十章 三相异步电动机的机械特征及各种运转状态

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第十章 三相异步电动机的机械 特性及各种运转状态第一节 三相异步电动机机械特性的三种表达式 一、物理表达式 T CT 1 m I 2 cos 2式中： 异步机的转矩系数 cos 2 R2 / s ( R2 / s) X 22 2

pm1 N1k w1 CT 1 2 R2 R2 s X 22 2 2

cos 2

m ——异步机每极磁通

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I2

E2 R2 2 X2 s 2

异步电动机的 机械特性

二、参数表达式 E2 2πf1N1kw1 m2πf1 s p

可得

T

s

m1

E2 I 2 cos 2

E2 I 2 Z 2

R2 / s cos 2 Z2

R2 I2 则得 T s s m122

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由于异步电动机的电磁功率为

R2 Pe m1 I 2 s2

T

sT

Pe

分子分母同乘以(1-s),即得 由异步电动机的近似等效电路 I 2

P2U

2 R2 R1 X 1 X 2 s 2

得异步电动机的机械特性参数表达式 2 R2 U m1 s T 2 s R2 2 R1 X 1 X 2 s 3

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使 dT / ds 0 ,即可求得临界转差率sm R2 R12 X 1 X 2 2 U 2

最大转矩

Tmax

s 2 R R 2 X X 2 1 1 1 2

m1

由于 R1 X 1 X 2

R2 sm X1 X 2起动转矩

Tmax 2 U R2

2 mU 1

2 s ( X1 X 2 )

Tst

s R1 R2 2 X 1 X 2 2 4

m1

起动转矩倍数

K st Tst /TN

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三、实用表达式

R1 2Tmax 1 sm R2 T R1 s sm 2sm sm s R2

忽略 R1 得机械特性的实用表达式

2Tmax T s sm sm sns nN (式中 sN ) ns

可以求出 s s ( K m N T

K 1)2 T

2Tmax TN sN sm sm sN

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第二节 三相异步电动机的固有机械特性

与人为机械特性一、固有机械特性固有机械特性是指异步电动机工作在额定电压及额定频率下， 电动机按规定的接线方法接线，定子及转子电路中不外接电阻(电 抗或电容)时所获得的机械特性曲线 。 三相异步电动机的固有机械特性

1)起始点A; 2)额定工作点B; 3)同步转速点H; 4)最大转矩点P和P′。

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二、人为机械特性(一)降低

三相异步电动机降低定子 相电压时的人为机械特性

Ux

U x 降低后电动机电流将大于额定值，电动机如长时连续运行， 最终温升将超过允许值，导致电 动机寿命缩短，甚至烧坏。 (二)转子电路内串联对称电阻 转子电路串联对称电阻 适用于绕线转子异步电动机 的起动，也可用于调速。7

转子电路内串联对称电阻 时的人为机械特性

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(三)定子电路串联对称电抗定子电路串联对称电抗 一般用于笼型异步电动机的

降压起动，以限制电动机的 起动电流。 (四)定子电路串联对称电阻 与串联对称电抗时相同， 定子串联对称电阻一般也用于 笼型异步电动机的减压起动 。

定子电路内串联对称电抗 时的人为机械特性

定子电路内串联对称电阻 时的人为机械特性

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(五)转子电路接入并联阻抗 由于转子电路参 数可变，如果参数配合 恰当，电动机在整个加 速过程中产生几乎恒定 的转矩，在右图上绘出 了这样的人为机械特性。

转子电路接入并联阻抗时 的电路图和人为机械特性

转子电路接入并联阻抗 时的转子等效电路图9

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第三节 三相异步电动机的各种运转状态 一、电动运转状态电动运转状态的特点是电动机 转矩的方向与旋转的方向相同。

二、制动运转状态异步电动机可工作于回馈制 动，反接制动及能耗制动三种制 动状态。其共同特点是电动机转 矩与转速的方向相反，以实现制 动。此时，电动机由轴上吸收机 械能，并转换为电能。

电动状态下异步电 动机的机械特性10

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(—)回馈制动状态

当异步电动机由于某种原因(例如位能负载 的作用 ),使其转速高于同步速度 时，转子感 应电动势反向，转子电流的有功分量也改变了方 向，其无功分量的方向则不变。此时异步电动机 既回馈电能，又在轴上产生机械制动转矩，即在 制动状态下工作。位能负载带动异 步电动机进入回 馈制动状态

异步电动机在回馈 制动时的相量图

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当 n ns 时

s ns n / ns 0

转子电流的有功分量为 I 2a I 2 cos 2

I 2a

R2 / s 2 X 2 2 R2 / s 2 X 2 2 E2 X22

E2

R2 / s

E2 R2 / s R2 / s 2 X 22

转子电流的无功分量为 I 2 I 2 sin 2 I 2

R2 / s X 2 2

R2 / s X 22 2

E2 X 2 R2 / s 2 X 22

T CT 1 m I 2 cos 2 也为负，与转速方向相反

异步电动机轴上输出的机械功率也为负 P2 T

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异步电动机回馈制 动时的机械特性

如果异步机定子脱离电网， 又希望它能发电，则必须在异 步机定子三相之间接上连接成 三角形或者星形的三组电容器。 这时电容器组可供给异步电动 机发电所需要的无功功率，即 供给建立磁场所需要的励磁电 流。 电容器接成三角形时 1 I 0 106 C I 0 0.3I1N 3 2πf1U N

3I 0 106 电容器接成星形时 C 2πf1U N

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(二)反接制动状态1.转速反向的反接制动

转速反向的反接制动 时的异步电动机特性

ns ( n) ns n 1 此时的转差率 s ns ns 转子由定子输入的电功率即为电磁功率Pe 3I2 2

R2 R f s

为正

转子轴上机械功率P P (1 s) 为负 2 e 转子电路的损耗 为两者之和，因此 能量损耗极大 。

P2 Pe P2异步电动机转速反向 反接制动电路图14

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2.定子两相反接的反接制动 为了迅速停车或反向，可将定子两相反接，工作点由A 转移到B此时转差率为 ns n ns ns ns ns 1

在两相反接时 ，电动机的转矩为-T,与负载转矩共同作用下， 电动机转速很快下降，这相当于图中机械特性的BC段。 在转速为零的C 点，如不切断电源， 电动机即反向加速， 进入反向的电动状态 (对应于特性CD段), 加速到D点时，电动 机将稳定运转，实现 了电动机的逆转过程。异步电动机定子两相反 接的电路图与机械特性15

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异步电动机能耗制动的 电路图与机械特性

(三)能耗制动状态

当K1断开，电动机脱离电网时，立即将K2接通，则在定子两相 绕组内通入直流电流，在定子内形成一固定磁场。当转子由于惯性 而仍在旋转时，其导体即切割此磁场，在转子中产生感应电动势及 转子电流。根据左手定则，可确定出转矩的方向与转速的方向相反， …… 此处隐藏：1249字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……