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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十章 三相异步电动机的机械特性及各种运转状态,i,2,R,1,R,2,i,1,u,1,e,1,e,2,R,L,L,1,L,2,定子电路相量电压平衡方程式为,由于绕组在正常负载范围内漏阻抗压降远小于感应电动势,E,1,。,i,2,R,1,R,2,i,1,u,1,e,1,e,2,R,L,L,1,L,2,转子电路,转子电势,e,2,的频率为,2,20,2,2,2,2,2,2,2,2,2,),(,cos,SX,R,R,X,R,R,+,=,+,=,f,2,20,2,2,20,2,2,2,2,2,2,),(,SX,R,SE,X,R,E,I,+,=,+,=,将其中参数代入：,2,20,2,2,2,),(,2,1,U,sX,R,sR,K,T,+,=,则,:,得到机械特性曲线,求解,可得临界转差率,最大转矩（或临界转矩）,T,max,：,值得注意,:,(1)T,max,U,1,2,(2),最大转矩值与转子电阻无关,一般三相异步电动机的,过载,倍数,K,T,=1.8-3.0,最大转矩与额定转矩之比,K,T,称为过载倍数,即,N,T,T,T,/,max,=,K,起动转矩,Tst,则,当定子接通电源转子未动时：,n=0（S=1）,可见,，,并且与,R,2,有关。,起动转矩与额定转矩之比称为起动转矩倍数,K,st,即,K,st,st,N,T,T,=,/,一般三相鼠笼电动机的,K,st,=1.02.2,.,实用表达式,或,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,。,二、人为机械特性,三相异步电动机降低定子相电压时的人为机械特性,（一）降低,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。,转子电路内串联对称电阻时的人为机械特性,（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。,（三）定子电路串联对称电抗,定子电路内串联对称电抗时的人为机械特性,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。,定子电路内串联对称电阻时的人为机械特性,（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。,（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,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。,电动状态下异步电动机的机械特性,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。,（,）回馈制动状态,位能负载带动异步电动机进入回馈制动状态,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。,异步电动机回馈制动时的机械特性,当转子的转速超过旋转磁场的转速,(s0),时,将发生回馈制动。电机是处于发电机状态,又称为,发电制动或再生制动。,在变极调速（或降频调速）时,当由高速挡向低速挡转换的初始,出现因转子的转速高于低挡同步转速而发生回馈制动的减速过程。,E,点为等速下落的稳定运行工作点,转速反向的反接制动时的异步电动机特性,异步电动机转速反向反接制动电路图,（二）反接制动状态,1,转速反向的反接制动,转子轴上机械功率 为负,此时的转差率,转子由定子输入的电功率即为电磁功率,为正,转子电路的损耗 为两者之和，因此能量损耗极大。,异步电动机定子两相反接的电路图与机械特性,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,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。,（三）能耗制动状态,异步电动机能耗制动的电路图与机械特性,当,K,1,断开，电动机脱离电网时，立即将,K,2,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，即为制动转矩。,三、运转状态小结,在正转方向，特性,1,与,1,的第二象限为回馈制动特性，第四象限为反接制动特性；,在反转方向，特性,2,与,2,的第二象限为反接制动特性，而第四象限则为回馈制动特性。,能耗制动电路的联结方法有所不同，其机械特性用曲线,3,与,3,表示，第二象限部分对应于电动机正转，而第四象限则对应于反转。,图中特性,1,，,2,及,3,对应于异步电动机转子有串联电阻时，而,1,，,2,及,3,则对应于没有串联电阻。,桥式起重机拖动主钩异步电动机的电路图,对应手柄位置主钩异步电动机的机械特性,转速逐级提升过程为,转速逐级提升的机械特性,空钩提升与下放时的负载转矩特性,提升和下放空钩时的机械特性与负载转矩特性,在空钩下放时也属电动状态。此时不但有空钩重量产生的位能力矩，而且有摩擦力产生的阻力矩，而阻力矩又比位能力矩大，将二者叠加即为电动机轴上的负载转矩。,（二）反接制动状态,（三）回馈制动状态,反接制动下放重物时的机械特性与负载转矩特性,回馈制动下放重物时的机械特性与负载转矩特性,第四节 根据异步电动机的技术数据计算异步电动机的参数,一般异步电动机的产品目录中可以查到一些技术数据，而不给出电动机的定、转子等具体参数，为此必须用工程计算法计算。一般可查到下列技术数据：,1,）额定功率,（,kW,）,2,）额定定子线电压 （,V,）,3,）额定定子线电流 （,A,）,4,）额定转速 （,r/min,）,5,）额定效率,6,）定子额定功率因数,7,）过载倍数,8,）飞轮惯量 （）,9,）对于绕线转子异步电动机，还给出两个转子数据，即,a,）转子额定线电动势,（,V,）,b,）转子额定线电流 （,A,）,10,）对于笼型异步电动机，没有转子数据，但给出下列两个数据,a,）起动转矩倍数,b,）起动电流倍数,此外，还可能给出定子极对数,p,；定子绕组的接线方式；工作制（或定额）；负载持续率；最高温升（或绝缘材料等级）等。额定频率我国为,50Hz,，即,Hz,。,在已知上述数据的基础上，可用工程计算法计算异步电动机参数,解,例,10-1,一绕线转子异步电动机的技术数据为：,试用工程计算法计算异步电动机的下列参数：,第五节 绕线转子异步电动机调速及制动电阻的计算,计算的方法是按已知条件，利用机械特性（一般是实用表达式）进行，计算时必须注意不同运转状态下方程式中各参量的正负符号等不同特点。,例,10-2,某绕线转子异步电动机的铭牌参数如下：,（,1,）当负载转矩 ，要求转速 时，转子每相应串入多大的电阻（图中,B,点）？,绕线转子异步电动机的机械特性,（,2,）从电动状态（图,1,中,A,点）时换接到反接制动状态，如果要求开始的制动转矩等于 （图中,C,点），则转子每相应该串接多大电阻？,（,3,）如果该电动机带位能负载，负载转矩 ，要求稳定的下放转速,r/min,，求转子每相的串接电阻值。,解,取 （不合理）,（,1,）,考虑异步机的机械特性为直线,对于固有特性,对于人为特性,（,2,）,取,取,考虑机械特性为直线,（,3,）,取 （时不能稳定运转）,考虑机械特性为直线,绕线转子异步电动机能耗制动接线图及特性,例,10-3,绕线转子异步电动机的铭牌数据同例,10-2,，设从额定点,A,换接到能耗制动状态的运行点,E,（见下图），如果要求制动转矩的开始值等于电动机的额定转矩，求转子每相的串接电阻。能耗制动时的接线如图，定子通入大小为 的直流电流，假如电动机的空载电流,。假定应考虑电动机磁路的饱和。,解,查图,10-21,的曲线，当 时，,取,考虑能耗制动特性为直线,取,如果能耗制动特性为直线，转子电路不串电阻，则,例,10-4,绕线转子异步电动机的技术数据同例,10-2,。如果使用能耗制动使电动机快速停车，要求保证最大制动转矩 时，。接线如图所示。假定桥式整流后电压与交流电压有效值之比为,0.9,，整流电压经电容滤波后增高,30%,。试计算：,（,1,）直流励磁电路中的附加电阻,（,2,）异步机转子电路每相应串接的电阻,解,（,1,）,查图,10-21,，当,绕线转子异步电动机能耗制动接线图,（,2,）,第十章 结 束,
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