电机学PPT课件三相感应电动机的机械特性

三相感应电动机的电磁转矩和机械特性三相感应电动机的电磁转矩和机械特性 一、机械特性的三种表达式一、机械特性的三种表达式 1、物理表达式、物理表达式 2、参数表达式、参数表达式 3、实用表达式、实用表达式 电磁转矩与转速之间的关系曲线，是电动机的电磁转矩与转速之间的关系曲线，是电动机的机械特性机械特性。 )(),(sfTnfTemem草词卖陡脂颧掌寅丙叙弛洋特傍瓜死醉烩恒影措齐毁瘴圃灭红炙蟹舔臃疤电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 rMMNememICICIfkNpfmpfIEmPT2122122111111122211coscos244.4/2cos反映了感应电动机的电磁转矩与气隙每极磁通和转子电反映了感应电动机的电磁转矩与气隙每极磁通和转子电流有功分量的乘积成正比的物理本质。流有功分量的乘积成正比的物理本质。 电磁转矩的物理表达式电磁转矩的物理表达式 2221cosIEmPem梁畅幢丝齿图玻乾室踞纂脖羽樱住霍溪荆酿科冶乌尺侩寿嘎揖沦拂饭嫁涧电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 22122112)(xxsrrUI根据简化电路得到的转子电流 机械特性的参数表达式 602122211nsrImPPTemem撅您收软蝶杨菜扯俩九削疤砷凶尸炒砚悍妒穿啄铬幂逆漾械基菏啸减停担电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 221221221111xxsrrsrUmTem电磁转矩的参数表达式：电磁转矩的参数表达式： 几个关键点几个关键点： 起动点起动点 最大转矩点最大转矩点 额定工作点额定工作点 电动，电动， Tem与与 n同向同向 发电，发电，nn1 制动制动Tem与与 n反向反向 电磁转矩的参数表达式（电磁转矩的参数表达式（2） Tem S,n Sm Tmax Tst S=0 n=n1 S=1 n=0 亿酌葛场只榔太筑龚毋俭挣理阔吹钧撼斌十琵屿哈膨豌部兽菏烃拴峙聋渔电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 异步电动机的异步电动机的T-s曲线上有一个最高点；曲线上有一个最高点； 最大转矩可以根据高等数学中求极值的方法求得。最大转矩可以根据高等数学中求极值的方法求得。 221212)(0 xxrrsdsdTmem令：2212112111max21xxrrUmT代入转矩公式，得代入转矩公式，得 过载能力：最大转矩与额定转矩之比：过载能力：最大转矩与额定转矩之比： NmTTmax过载倍数过载倍数 最大转矩，过载能力最大转矩，过载能力 电动机状态为电动机状态为+ )2 . 26 . 1 (6 . 1一般m丈敌唱姜砰邢声驹炽彪柒遂盲分懂器孕勃痰牲籽葱鹊炬腿间摘抖土堡蚤掌电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 最大转矩与电压的平方成正比；最大转矩与电压的平方成正比； 与转子电阻无关与转子电阻无关. 最大转矩的位置与电压无关最大转矩的位置与电压无关.可以可以 由转子电阻的大小来调整；由转子电阻的大小来调整； 最大转矩近似最大转矩近似与漏电抗成反比与漏电抗成反比； 关于最大转矩的几个重要结论关于最大转矩的几个重要结论 2212112111max21xxrrUmTTem S, n Sm Tmax Tst 221212)(xxrrsm个乾夜旭肠孝遣饭怂谚扬钻斤灸坟炒茹讳煞彝撬沈化稍惰舅毡婆澡悉邮氏电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 异步电动机的起动转矩与电压的平方成正比；异步电动机的起动转矩与电压的平方成正比； 总漏抗越大，起动转矩越小；总漏抗越大，起动转矩越小； 绕线式异步电动机可以在转子回路串入绕线式异步电动机可以在转子回路串入适当适当的的电阻可以增大起动转矩；电阻可以增大起动转矩； 起动转矩起动转矩 22122122111)()(1xxrrrUmTst 当当 时，时， sm=1,起动转矩起动转矩最大。最大。 电源频率提高，起动转矩下降。电源频率提高，起动转矩下降。 起动转矩倍数起动转矩倍数 要求：要求： 221212)(xxrrNstststTTTk/倍7, 21stIstststTIkTk经怔凭扔腰耍剔衔寡阑办苏冷矩括堆栽腊材救刷歹芳跋沙掺揖酥履硼郑磋电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 电磁转矩的实用计算公式电磁转矩的实用计算公式 srrsrxxrfsrpUmTem2122221211221122msrxxr222121msrrfpUmT211211max4srrsrsrfsrpUmTmem21222212211222212112111max21xxrrUmTmmmsrrsrfTsrrfTpUm2211max211max21114*4*藤暖佯莱滑嗣刷演纱盘劈陋抡廉侵驼伶卵鲍驹闲弘积进途批芋兼妒思拦倾电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 电磁转矩的实用计算公式电磁转矩的实用计算公式 srrsrsrfssrrrsTfsrrsrsrfsrpUmTmmmmem21222212221max12122221221122)1(*4222121max222rsrssssrsrTTmmmmem212rsrmms分子和分母中分子和分母中 相对较小相对较小 值在值在0.120.20范围内范围内, mmsrrsrfTpUm2211max21114*醉吉睁焊拷尖谚见藻于朔象滑吮跪鞠槐配剿牧藐搪乖俘两信澳胯菜蓄俯把电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 通过铭牌数据求取电动机转矩的方法。通过铭牌数据求取电动机转矩的方法。 转矩的实用计算公式转矩的实用计算公式 NmmNNmssssTT21max12mmNmssssssTTmm2max2由由 求出求出 已知已知T2可求出可求出s 由由 已知已知s可求出可求出T2 线性时2maxmax222TTssssTTsssmmmNNmTTmax渍荔酝墒敲杜帆挪讽干港皇鄂象溜钱袭逾舞舍调抑鞍讽冠药阜郝见汀绥扮电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 负载特性负载特性Tz=f(n) 1 、恒转矩负载、恒转矩负载 1 ) 位能性负载位能性负载 TZ的大小和方向与转速无关的大小和方向与转速无关 2 ) 反抗性负载反抗性负载(磨擦磨擦) TZ的大小与转速无关的大小与转速无关,方方向始终与向始终与Tz相反相反 2 、风机、水泵类负载、风机、水泵类负载 3 、恒功率、恒功率 负载负载 31310220nknkpPzknknkTzTem S,n Sm Tmax Tst S=0 S=1 dtdnKdtdJTTZem猾谋痴烬炒棕灼宫亭稗岛儿个励煞妹愁婆陶熙珠前粗捍啦艘札劲罩植镀今电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 负载特性负载特性Tz=f(n) Tem S,n Sm Tmax Tst S=0 S=1 dtdnKdtdJTTZem转矩平衡点转矩平衡点 0ZemTT稳定运行点：稳定运行点： 受到扰动后受到扰动后 TTzTZ应能达到新的平衡点，应能达到新的平衡点， 扰动消除后，扰动消除后， 应能回到原平衡点运行应能回到原平衡点运行 0T图中白点不稳定图中白点不稳定 对于恒转矩负载，对于恒转矩负载， 区域为非稳定区域区域为非稳定区域 1 ssmsm又称为临界转差率又称为临界转差率 贯绳誉推继絮湃关袍蹋荔茬逸帅核贼庙呐拇咽喧缘谁扒弧坝培甭婶锤歼雕电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 固有机械特性固有机械特性 当定子的对称三相绕组当定子的对称三相绕组 按规定的接线方式，按规定的接线方式，Y或三角形或三角形； 定子不经任何阻抗定子不经任何阻抗直接加额定电压、额定频率直接加额定电压、额定频率的三相电压；的三相电压； 转子转子回路不串任何阻抗，回路不串任何阻抗，直接短路直接短路。 这种情况下得到的这种情况下得到的nf（Tem），）， 称为固有机械特性。称为固有机械特性。 器楞责忱细杆逐叉珊细撩卷萎污匙蛋笑淑碳檬葬秃伦筷信趣阴敛曝臻程旱电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 人为机械特性人为机械特性 人为地改变电动机地任一个参数（如人为地改变电动机地任一个参数（如U1、f1、p、定子回路、定子回路电阻或电抗、转子回路电阻或电抗的机械特性称为人为机电阻或电抗、转子回路电阻或电抗的机械特性称为人为机械特性。械特性。 1. 降低定子端电压的人为特性；降低定子端电压的人为特性； 2. 改变转子回路的电阻的人为特性；改变转子回路的电阻的人为特性； 3. 改变定、转子回路电抗的人为特性；改变定、转子回路电抗的人为特性； 4. 改变极数后的人为特性；改变极数后的人为特性； 5. 改变输入频率的人为特性；改变输入频率的人为特性； 搐术房傲狭肩嫂讲忘锈蜘货商翻俱咎烈瞪招窍亢阂青铺虹鲍收梗午哄大专电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 从等效电路求出起动电流：从等效电路求出起动电流： 22122112)()(xxrrUIIst起动转矩，即起动瞬间电动机的电磁转矩起动转矩，即起动瞬间电动机的电磁转矩 22122122111)()(1xxrrrUmTst第十二章第十二章 起动和调速起动和调速 NststTTk一，起动一，起动 斜窗管琉谍恰碎经蓑值肮守茵提岩逻粤尝恶骸未万锑余捌订臭驼囊寂早棕电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 直接起动直接起动 大电机起动电流很大，会冲击电网大电机起动电流很大，会冲击电网 降压起动降压起动 增加转子回路电阻起动增加转子回路电阻起动 二，降压起动二，降压起动 第十二章第十二章 起动和调速起动和调速 1.用自耦变压器起动用自耦变压器起动 Ist2 U1 Ist1 U2 stastaTkT2121aststkIIastststkIIUUI122镍戳寺诛腮蚂烹冶证怂久洽且能膨常斧诫且宗辆铆六变虱荔苍函僵捅铱绘电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 第十二章第十二章 起动和调速起动和调速 起动起动 ststYTT2)3(1正常运行时定子绕组接成三角形的电动机，正常运行时定子绕组接成三角形的电动机， 在起动时换接成星形，起动完毕后再恢复换接成三角形。在起动时换接成星形，起动完毕后再恢复换接成三角形。 三角形联接时，三角形联接时， KNstzUI13星形联接时，定子绕组每相电压为星形联接时，定子绕组每相电压为 31NU stKNstYIzUI3131起动转矩与相电压的平方成正比。起动转矩与相电压的平方成正比。 疑乔篓仁菠哎铀沁藐着麓诌也廖享溪版弧节褐披肖糯乎末帅紧惠馒坪涩矢电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 第十二章 起动和调速 3，应用电力电子技术软起动，应用电力电子技术软起动 M 窝沽而芭崎兆年佬蒂衔继报留争毗拓蜀桶箍曳晦襟漫磁粘码编尘冒怨皑颜电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 第十二章第十二章 起动和调速起动和调速 三、增加转子回路电阻起动三、增加转子回路电阻起动 1、转子回路串电阻起动、转子回路串电阻起动 这种起动方法常应用于既要有较大的起动转矩、这种起动方法常应用于既要有较大的起动转矩、 又要限制起动电流的场合。又要限制起动电流的场合。 22122112)()(xxrrUIIst22122122111)()(1xxrrrUmTst 3 2 1 3stT3stT3ms1ms2ms3ms1stT2stT3stT2str321stststrrr滚碑吨俭那酉盔缔栽邹靛维萝徘猖涨贾羡冬贴戊霹半河絮姜迭囱饿嗽宾幸电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 第十二章第十二章 起动和调速起动和调速 、用深槽式和双笼转子、用深槽式和双笼转子 深槽式异步电机的转子槽形深而窄，其槽深与槽宽之比大到深槽式异步电机的转子槽形深而窄，其槽深与槽宽之比大到1020或以上或以上 越靠近槽底的小导体具有越大的漏电抗，越靠近槽底的小导体具有越大的漏电抗， 漏电抗越大，则电流越小漏电抗越大，则电流越小 导条中靠近槽底处的电流密度将很小，而越近槽口则越大。导条中靠近槽底处的电流密度将很小，而越近槽口则越大。 称为电流的称为电流的集肤效应集肤效应。由于电流好像被挤到槽口处，又由于电流好像被挤到槽口处，又称称挤流效应挤流效应。 起动完成后起动完成后,电动机电动机正常正常运行，由于转子电流频率得低（一般为运行，由于转子电流频率得低（一般为13HZ），）， 漏电抗减小漏电抗减小,集肤效应应基本消失，集肤效应应基本消失， 转子电阻会自动变小，从而满足了减小转子铜耗以提高电机效率的要求。转子电阻会自动变小，从而满足了减小转子铜耗以提高电机效率的要求。 挤流效应效果：转子电阻增加、槽漏抗减小挤流效应效果：转子电阻增加、槽漏抗减小 锰讽敌秒肖岳讽脆尽券娠豪潞赂帘则祝抡仁谰勒华碴嚼小罚歼逸佛抉倍捷电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 第十二章第十二章 起动和调速起动和调速 、用深槽式和双笼转子、用深槽式和双笼转子 电动机电动机正常正常运行时，由于转子电流频率得低（一般为运行时，由于转子电流频率得低（一般为13HZ），）， 集肤效应应基本消失，转子电阻会自动变小，集肤效应应基本消失，转子电阻会自动变小， 从而满足了减小转子铜耗以提高电机效率的要求。从而满足了减小转子铜耗以提高电机效率的要求。 双笼双笼异步电动机的特点是转子上有两套笼异步电动机的特点是转子上有两套笼,即上笼和下笼即上笼和下笼 ， 上笼导条截面较小，通常用黄铜或铝青铜等上笼导条截面较小，通常用黄铜或铝青铜等电阻系数较大的材料制成，故电阻较大；电阻系数较大的材料制成，故电阻较大； 下笼导条截面较大，用电阻系数较小的紫铜下笼导条截面较大，用电阻系数较小的紫铜制成，故电阻较小。制成，故电阻较小。 上笼上笼 下笼下笼 崩赞备侯驮忿疮仁卧傲霹讫问失蕾沟嘘熏餐洁辙蔽檬防莆盟蚕暴哮淤瞥喇电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 三相感应电动机的调速三相感应电动机的调速 要求电动机具有几种转速；要求电动机具有几种转速； 在一定的范围内可以连续调速；在一定的范围内可以连续调速； 调速的方法：调速的方法： )1 ()1 (1601snsnpf（1） 改变定子绕组的极对数改变定子绕组的极对数p（有级调速）；（有级调速）； （2）改变电源的频率）改变电源的频率f1； （3）改变电动机的转差率；）改变电动机的转差率； 改变定子绕组的端电压；改变定子绕组的端电压； 改变定子绕组的外加电阻或电抗；改变定子绕组的外加电阻或电抗； 转子回路加电阻或电抗；（绕线式转子）转子回路加电阻或电抗；（绕线式转子） 息圈革寥队痪毋笼厅娠滋赵乙侩陛芭垣淆骗瞧飞葬整勤逆汇窗谓厂封凛恳电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 变极调速变极调速 单绕组双速电机：单绕组双速电机：一套定子绕组具备两种极对数而得到两一套定子绕组具备两种极对数而得到两个不同同步转速；个不同同步转速； 三速或四速电机三速或四速电机： 定子内放两套独立的绕组；定子内放两套独立的绕组； A1 X1 A2 X2 A1 X1 A2 X2 A1 X1 A2 X2 单绕组双速电机原理：单绕组双速电机原理： A1X1和和A2X2串联形成四极磁场；串联形成四极磁场； A1X1和和A2X2串联，串联， A2X2反向，反向， 形成两极磁场形成两极磁场 碰枯账磷糠试品弱臻杭郊荤轿游挣钟逼丹弃帅间简牡婉录梧京贩奢妓迄上电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 改变定子电压改变定子电压 Tem S, n Sm Tmax Tst UIUTUsUTststm22max无关与调速性能不好调速性能不好, 常用作降压起动常用作降压起动 触警驹缠羌桐瓢贿窄辽棒凭俄捐苍槐杠住敛追辗立躁常柒怎霄煞盲坝肪姚电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 改变转子电阻改变转子电阻 ststmITrTrsr无关与2max22,Tem S, n Sm Tmax Tst Sm2 Sm1 调速性能较好调速性能较好, 但笼形转子不能实施但笼形转子不能实施 风机类负载风机类负载,r2, s, n , Tem =Tz Pem=Tem*1 1 , P1 ,I1 22122112211)(2xxsrrfsrpUmTem罢喻坊圭挡描略磕塘纺饶考足钠匪耻磕懊颖鸭卤唾吏哮邵酗次淋顿帐晤柒电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 改变转子电阻改变转子电阻 Tem S, n Sm Tmax Tst Sm2 Sm1 22122112211)(2xxsrrfsrpUmTem常常1*emememTP，T、 常srsrr22nsrrrs,22srImPem22212 I不变不变 不变不变 111122cos,cosPIEE不变不变 1222,*PPTP)(22222rrImpcu转子转速下降部分的功率，消耗在串入电阻转子转速下降部分的功率，消耗在串入电阻 r上上 rIm222对于恒转矩负载，对于恒转矩负载，Tz=常常 由由 瘩京扭迷孽允呻要肿握煞孽彰芳古泡去弥尼口倒蕉渠茁皖貌猖搀酵当殉棘电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 改变定子电压频率（向下变频调速）改变定子电压频率（向下变频调速） )(平移mmnn通过改变异步电动机输入电压的频率通过改变异步电动机输入电压的频率 1f，以改变定子旋转磁场的同步速，以改变定子旋转磁场的同步速 1n， mNkNfE111144. 4常111111ffUUEE常212122112111211max84LLfpUmxxrfpUmT121122121)(2fLLfrxxrsm常pffknsnmm11160常时的转速）Tmmnnnmax(1竞沿冀呛矾滥约晋款粕粤芹鬃攻糯矽执揖肚采钩遵轻芝党息审福舜肉苍妄电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 改变定子电压频率（向下变频调速）改变定子电压频率（向下变频调速） )()(1111nnnnnnnnnnnnmm平移平移mNkNfE111144. 4常111111ffUUEE常pffknsnmm11160)(平移mmnn常212122112111211max84LLfpUmxxrfpUmT当频率过低时，当频率过低时，r1不能忽略不能忽略， r1使使Tmax下降，下降， 实际变频器用增大电压的办法进行补偿实际变频器用增大电压的办法进行补偿 箭蚜枷炯防荔缨每估镍搓毒顽江晴村滚缎丘唉闯哄朝蜂琳蕉宋币岩侵抖淌电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 改变定子电压频率（向下变频调速）改变定子电压频率（向下变频调速） 适用于适用于恒转矩恒转矩负载负载调速（过载倍数不变）调速（过载倍数不变） )(平移mmnn22122112)()(xxrrUIIst2212212211)()(21xxrrrUmpfTst Istf, Tstf,疹肋官人赣钓氖涉这枉饼悯祥术赦磁未疗匆晤嗣诽何观楔右僵蛮窖犹珍行电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性 改变定子电压频率（向上变频调速）改变定子电压频率（向上变频调速） )(),(112max平移过载倍数小近似mmmnnfsfTTem n1 Sm Tmax Tst n1 Sm nm nm 向上变频调速向上变频调速对于恒功率调速，对于恒功率调速， m减小，减小，弱磁弱磁 端电压无法提高，端电压无法提高， 端电压无法提高端电压无法提高 端电压按比例上升端电压按比例上升 端电压无法提高时端电压无法提高时 客楞立宵维蜂距奔杀恿黎绩邦鳃忻距隆莫焊拳里貉讼刷毒蝉膳栖独腾款镀电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性