三相異步電動機的機械特性5.1首頁本章重點

第5章三相異步電動機的電力拖動本章內容三相異步電動機的起動5.2三相異步電動機的制動

5.3三相異步電動機的調速

5.4小結5.5第5章三相異步電動機拖動

內容提要：

本章介紹三相異步電動機機械特性的特點及參數表達式和實用表達式，討論三相異步電動機的固有機械特性和人為機械特性，闡述三相異步電動機的起動、調速和制動的各種方法、特點和應用。返回第5章三相異步電動機拖動

1.機械特性的特點、表達式3.三相異步電動機的常用起動方法、特點和適用范圍

重點：2.三相異步電動機的人為機械特性返回4.三相異步電動機的各種調速方法、原理和應用5.三相異步電動機的各種制動方法、原理和應用第5章三相異步電動機拖動

第5章三相異步電動機拖動

三相異步電動機的機械特性一、機械特性表達式三相異步電動機的機械特性是指在定子電壓、頻率和參數固定的條件下電動機的轉速與電磁轉矩之間的關系，即電磁轉矩有三種表示形式：物理表達式、參數表達式、實用表達式1、物理表達式式中：---異步電動機的轉矩常數——異步電動機每極磁通第5章三相異步電動機拖動

---轉子電流---轉子電路的功率因數物理表達式的幾點討論：1.三相異步電動機的電磁轉矩T是由主磁通和轉子電流相互作用產生的2.T和氣隙磁通以及轉子電流的有功分量成正比；第5章三相異步電動機拖動

2、參數表達式異步電動機的機械特性參數表達式：第5章三相異步電動機拖動

式中：---定子相數---磁極對數---定子相電壓---電源頻率---定子電阻和漏抗---折算到定子側的轉子電阻和漏抗第5章三相異步電動機拖動

機械特性分析：第一象限：均為正，此時電動機處于電動運行狀態。第二象限：此時電動機處于發電機運行狀態。第四象限：此時電動機處于電磁制動運行狀態。第5章三相異步電動機拖動

4個特殊點：（1）額定工作點B（2）起動點A時的啟動電流，所對應的轉矩為啟動轉矩。分析啟動轉矩的表達式可知：1）2）啟動轉矩體現了電動機帶載起動的能力。只有當時，電動機才能啟動3）在一定范圍內，Tst正比于r2ˊ，故繞線電機可采用轉子串電阻起動的方法以增大Tst。啟動轉矩倍數第5章三相異步電動機拖動

（3）同步轉速點HH點對應的轉速為理想空載轉速，即同步轉速。此時，電動機定子電流為空載電流。第5章三相異步電動機拖動

（4）最大轉矩點（臨界轉差率點）P電機帶動最大負載的能力。注：式中，“＋”號對應電動狀態；“一”號對應發電狀態。第5章三相異步電動機拖動

分析Sm、Tm表達式可得出結論如下：①Tm正比于U12，說明Tm對電壓波動非常敏感；②Sm與r2ˊ成正比，Tm與r2ˊ無關；③Sm、Tm均與（x1+x2ˊ）成反比。為了保證電動機不會因短時過載而停轉，一般電動機都具有一定的過載能力。注：一般電機取λT

＝1.6～2.2，起重、冶金電機取λT

＝2.2～2.8。第5章三相異步電動機拖動

3、實用表達式機械特性的實用表達式：第5章三相異步電動機拖動

二、固有機械特性固有機械特性是指異步電動機工作在額定電壓及額定頻率下，電動機按規定的接線方法接線，定子及轉子電路中不外接電阻（電抗或電容）時所獲得的機械特性曲線。三相異步電動機的固有機械特性sn0nNsNnmsm10TNTstTmaxTemABCD1）起始點A；2）額定工作點C；3）同步轉速點D；4）最大轉矩點B。第5章三相異步電動機拖動

第5章三相異步電動機拖動snsm10TLUN0TstTmaxTemn1A0.8UN0.64Tst0.64Tmax三、人為機械特性（1）降低定子端電壓時的人為特性r2+Rs3Tst2sm2r2+Rs2Tst1sm1r2+Rs110TstTmTems

n0n1smr2第5章三相異步電動機拖動（2）轉子回路串接對稱電阻時的人為特性10TmTemsms

n0n1Tm’xstsm’第5章三相異步電動機拖動（3）定子電路回路串接對稱電抗（或電阻）時的人為特性三相異步電動機的啟動從異步電動機接入電源，轉子開始轉動到穩定運轉的過程，稱為啟動。啟動瞬間,n=0

s=1E最大

Ist最大。

電機啟動性能的要求：1）啟動電流要小，以減小對電網的沖擊；2）啟動轉矩要大，以加速啟動過程，縮短啟動時間。第5章三相異步電動機拖動

三相籠型異步電動機的啟動1、全壓啟動（直接啟動）全壓啟動是將電動機直接接到額定電壓上的啟動方式，又叫直接啟動。優點：設備簡單，操作方便。缺點：啟動電流較大；啟動轉矩不大。適用范圍：電動機容量在7.5kW以下第5章三相異步電動機拖動

2、降壓啟動（1）定子串電阻啟動缺點：外接啟動電阻上有較大的功率損耗，經濟性較差。第5章三相異步電動機拖動

適用范圍：正常運行時定子繞組為三角形連接。

優點：缺點：啟動電流為全壓啟動時的1／3。（2）Y-Δ降壓啟動不適合高啟動轉矩場合，適合空載或輕載啟動Δ運行時，首尾相接構成閉環Y啟動時，繞組尾端連成一點QS1L3V2L2L1QS2FUV1U1U2W1W2V1U1W1W2U2V2ABCXYZ啟動UP'AZBYXC正常運行UP第5章三相異步電動機拖動

第5章三相異步電動機拖動

Y-Δ降壓啟動控制線路裝接原理圖第5章三相異步電動機拖動

（2）自耦變壓器降壓啟動優點：1、不論電動機定子繞組采用Y或都可使用；2、啟動電壓可根據需要選擇，使用靈活，適用于不同的負載。缺點：設備體積大、笨重，成本高。第5章三相異步電動機拖動

Rst1Rst23~M3~S1S2S1.起動過程①串聯Rst1和Rst2起動（特性a）總電阻R22=r2+Rst1+Rst2n1TnOa(R22)TLTst2a1a2Tst1切除Rst2三相繞線型異步電動機的啟動（1）轉子串電阻啟動第5章三相異步電動機拖動

1.起動過程b(R21)n0TnOa(R22)Tst2Tst1a1a2TLb1b2②

合上S2，切除Rst2（特性b）總電阻R21=r2+Rst13~M3~S1S2Rst1Rst2S切除Rst1第5章三相異步電動機拖動

③合上S1，切除Rst1（特性c）總電阻:r2c(r2)b(R21)n0TnOa(R22)Tst2Tst1a1a2TLb1b2c1c21.起動過程p3~M3~S1S2Rst1Rst2S第5章三相異步電動機拖動

第5章三相異步電動機拖動

（2）轉子串頻敏變阻器啟動第5章三相異步電動機拖動

三相異步電動機的制動

電動機斷電后由于機械慣性總要經過一段時間才能停下來。為了提高生產效率及安全，采用一定的方法讓高速運轉的電動機迅速停轉，就是所謂的制動。制動機械制動電氣制動當電動機的定子繞組斷電后，利用機械裝置使電動機立即停轉。（電磁抱閘制動、電磁離合器制動等）。電動機產生一個和電動機實際旋轉方向相反的電磁轉矩，使電動機迅速停轉。能耗制動、反接制動、回饋制動第5章三相異步電動機拖動

電磁抱閘制動器第5章三相異步電動機拖動M3~3~S1

制動前

S1合上，S2斷開，

M為電動狀態。

制動時

S1斷開，S2合上。定子:U→I1→Φ

轉子:n→E2→I2M為制動狀態。n＋U－S2

RzI1×ΦFFTM

TM1、能耗制動方法：將運行著的異步電動機的定子繞組從三相交流電源上斷開后，立即接到直流電源上。原理：NSnF＋第5章三相異步電動機拖動對于采用能耗制動的三相異步電動機，既要有較大的制動轉矩，又要求定、轉子回路中電流不能太大使繞組過熱。能耗制動過程分析：能耗制動機械特性：圖中曲線1和曲線2具有相同的轉子電阻，但2比1具有較大的直流勵磁電流；1和3具有相同的直流勵磁電流，但3比1具有較大的轉子電阻。由圖可見，轉子電阻較小時（曲線1），初始制動轉矩比較小。對于籠型異步電動機，為了增大初始制動轉矩，就必須增大勵磁電流（曲線2）。對繞線轉子異步電動機，可以采用轉子串電阻的方法來增大初始制動轉矩（曲線3）。OnT特點：①因T與n方向相反，

n－T曲線在第二、四象限。②因n=0時，T=0，

n－T曲線過原點。③制動電流增大時，制動轉矩也增大；產生最大轉矩的轉速不變。I1"I1'＜第5章三相異步電動機拖動?能耗制動過程—迅速停車TLOnT12①制動原理制動前：特性1。制動時：特性2。原點O(n=0，T=0)，a點b點慣性ab(T＜0，制動開始)n↓制動過程結束。②制動效果

Rz

→I1

→Φ

→T

→制動快。③制動時的功率定子輸入：P1

=0，軸上輸出：P2=TΩ＜0。動能P2→轉子電路的電能

→PCu2消耗掉。第5章三相異步電動機拖動?能耗制動運行—

下放重物（位能性負載）TLOnT12aa點b點

慣性(T＜0，制動開始)bn↓原點O(n=0，T=0),在TL作用下n反向增加cc點(T=TL),制動運行狀態以速度nc

穩定下放重物。制動效果：由制動回路的電阻決定。第5章三相異步電動機拖動2、

反接制動（1）電源反接制動3~M3~3~M3~Rz制動前的電路制動時的電路①制動原理第5章三相異步電動機拖動①方法：把與電源相連接的三根火線任意兩根的位置對調，使旋轉磁場反向旋轉.－TLTL制動前：正向電動狀態。制動時：定子相序改變，

n1變向。OnT1n12－n1

bs=

－n1

－n－n1=n1＋nn1即：s

＞1(第二象限)。同時：E2s、I2

反向，T

反向。aca點b點(T＜0，制動開始)慣性n↓c點(n=0，T≠0)，制動結束。到

c點時，若未切斷電源，M將可能反向起動。d第5章三相異步電動機拖動取決于Rz的大小。②制動效果aOnT1n12－n0bc三相電能電磁功率PEM轉子機械功率PΩ定子轉子電阻消耗掉第5章三相異步電動機拖動（2）轉子倒拉反轉制動——下放重物OnT1n12bcTLad①制動原理定子相序不變，轉子電路串聯對稱電阻Rz。a點b點(Tb＜TL)，慣性n↓c點(n=0，Tc＜TL)在TL作用下M反向起動d點(

nd＜0，Td

=TL)

制動運行狀態②制動效果改變Rz的大小，改變特性2的斜率，改變nd。3e

低速提升重物第5章三相異步電動機拖動OnTTLn1－n1（1）下放重物時的回饋制動GRbT3~M3~TnTLbac正向電動反接制動dn回饋制動反向電動第5章三相異步電動機拖動3、回饋制動

特點：|

n|

＞|n1|，s＜0；電機處于發電機狀態。TnOf1'f1"f1'＞

f1"（2）調速過程中的回饋制動TLabcdTnOYYYTLabcd?第5章三相異步電動機拖動

制動效果Rz

→下放速度

。※為了避免危險的高速，