；2 =（/?;/b +x;2TT位能負載帶動異步電動機進入回饋制動狀態-轉子電流的無功分量為:= /；sin輕E；X；J(/?；/b + X；2J(R；/sy +Xj上兩式說明：當svO時，轉子電流的有功分量改變方向。 其轉