三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性

1、 第十章第十章 三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性 及各種運行狀態(tài)及各種運行狀態(tài)本章教學(xué)目的：本章教學(xué)目的：1、掌握異步電動機(jī)機(jī)械特性的三種表達(dá)式、掌握異步電動機(jī)機(jī)械特性的三種表達(dá)式2、掌握異步電動機(jī)固有機(jī)械特性與人為機(jī)械、掌握異步電動機(jī)固有機(jī)械特性與人為機(jī)械特性及曲線畫法特性及曲線畫法3、掌握異步電動機(jī)的各種運轉(zhuǎn)狀態(tài)計算、掌握異步電動機(jī)的各種運轉(zhuǎn)狀態(tài)計算4、掌握調(diào)速及制動電阻計算、掌握調(diào)速及制動電阻計算重點和難點：重點和難點：重點：重點：1、運轉(zhuǎn)狀態(tài)及其制動電阻計算、運轉(zhuǎn)狀態(tài)及其制動電阻計算 2、調(diào)速電阻計算、調(diào)速電阻計算難點：難點：1、運轉(zhuǎn)狀態(tài)分析及其制動電阻計算、運轉(zhuǎn)狀態(tài)分

2、析及其制動電阻計算 2、調(diào)速電阻推導(dǎo)公式、調(diào)速電阻推導(dǎo)公式 10-1 異步電動機(jī)機(jī)械特性異步電動機(jī)機(jī)械特性n三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性是指在電動機(jī)定子電壓、頻率以及繞組參數(shù)一定的條件下，電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率的關(guān)系，即n=(T)或s=(T)。n機(jī)械特性可用函數(shù)表示，也可用曲線表示，用函數(shù)表示時，有三種表達(dá)式：物理表達(dá)式、參數(shù)表達(dá)式和實用表達(dá)式。1.異步電動機(jī)機(jī)械特性三種表達(dá)式n（1）物理表達(dá)式n電磁轉(zhuǎn)矩為：22221111221111122211coscos22cos)(4.44602cosICIkNpmpfIkNfmnIEmPTmTmwmwem分析物理表達(dá)式n異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)：n轉(zhuǎn)子

3、電流折算值：n轉(zhuǎn)子功率因數(shù)： 物理表達(dá)式它反映了不同轉(zhuǎn)速時電磁轉(zhuǎn)矩T與主磁通m以及轉(zhuǎn)子電流有功分量I2cos2之間的關(guān)系，此表達(dá)式一般用來定性分析在不同運行狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)。2111wTkNpmC 222222)(cosxsrsr（2）參數(shù)表達(dá)式n異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與定子每相電壓U1平方成正比，若電源電壓波動大，會對轉(zhuǎn)矩造成很大影響。221221121122211232xxsrrfsrpUpfsrImPTem機(jī)械特性曲線n在電壓、頻率及繞組參數(shù)一定的條件下，電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率s之間的關(guān)系可用曲線表示如圖所示。異步電動機(jī)機(jī)械特性最大轉(zhuǎn)矩Tmn最大轉(zhuǎn)矩Tm是T=（s）的極值點，最大轉(zhuǎn)矩為

4、：n最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)差率為：兩式中“+”為電動狀態(tài)（特性在第象限）；“-”為制動狀態(tài)（特性在第象限）。221211121)(43xxrrfpUTm221212)(xxrrsm最大轉(zhuǎn)矩近似表達(dá)式n通常情況下， 可忽略r1，則有：n最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值稱為過載倍數(shù)，其值大小反映電動機(jī)過載能力，用m表示，即：n一般異步電動機(jī)過載倍數(shù)m=1.52.2。22121)(xxr)(4321121212xxfpUTxxrsmmNmmTT起動轉(zhuǎn)矩Tstn起動瞬間n=0或s=1時，電動機(jī)相當(dāng)于堵轉(zhuǎn)，這一時刻的電磁轉(zhuǎn)矩稱為起動轉(zhuǎn)矩或堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，用Tst表示，則有：n起動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值稱為起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)或堵

5、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，用kst表示，則有：n一般異步電動機(jī)起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為0.81.2。221221122123xxrrfrpUTstNststTTk（3）實用表達(dá)式n實用表達(dá)式：n認(rèn)為 ，一般異步電動機(jī)的 ，在任何s值時都有： ，而 ， 可以忽略，簡化得：ssrsrssrsrsrsrrsrssrrrTTmmmmmmm2121222212222122122221rr2 . 01 . 0 ms0)(2mss2ssssmm22msssssTTmmm2臨界轉(zhuǎn)差率n臨界轉(zhuǎn)差率：n當(dāng)拖動額定負(fù)載時，TL=TN臨界轉(zhuǎn)差率為：n額定轉(zhuǎn)矩為：n從產(chǎn)品目錄查出該異步電動機(jī)的數(shù)據(jù)PN、nN、m應(yīng)用實用公式就可方便得出機(jī)械特性

6、表達(dá)式。12LNmLNmmTTTTss12mmNmss)(min)/()(55. 92mNrnWPTTNNNN2.固有機(jī)械特性n異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性是指U1=U1N， 1=1N，定子三相繞組按規(guī)定方式連接，定子和轉(zhuǎn)子電路中不外接任何元件時測得的機(jī)械特性n =（T）或T=（s）曲線。n對于同一臺異步電動機(jī)有正轉(zhuǎn)（曲線1）和反轉(zhuǎn)（曲線2）兩條固有機(jī)械特性。三相異步電動機(jī)固有機(jī)械特性說明特性上的各特殊點1n(1)同步轉(zhuǎn)速點A 同步轉(zhuǎn)速點又稱理想空載點，在該點處：s=1，n=n1，T=0，E2s=0，I2=0，I1=I0，電動機(jī)處于理想空載狀態(tài)。n(2)額定運行點B 在該點處：n=nN，T=TN，

7、I1=I1N，I2=I2N，P2=PN，電動機(jī)處于額定運行狀態(tài)。說明特性上的各特殊點2n(3)臨界點C 在該點處：s=sm，T=Tm，對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩是電動機(jī)所能提供的最大轉(zhuǎn)矩。Tm是異步電動機(jī)回饋制動狀態(tài)所對應(yīng)的最大轉(zhuǎn)矩，若忽略r1的影響時，有T m=Tm。n(4)起動點D 在該點處：s=1，n=0，T=Tst，I=Ist。3.人為機(jī)械特性n異步電動機(jī)的人為機(jī)械特性是指人為改變電動機(jī)的電氣參數(shù)而得到的機(jī)械特性。n由參數(shù)表達(dá)式可知，改變定子電壓U1、定子頻率f1、極對數(shù)p、定子回路電阻r1和電抗x1、轉(zhuǎn)子回路電阻r2和電抗x2，都可得到不同的人為機(jī)械特性。（1）降低定子電壓的人為機(jī)械特性n在參數(shù)

8、表達(dá)式中，保持其它參數(shù)不變，只改變定子電壓U1的大小，可得改變定子電壓的人為機(jī)械特性。n討論電壓在額定值以下范圍調(diào)節(jié)的人為特性（為什么？）降電壓人為機(jī)械特性曲線nTmU12；TstU12；n1和sm與電壓無關(guān)TL1-恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性、TL2-風(fēng)機(jī)類負(fù)載特性（2）定子回路串入對稱電阻的人為機(jī)械特性n當(dāng)定子電阻r1增大時，同步轉(zhuǎn)速n1不變，但臨界轉(zhuǎn)矩Tm、臨界轉(zhuǎn)差率sm、起動轉(zhuǎn)矩Tst都變小定子回路串入對稱電阻的接線圖和人為機(jī)械特性定子回路串入對稱電抗的人為機(jī)械特性n如果定子回路串入對稱的電抗，同步轉(zhuǎn)速n1仍不變，但臨界轉(zhuǎn)矩Tm、臨界轉(zhuǎn)差率sm、起動轉(zhuǎn)矩Tst也都變小。兩種接線可實際應(yīng)用于鼠籠式異步

9、電動機(jī)的起動，以限制起動電流。定子回路串入對稱電抗的接線圖和人為機(jī)械特性（3）轉(zhuǎn)子回路串入對稱電阻的人為機(jī)械特性 繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串入 三相對稱電阻的接線圖和人為機(jī)械特性分析n當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻r2增大時，同步轉(zhuǎn)速n1和臨界轉(zhuǎn)矩Tm不變，但臨界轉(zhuǎn)差率sm變大，起動轉(zhuǎn)矩Tst隨轉(zhuǎn)子電阻r2增大而增大，直至Tst=Tmn當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻r2再增大時，起動轉(zhuǎn)矩Tst反而減小。n轉(zhuǎn)子串入對稱三相電阻的方法應(yīng)用于繞線式異步電動機(jī)的起動和調(diào)速。本章小結(jié)1n異步電動機(jī)運行時，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場存在轉(zhuǎn)差，因而能在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電勢和電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，可見轉(zhuǎn)差率s是異步電動機(jī)的重要參量。通過頻率和繞組折算，可

10、得到反映實際運行電動機(jī)各量關(guān)系的等值電路，等值電路中的各種參數(shù)可通過空載和短路試驗測取。與變壓器一樣，基本方程式、等值電路、相量圖也是描述電動機(jī)負(fù)載運行時的基本電磁關(guān)系的工具。本章小結(jié)2n工作特性反映了異步電動機(jī)在額定電壓、額定頻率時的使用性能。機(jī)械特性則是異步電動機(jī)運行特性中最重要，三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性是指在電動機(jī)定子電壓、頻率以及繞組參數(shù)一定的條件下，電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率的關(guān)系，即n=(T)或s=(T)。機(jī)械特性可用函數(shù)表示，也可同曲線表示，用函數(shù)表示時，有三種表達(dá)式：物理表達(dá)式、參數(shù)表達(dá)式和實用表達(dá)式。n作業(yè)：3-24作業(yè)：作業(yè)：10-1、10-210.2 三相異步電動機(jī)的各

11、種運轉(zhuǎn)狀態(tài)三相異步電動機(jī)的各種運轉(zhuǎn)狀態(tài)M 33S11. 能耗制動能耗制動 (1) 制動原理制動原理 制動前制動前 S1 合上，合上，S2 斷開，斷開， M 為電動狀態(tài)。為電動狀態(tài)。 制動時制動時 S1 斷開，斷開，S2 合上。合上。 定子定子: U I1 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子: n E2 I2 M 為制動狀態(tài)。為制動狀態(tài)。n U S2 RbI1FFT T第第 十十 章章 異步電動機(jī)的電力拖動異步電動機(jī)的電力拖動(2) 能耗制動時的機(jī)械特性能耗制動時的機(jī)械特性O(shè)nT特點：特點： 因因T 與與 n 方向相反，方向相反， nT 曲線在第二、曲線在第二、 四象限。四象限。 因因 n = 0 時，時， T = 0，

12、 nT 曲線過原點。曲線過原點。 制動電流增大時，制動電流增大時， 制動轉(zhuǎn)矩也增大；制動轉(zhuǎn)矩也增大； 產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速不變。產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速不變。I1I1第第 十十 章章 異步電動機(jī)的電力拖動異步電動機(jī)的電力拖動(3) 能耗制動過程能耗制動過程 迅速停車迅速停車TLOnT12 制動原理制動原理 制動前：特性制動前：特性 1。 制動時：特性制動時：特性 2。原點原點 O (n = 0，T = 0)，a 點點 b 點點慣性慣性 ab(T0，制動開始制動開始)n制動過程結(jié)束。制動過程結(jié)束。 制動效果制動效果 Rb I1 T 制動快。制動快。 制動時的功率制動時的功率 定子輸入：定子輸入：P1 =

13、 0，軸上輸出：軸上輸出：P2 = T0 。 動能動能 P2 轉(zhuǎn)子電路的電能轉(zhuǎn)子電路的電能 PCu2消耗掉。消耗掉。第第 十十 章章 異步電動機(jī)的電力拖動異步電動機(jī)的電力拖動(4) 能耗制動運行能耗制動運行 下放重物下放重物TLOnT12a a 點點 b 點點 慣性慣性 (T0，制動開始制動開始)bn 原點原點 O (n = 0，T = 0),在在TL作用下作用下 n 反向增加反向增加 cc 點點(T = TL), 制動運制動運行狀態(tài)行狀態(tài)以速度以速度 nc 穩(wěn)定下放重物。穩(wěn)定下放重物。 制動效果：制動效果： 由制動回路的電阻決定。由制動回路的電阻決定。第第 十十 章章 異步電動機(jī)的電力拖動異

14、步電動機(jī)的電力拖動2. 反接制動反接制動(1) 定子反相的反接制動定子反相的反接制動 迅速停車迅速停車3 M 33 M 3Rb制制動動前前的的電電路路制制動動時時的的電電路路 制動原理制動原理第第 十十 章章 異步電動機(jī)的電力拖動異步電動機(jī)的電力拖動TLTL制動前：正向電動狀態(tài)。制動前：正向電動狀態(tài)。 制動時：定子相序改變，制動時：定子相序改變， n0 變向。變向。OnT1 n02n0 bs = n0 n n0= n0n n0即即：s 1 (第二象限第二象限)。 同時同時：E2s、I2 反向，反向，T 反向。反向。aca 點點 b 點點(T0，制動開始制動開始)慣性慣性 n c 點點(n =

15、0，T 0)， 制動結(jié)束。制動結(jié)束。 到到 c 點時，若未切斷電源，點時，若未切斷電源， M 將可能反向起動。將可能反向起動。d第第 十十 章章 異步電動機(jī)的電力拖動異步電動機(jī)的電力拖動取決于取決于 Rb 的大小。的大小。 制動效果制動效果aOnT1n02n0bc 制動時的功率制動時的功率 Pe = m1I22 R2Rb s0 PCu2 = m1(R2Rb ) I22 = PePm = Pe|Pm|0 Pm = (1s ) Pe 三相電能三相電能 電磁功率電磁功率Pe轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子機(jī)械功率機(jī)械功率Pm定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子電阻電阻消耗消耗掉掉第第 十十 章章 異步電動機(jī)的電力拖動異步電動機(jī)的電力拖動(2)

16、 轉(zhuǎn)子反向的反接制動轉(zhuǎn)子反向的反接制動下放重物下放重物On T 1n02bcTLad 制動原理制動原理 定子相序不變，轉(zhuǎn)子定子相序不變，轉(zhuǎn)子 電路串聯(lián)對稱電阻電路串聯(lián)對稱電阻 Rb。a 點點 b 點點(TbTL)， 慣性慣性 n c 點點 ( n = 0，TcTL ) 在在TL 作用下作用下 M 反向起動反向起動d 點點( nd0，Td = TL ) 制動運制動運 行狀態(tài)行狀態(tài) 制動效果制動效果 改變改變 Rb 的大小，的大小， 改變特性改變特性 2 的斜率，的斜率， 改變改變 nd 。3e 低速提低速提 升重物升重物第第 十十 章章 異步電動機(jī)的電力拖動異步電動機(jī)的電力拖動 制動時的功率制動

17、時的功率s =n0nn0第四象限第四象限：1 (n0)Pe = m1I22R2Rb s0 PCu2 = m1(R2Rb ) I22 = PePm = Pe|Pm|0 Pm = (1s ) Pe 定子輸入電功率定子輸入電功率 軸上輸入機(jī)械功率軸上輸入機(jī)械功率 （位能負(fù)載的位能）（位能負(fù)載的位能） 電功率與機(jī)械功率均電功率與機(jī)械功率均 消耗在轉(zhuǎn)子電路中。消耗在轉(zhuǎn)子電路中。第第 十十 章章 異步電動機(jī)的電力拖動異步電動機(jī)的電力拖動 特點：特點：| n | | n0 |，s0。 電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。 (1) 調(diào)速過程中的回饋制動調(diào)速過程中的回饋制動TnOf1 f1f1 f1TLab

18、cdTnOYYYTLabcd?3. 回饋制動回饋制動第第 十十 章章 異步電動機(jī)的電力拖動異步電動機(jī)的電力拖動OnTTLn0n0(2) 下放重物時的回饋制動下放重物時的回饋制動GRb T3 M 3TnTLbac正向電動正向電動反接制動反接制動dn回饋制動回饋制動反向電動反向電動第第 十十 章章 異步電動機(jī)的電力拖動異步電動機(jī)的電力拖動 0 (nn0) 0 定子發(fā)出電功率，向電源回饋電能。定子發(fā)出電功率，向電源回饋電能。 0 軸上輸入機(jī)械功率軸上輸入機(jī)械功率(位能負(fù)載的位能位能負(fù)載的位能)。 PCu2 = PePm |Pe | = |Pm|PCu2 機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能(減去轉(zhuǎn)子銅損

19、耗等減去轉(zhuǎn)子銅損耗等)。 制動時的功率制動時的功率s =n0n n0=n0nn0第四象限第四象限：Pe = m1I22 R2Rb sPm= (1s ) Pe第第 十十 章章 異步電動機(jī)的電力拖動異步電動機(jī)的電力拖動 制動效果制動效果 Rb 下放速度下放速度 。 為了避免危險的高速，為了避免危險的高速， 一般不串聯(lián)一般不串聯(lián) Rb。OnTTLn0n0第第 十十 章章 異步電動機(jī)的電力拖動異步電動機(jī)的電力拖動 11-1 三相異步電動機(jī)的起動三相異步電動機(jī)的起動 方法方法 1. 電動機(jī)的起動指標(biāo)電動機(jī)的起動指標(biāo) (1) 起動轉(zhuǎn)矩足夠大起動轉(zhuǎn)矩足夠大 Tst TL Tst (1.1 1.2) TL(2

20、) 起動電流不超過允許范圍。起動電流不超過允許范圍。 異步電動機(jī)的實際起動情況異步電動機(jī)的實際起動情況 起動電流大：起動電流大：Ist = sc IN = (5.57) IN 起動轉(zhuǎn)矩?。浩饎愚D(zhuǎn)矩?。篢st = stTN = (1.62.2) TN 第第11 章章 三相三相 異步電動機(jī)的起動及異步電動機(jī)的起動及起動設(shè)備的計算起動設(shè)備的計算 不利影響不利影響 大的大的 Ist 使電網(wǎng)電壓降低，影響自身及其他負(fù)載使電網(wǎng)電壓降低，影響自身及其他負(fù)載工作。工作。 頻繁起動時造成熱量積累，易使電動機(jī)過熱。頻繁起動時造成熱量積累，易使電動機(jī)過熱。2. 籠型異步電動機(jī)的籠型異步電動機(jī)的直接起動直接起動(1)

21、 小容量的電動機(jī)（小容量的電動機(jī)（PN 7.5kW） (2) 電動機(jī)容量滿足如下要求：電動機(jī)容量滿足如下要求：Ist IN sc =1 43 +電源總?cè)萘侩娫纯側(cè)萘?kVA) 電動機(jī)容量電動機(jī)容量(kW)4.3 三相異步電動機(jī)的起動三相異步電動機(jī)的起動 3. 籠型異步電動機(jī)的減壓起動籠型異步電動機(jī)的減壓起動(1) 定子串聯(lián)電阻或電抗減壓起動定子串聯(lián)電阻或電抗減壓起動M 33 RSS1 FUS2起動起動運行運行M 3XSS1 FUS23 11-1 三相異步電動機(jī)的起動三相異步電動機(jī)的起動 (2) 自耦變壓器減壓起動自耦變壓器減壓起動TA3 UNS1 FUS2M 311-1 三相異步電動機(jī)的起動三

22、相異步電動機(jī)的起動 (2) 自耦變壓器減壓起動自耦變壓器減壓起動3 UNS1 FUS2TAM 3起動起動4.3 三相異步電動機(jī)的起動三相異步電動機(jī)的起動 (2) 自耦變壓器減壓起動自耦變壓器減壓起動TA3 UNS1 FUS2M 3運行運行11-1 三相異步電動機(jī)的起動三相異步電動機(jī)的起動 適用于：正常運行為聯(lián)結(jié)的電動機(jī)。適用于：正常運行為聯(lián)結(jié)的電動機(jī)。(3) 星形三角形減壓起動（星形三角形減壓起動（Y 起動）起動）3 UNS1 FUS2U1U2V1V2W1W211-1 三相異步電動機(jī)的起動三相異步電動機(jī)的起動 適用于：正常運行為聯(lián)結(jié)的電動機(jī)。適用于：正常運行為聯(lián)結(jié)的電動機(jī)。(2) 星形三角形減

23、壓起動（星形三角形減壓起動（Y 起動）起動）3 UNS1 FUS2U1U2V1V2W1W2Y 起動起動4.3 三相異步電動機(jī)的起動三相異步電動機(jī)的起動 適用于：正常運行為聯(lián)結(jié)的電動機(jī)。適用于：正常運行為聯(lián)結(jié)的電動機(jī)。(2) 星形三角形減壓起動（星形三角形減壓起動（Y 起動）起動） 運行運行S23 UNS1 FUU1U2V1V2W1W2 定子相電壓比定子相電壓比 U1PYU1PUN 3 UN=1 3 定子相電流比定子相電流比 I1PYI1PU1PYU1P=1 3 起動電流比起動電流比IstYIstI1PY 3 I1P=1 3 Y 型型起動的起動電流起動的起動電流 IstY = Ist1 3 起動

24、轉(zhuǎn)矩比起動轉(zhuǎn)矩比 TstYTstU1PYU1P=1 3( )2TstY = Tst1 3 Y型型起動的起動轉(zhuǎn)矩起動的起動轉(zhuǎn)矩 11-1 三相異步電動機(jī)的起動三相異步電動機(jī)的起動 頻敏變阻器頻敏變阻器 頻率高：損耗大，電阻大。頻率高：損耗大，電阻大。 頻率低：損耗小，電阻小。頻率低：損耗小，電阻小。 轉(zhuǎn)子電路起動時轉(zhuǎn)子電路起動時 f2 高，電阻大，高，電阻大， Tst 大，大， Ist 小。小。 轉(zhuǎn)子電路正常運行時轉(zhuǎn)子電路正常運行時 f2 低，電阻小，低，電阻小， 自動切除變阻器。自動切除變阻器。4. 繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)頻敏變阻器起動繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)頻敏變阻器起動 頻敏變阻

25、器頻敏變阻器 11-1 三相異步電動機(jī)的起動三相異步電動機(jī)的起動 11-2. 改善起動性能的三相籠型異步電動機(jī)改善起動性能的三相籠型異步電動機(jī)(1) 深槽異步電動機(jī)深槽異步電動機(jī) 槽深槽深 h 與槽寬與槽寬 b 之比為：之比為：h / b = 8 12漏電抗小漏電抗小 漏電抗大漏電抗大增大增大 電流密度電流密度 起動時，起動時，f2 高，高， 漏電抗大，電流的集漏電抗大，電流的集 膚效應(yīng)使導(dǎo)條的等效膚效應(yīng)使導(dǎo)條的等效 面積減小，即面積減小，即 R2 ， 使使 Tst 。 運行時，運行時， f2 很低，很低， 漏電抗很小，集膚效漏電抗很小，集膚效 應(yīng)消失，應(yīng)消失，R2 。11-2 改善起動性能的

26、三相籠型異步改善起動性能的三相籠型異步電動機(jī)電動機(jī)2. .雙籠型異步電動機(jī)雙籠型異步電動機(jī)電阻大電阻大 漏抗小漏抗小 電阻小電阻小 漏抗大漏抗大上籠上籠 （外籠）（外籠） 下籠下籠 （內(nèi)籠）（內(nèi)籠） 起動時，起動時， f2 高，高， 漏抗大，起主要作用，漏抗大，起主要作用， I2 主要集中在外籠，主要集中在外籠， 外籠外籠 R2 大大 Tst 大。大。 外籠外籠 起動籠。起動籠。 運行時，運行時， f2 很低很低 ， 漏抗很小，漏抗很小，R2 起主要作起主要作用，用， I2 主要集中在內(nèi)籠。主要集中在內(nèi)籠。 內(nèi)籠內(nèi)籠 工作籠。工作籠。11-2 改善起動性能的三相籠型異步改善起動性能的三相籠型異

27、步電動機(jī)電動機(jī)Rst1 Rst23 M 3S1 S2S(1) 起動過程起動過程11-3 繞線型異步電動機(jī)繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動 串聯(lián)串聯(lián) Rst1 和和 Rst2 起動（特性起動（特性 a） 總電阻總電阻 R22 = R2 + Rst1+ Rst2n0TnOa (R22)TLT2a1a2T1切除切除 Rst211-3 繞線型異步電動機(jī)繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動 (1) 起動過程起動過程b (R21)n0TnOa (R22)T2 T1a1a2TLb1b2 合上合上 S2 ，切除切除 Rst2（特性特性 b） 總電阻總電阻 R21 =

28、 R2+ Rst15. 繞線型異步電動機(jī)繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動 3 M 3S1 S2Rst1 Rst2S切除切除 Rst111-3 繞線型異步電動機(jī)繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動 合上合上 S1 ，切除切除 Rst1（特性特性 c） 總電阻總電阻: R2 11-3 繞線型異步電動機(jī)繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動 c (R2)b (R21)n0TnOa (R22)T2 T1a1a2TLb1b2c1c2(1) 起動過程起動過程p3 M 3S1 S2 Rst1 Rst2S11-3 繞線型異步電動機(jī)繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)

29、子電路串聯(lián)電阻起動轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動 (2) 起動級數(shù)未定時起動電阻的計算起動級數(shù)未定時起動電阻的計算 選擇選擇 T1 和和 T2 起動轉(zhuǎn)矩：起動轉(zhuǎn)矩： T1 = (0.8 0.9) TM 切換轉(zhuǎn)矩：切換轉(zhuǎn)矩： T2 = (1.1 1.2) TL 起切轉(zhuǎn)矩比起切轉(zhuǎn)矩比 =T1 T2 求出起動級數(shù)求出起動級數(shù) m 根據(jù)相似三角形的幾何關(guān)系來推導(dǎo)。根據(jù)相似三角形的幾何關(guān)系來推導(dǎo)。11-3 繞線型異步電動機(jī)繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動 T1 n0 nc1 TM n0 nMc=sc1 sMcc (R2)b (R21)n0TnOa (R22)T2 T1a1a2TLb1b2c

30、1c2pT2 n0 nc2 TM n0 nMc=sc2 sMc同理可得：同理可得：T1 TM=sa1 sMa=sb1 sMb=sc1 sMcT2 TM=sa2 sMa=sb2 sMb=sc2 sMc因為因為 sa2 = sb1 ，sb2 = sc1 sM R2 =T1 T2=sMa sMb=R22 R21所以所以 =T1 T2=sMb sMc=R21 R211-3 繞線型異步電動機(jī)繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動 因此有下面的關(guān)系因此有下面的關(guān)系 R21 =R2 R22 =R21 =2R2 對于對于 m 級起動，有級起動，有 R2m = mR2 式中式中 R2m = R

31、2Rst1Rst2 Rstm 于是得到下式：于是得到下式：= R2m R2 m因為因為 sMc sMasc1 = sa1=R2 R22= 1R2 R2211-3 繞線型異步電動機(jī)繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動 對于對于 m 級起動，則有級起動，則有 sc1 =R2 R2m在固有特性在固有特性 c 上，有關(guān)系上，有關(guān)系 T1 TN=sc1 sN= TN sNT1 m因此可得因此可得 = R2m R2 mm =TNsNT1 lg lg 重新計算重新計算 ，校驗是否在規(guī)定范圍內(nèi)。，校驗是否在規(guī)定范圍內(nèi)。11-3 繞線型異步電動機(jī)繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動轉(zhuǎn)子電路串

32、聯(lián)電阻起動 求轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻求轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻 R2R2 = sN U2N3 I2N 計算各級總電阻和各級起動電阻計算各級總電阻和各級起動電阻 R21 =R2 R22 =R21 R2m = R2(m1)=2R2 =m R2Rst1 = R21R2 Rst2 = R22R21 Rstm = R2mR2(m1)11-3 繞線型異步電動機(jī)繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動 (3) 起動級數(shù)已定時起動電阻的計算起動級數(shù)已定時起動電阻的計算 T1 = (0.8 0.9) TM = TN sNT1 mT2 = T1 ，驗算：，驗算： T2 = (1.1 1.2) TL ， 若不

33、滿足，重新調(diào)整，直到滿足要求。若不滿足，重新調(diào)整，直到滿足要求。 計算各級總電阻和各級起動電阻。計算各級總電阻和各級起動電阻。R2 = sN U2N 3 I2N11-3 繞線型異步電動機(jī)繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動 由異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式s)(pfs)(nn160111可知，異步電動機(jī)有下列三種基本調(diào)速方法：（1）改變定子極對數(shù) 調(diào)速。p（2）改變電源頻率 調(diào)速。1f（3）改變轉(zhuǎn)差率 調(diào)速。s十二章 異步電動機(jī)調(diào)速一、變極調(diào)速變極調(diào)速是改變定子繞組的極對數(shù)實現(xiàn)的，只用于籠型電動機(jī)。變極調(diào)速是改變定子繞組的極對數(shù)實現(xiàn)的，只用于籠型電動機(jī)。以4極變2極為例：U相兩個線圈

34、，順向串聯(lián)，定子繞組產(chǎn)生4極磁場：反向串聯(lián)和反向并聯(lián)，定子繞組產(chǎn)生2極磁場：Y反并YY，2p-pYY，2p-p注意注意：當(dāng)改變定子繞組接線時，必須同時改變當(dāng)改變定子繞組接線時，必須同時改變定子繞組的相序定子繞組的相序二、 變頻調(diào)速 改變?nèi)喈惒诫妱訖C(jī)電源頻率，可以改變旋轉(zhuǎn)磁通勢的同步改變?nèi)喈惒诫妱訖C(jī)電源頻率，可以改變旋轉(zhuǎn)磁通勢的同步轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)速的目的。額定頻率稱為基頻，變頻調(diào)速時，可以轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)速的目的。額定頻率稱為基頻，變頻調(diào)速時，可以從基頻向上調(diào)，也可以從基頻向下調(diào)。從基頻向上調(diào)，也可以從基頻向下調(diào)。 變頻調(diào)速的優(yōu)點是無級變速，變速范圍大，且具有較硬變頻調(diào)速的優(yōu)點是無級變速，變速范圍

35、大，且具有較硬的機(jī)械特性。的機(jī)械特性。 變頻調(diào)速的缺點是有一套專門的變頻電源，調(diào)速系統(tǒng)較變頻調(diào)速的缺點是有一套專門的變頻電源，調(diào)速系統(tǒng)較為復(fù)雜，設(shè)備投資較高。為復(fù)雜，設(shè)備投資較高。s)(pfs)(nn160111 1. 1. 從基頻向下變頻調(diào)速從基頻向下變頻調(diào)速 我們知道，三相異步電動機(jī)每相電壓：我們知道，三相異步電動機(jī)每相電壓： 降低電源頻率時，必須同時降低電源電壓。降低電源電壓降低電源頻率時，必須同時降低電源電壓。降低電源電壓 有兩種控的制方法。有兩種控的制方法。 保持保持 = =常數(shù)常數(shù) ：mNkNfEU1111144. 411fEsrxsrEfpmnsrImPTM22222221112

36、221126022222221111112222221111222rxssrsrfEpfmpfmxsrsrfEpfmn上式是保持氣隙每極磁通為常數(shù)變頻調(diào)速時的機(jī)械特性方程式。上式是保持氣隙每極磁通為常數(shù)變頻調(diào)速時的機(jī)械特性方程式。下面根據(jù)該方程式，具體分析一下最大轉(zhuǎn)矩下面根據(jù)該方程式，具體分析一下最大轉(zhuǎn)矩T Tm m及相應(yīng)的轉(zhuǎn)差率及相應(yīng)的轉(zhuǎn)差率s sm m。n最大轉(zhuǎn)矩處最大轉(zhuǎn)矩處 ，對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率為，對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率為s sm m，即：，即：0dsdT22xrsm222111112xxfEpfmTm常數(shù)2211121221LfEpmn最大轉(zhuǎn)矩處的轉(zhuǎn)速降落為：最大轉(zhuǎn)矩處的轉(zhuǎn)速降落為：常數(shù)pLrpfxr

37、nsnmm60260221221n當(dāng)改變頻率時，若保持當(dāng)改變頻率時，若保持 =常數(shù)，最大轉(zhuǎn)矩常數(shù)，最大轉(zhuǎn)矩 常數(shù)，與頻率常數(shù)，與頻率無關(guān)，并且最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落相等，也就是不同頻率的各條無關(guān)，并且最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落相等，也就是不同頻率的各條機(jī)械特性是平行的，硬度相同。根據(jù)上式畫出保持恒磁通變頻調(diào)速機(jī)械特性是平行的，硬度相同。根據(jù)上式畫出保持恒磁通變頻調(diào)速的機(jī)械特性，如圖所示。這種調(diào)速方法機(jī)械特性較硬，在一定的靜的機(jī)械特性，如圖所示。這種調(diào)速方法機(jī)械特性較硬，在一定的靜差率要求下，調(diào)速范圍寬，而且穩(wěn)定性好。由于頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)，差率要求下，調(diào)速范圍寬，而且穩(wěn)定性好。由于頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)，因此變頻調(diào)速為無級調(diào)速，平滑性好。另外，電動機(jī)在正常負(fù)載運因此變頻調(diào)速為無級調(diào)速，平滑性好。另外，電動機(jī)在正常負(fù)載運行時，轉(zhuǎn)差率行時，轉(zhuǎn)差率s較小，因此轉(zhuǎn)差功率較小，效率較高。較小，因此轉(zhuǎn)差功率較小，效率較高。 n經(jīng)分析，恒磁通變頻調(diào)速是屬于為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。即當(dāng)：經(jīng)分析，恒磁通變頻調(diào)速是屬于為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。即當(dāng)： 時，時，11fEmTn2. 從基頻向上變頻調(diào)速從基頻向上變頻調(diào)