第三章 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性、起動(dòng)和制動(dòng)

1、第三章 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性、起動(dòng)和制動(dòng)回顧：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的異步電動(dòng)機(jī)回顧：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的接線圖運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的接線圖轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電磁關(guān)系轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電磁關(guān)系 1111111111FkNieriiuwss2s1022222222s2srieFkNiisssw規(guī)定規(guī)定 當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)定子繞組接三相對(duì)稱電源當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)定子繞組接三相對(duì)稱電源且且轉(zhuǎn)子繞組短路時(shí)，定、轉(zhuǎn)子繞組中都有電流流轉(zhuǎn)子繞組短路時(shí)，定、轉(zhuǎn)子繞組中都有電流流過(guò)，在氣隙中產(chǎn)生以同步轉(zhuǎn)速過(guò)，在氣隙中產(chǎn)生以同步轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)的合成磁旋轉(zhuǎn)的合成磁場(chǎng)，而轉(zhuǎn)子繞組電流與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生作場(chǎng)，而轉(zhuǎn)子繞組電流與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生作用于轉(zhuǎn)子的

2、電磁轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)以異步轉(zhuǎn)速用于轉(zhuǎn)子的電磁轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)以異步轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)，拖動(dòng)負(fù)載。為了與轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)的感應(yīng)電旋轉(zhuǎn)，拖動(dòng)負(fù)載。為了與轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)的感應(yīng)電勢(shì)勢(shì)2、電流、電流2和漏電抗和漏電抗x2相區(qū)別，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相區(qū)別，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)、電流和漏電抗分別用的轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)、電流和漏電抗分別用2s、電流電流2s和漏電抗和漏電抗x2s表示。表示。1.轉(zhuǎn)子各量與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系轉(zhuǎn)子各量與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率是指氣隙中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速是指氣隙中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速的比值，即為：之差與同步轉(zhuǎn)速的比值，即為： 轉(zhuǎn)差率是異步電動(dòng)機(jī)的重要參數(shù)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)作電動(dòng)轉(zhuǎn)差率是異步電動(dòng)機(jī)

3、的重要參數(shù)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)作電動(dòng)運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行時(shí)，0s1。11nnns分析分析 轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電勢(shì)和轉(zhuǎn)子電流頻轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電勢(shì)和轉(zhuǎn)子電流頻率是與定子電流頻率相同；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)率是與定子電流頻率相同；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為速為n，而氣隙中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為，而氣隙中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為n1，兩者轉(zhuǎn)向相，兩者轉(zhuǎn)向相同，轉(zhuǎn)速差為同，轉(zhuǎn)速差為n=n1-n，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是以，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是以n的相對(duì)的相對(duì)轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子繞組。對(duì)于繞線式異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子繞組。對(duì)于繞線式異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子與定子有相同的相數(shù)和極對(duì)數(shù)，所以，在轉(zhuǎn)子電路與定子有相同的相數(shù)和極對(duì)數(shù)，所以，在轉(zhuǎn)子電路中產(chǎn)生的感應(yīng)

4、電勢(shì)頻率為：中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)頻率為： 1111126060)(60fsnnnpnnnpnpf轉(zhuǎn)子電勢(shì)轉(zhuǎn)子電勢(shì)E2s 轉(zhuǎn)子電路中的感應(yīng)電勢(shì)有效值為：轉(zhuǎn)子電路中的感應(yīng)電勢(shì)有效值為： 電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，額定轉(zhuǎn)差率一般在電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，額定轉(zhuǎn)差率一般在sN=0.0150.06之間，所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子之間，所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流頻率很低，感應(yīng)電勢(shì)也很小。電流頻率很低，感應(yīng)電勢(shì)也很小。2221222244. 444. 4sEkNsfkNfEmwmws轉(zhuǎn)子電抗轉(zhuǎn)子電抗x2s轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電抗為：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電抗為： 2212222222sxLsfLfLxs轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流I2s 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電流為

5、：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電流為： 2222222jsxrEsjxrEIsss轉(zhuǎn)子功率因數(shù)轉(zhuǎn)子功率因數(shù) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子功率因數(shù)為：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子功率因數(shù)為： 222222)(cossxrrs222rsxarctgs2.轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁勢(shì)轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁勢(shì) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流2s產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子基波產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子基波旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)F2的幅值為：的幅值為： 轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流2s的頻率為的頻率為2，則轉(zhuǎn)子基波旋轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子基波旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)磁勢(shì)F2相對(duì)于轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)速為：相對(duì)于轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)速為： 每極）（安匝/224222222swIpkNmFnnnsnpsfpfn111226060分析轉(zhuǎn)子磁勢(shì)分析轉(zhuǎn)子磁勢(shì)

6、F2對(duì)定子的轉(zhuǎn)速對(duì)定子的轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)子磁勢(shì)轉(zhuǎn)子磁勢(shì)F2對(duì)定子的轉(zhuǎn)速為：對(duì)定子的轉(zhuǎn)速為： 定子電流產(chǎn)生的磁勢(shì)定子電流產(chǎn)生的磁勢(shì)F1對(duì)定子的轉(zhuǎn)速為對(duì)定子的轉(zhuǎn)速為n1，可見(jiàn)磁勢(shì)，可見(jiàn)磁勢(shì)F1、F2同速同方向、一前一后同速同方向、一前一后旋轉(zhuǎn)，故可得合成磁勢(shì)為：旋轉(zhuǎn)，故可得合成磁勢(shì)為： 12nnnnn021FFF分析分析： 在三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速在三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)關(guān)系仍未改變，只是每時(shí)，定、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)關(guān)系仍未改變，只是每個(gè)磁勢(shì)的大小和相位有所不同。這里所討個(gè)磁勢(shì)的大小和相位有所不同。這里所討論的合成磁勢(shì)論的合成磁勢(shì)F0是異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的勵(lì)是異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁磁勢(shì)，

7、與其對(duì)應(yīng)的電流磁磁勢(shì)，與其對(duì)應(yīng)的電流I0是勵(lì)磁電流，是勵(lì)磁電流，對(duì)于一般異步電動(dòng)機(jī)，勵(lì)磁電流對(duì)于一般異步電動(dòng)機(jī)，勵(lì)磁電流I0約為額約為額定定子電流定定子電流I1N的（的（2050）%。問(wèn)題問(wèn)題 變壓器勵(lì)磁電流為額定電流的變壓器勵(lì)磁電流為額定電流的(0.55)%為什么？為什么？3.轉(zhuǎn)子繞組頻率的折算轉(zhuǎn)子繞組頻率的折算轉(zhuǎn)子繞組頻率折算的目的：轉(zhuǎn)子繞組頻率折算的目的： 把定、轉(zhuǎn)子兩個(gè)不同頻率的電路轉(zhuǎn)換成同把定、轉(zhuǎn)子兩個(gè)不同頻率的電路轉(zhuǎn)換成同一頻率的電路。一頻率的電路。 轉(zhuǎn)子繞組頻率的折算方法：轉(zhuǎn)子繞組頻率的折算方法： 用一等效的靜止轉(zhuǎn)子代替實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子用一等效的靜止轉(zhuǎn)子代替實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子原則原則：

8、 保持轉(zhuǎn)子磁勢(shì)保持轉(zhuǎn)子磁勢(shì)F2的大小不變（即的大小不變（即2s大小不大小不變）；變）；F2與與F1之間在空間相差的空間電角度不之間在空間相差的空間電角度不變（即變（即2s的相位不變），的相位不變），F(xiàn)2對(duì)對(duì)F1的影響不變。的影響不變。頻率折算頻率折算：式中式中2s、2s、x2s分別為異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子分別為異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子的每相電流、電勢(shì)和漏阻抗，它們的頻率為的每相電流、電勢(shì)和漏阻抗，它們的頻率為2；2、2、x2分別為異步電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)子分別為異步電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)子每相電流、電勢(shì)和漏阻抗，它們的頻率為每相電流、電勢(shì)和漏阻抗，它們的頻率為 1。轉(zhuǎn)子回路的阻抗角為：轉(zhuǎn)子回路的阻抗角為：22

9、222222222IjxsrEjsxrEsjxrEIsss22222222srxarctgrsxarctgrxarctgss說(shuō)明：說(shuō)明： 只要用只要用r2/s 代替代替r2 ，就可使轉(zhuǎn)子電流的大，就可使轉(zhuǎn)子電流的大小和相位保持不變，即轉(zhuǎn)子磁勢(shì)的大小和空間小和相位保持不變，即轉(zhuǎn)子磁勢(shì)的大小和空間相位保持不變，實(shí)現(xiàn)用靜止電路代替實(shí)際旋轉(zhuǎn)相位保持不變，實(shí)現(xiàn)用靜止電路代替實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子電路。電阻的轉(zhuǎn)子電路。電阻r2/s 稱為等效靜止轉(zhuǎn)子電阻，稱為等效靜止轉(zhuǎn)子電阻，也可表示成：也可表示成： 式中式中 稱為附加電阻。稱為附加電阻。2221rssrsr21rss分析分析 頻率折算后，轉(zhuǎn)子回路電阻由兩部分頻率

10、折算后，轉(zhuǎn)子回路電阻由兩部分組成，第一部分組成，第一部分r2是轉(zhuǎn)子繞組一相的實(shí)際是轉(zhuǎn)子繞組一相的實(shí)際電阻，其上產(chǎn)生的損耗就是轉(zhuǎn)子電路的銅電阻，其上產(chǎn)生的損耗就是轉(zhuǎn)子電路的銅損損 ；第二部分是附加是附加電阻；第二部分是附加是附加電阻 ，其上產(chǎn)生的損耗，其上產(chǎn)生的損耗 是虛擬損是虛擬損耗，實(shí)際轉(zhuǎn)子中并不存在但它卻是表征實(shí)耗，實(shí)際轉(zhuǎn)子中并不存在但它卻是表征實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子的總機(jī)械功率。際轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子的總機(jī)械功率。2222rIm21rss22221rssIm頻率折算后異步機(jī)的等值電路頻率折算后異步機(jī)的等值電路 經(jīng)頻率折算后的異步電動(dòng)機(jī)等值電路經(jīng)頻率折算后的異步電動(dòng)機(jī)等值電路4.基本方程式、等值電路、相量圖

11、基本方程式、等值電路、相量圖(1)基本方程式（繞組折算、頻率折算后）基本方程式（繞組折算、頻率折算后）)()()()(22222120100111111111x jsrIEEEIIIzIjxrIEzIEjxrIEUmmm(2)等值電路等值電路 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的T形等值電路形等值電路討論討論1當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)：當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)： 等值電路中的轉(zhuǎn)子回路相當(dāng)于開(kāi)路，轉(zhuǎn)子電流為等值電路中的轉(zhuǎn)子回路相當(dāng)于開(kāi)路，轉(zhuǎn)子電流為 因此功率因數(shù)很低。因此功率因數(shù)很低。 2110rsssnn，0120III，討論討論2 當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)：當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)：這時(shí)的轉(zhuǎn)子電流主

12、要由這時(shí)的轉(zhuǎn)子電流主要由 決定，轉(zhuǎn)子電路基本上決定，轉(zhuǎn)子電路基本上為電阻性電路，所以電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較高。為電阻性電路，所以電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較高。22222222)(.060.015xsrEIxrsssssnnNNN，而），（一般，sr2討論討論3當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間：當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間： 電動(dòng)機(jī)沒(méi)有輸出，電動(dòng)機(jī)沒(méi)有輸出， 相當(dāng)于短路，這時(shí)相當(dāng)于短路，這時(shí)就是前面所分析的堵轉(zhuǎn)情況，定、轉(zhuǎn)子電流就是前面所分析的堵轉(zhuǎn)情況，定、轉(zhuǎn)子電流都很大，從都很大，從T形等值電路看，此時(shí)的感應(yīng)電勢(shì)形等值電路看，此時(shí)的感應(yīng)電勢(shì)和主磁通約為空載運(yùn)行時(shí)的一半。和主磁通約為空載運(yùn)行時(shí)的一半。，01102rsssn21

13、rss異步電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化等值電路異步電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化等值電路 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，將為了簡(jiǎn)化計(jì)算，將T形等值電路中的勵(lì)形等值電路中的勵(lì)磁支路左移到輸入端，使電路簡(jiǎn)化成單純的磁支路左移到輸入端，使電路簡(jiǎn)化成單純的并聯(lián)電路。并聯(lián)電路。(3)相量圖相量圖異步電動(dòng)機(jī)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)是感電網(wǎng)來(lái)說(shuō)是感性負(fù)載。性負(fù)載。一般取主磁通一般取主磁通為參考相量為參考相量5.功率和轉(zhuǎn)矩功率和轉(zhuǎn)矩(1)功率平衡方程式功率平衡方程式FeCuemmmFeCuppPPrIrImprIrImpIUIUmP1120201121121111111111133cos3cos分析：分析： 從定子傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率從定子傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率

14、Pem中，中，一部分消耗在轉(zhuǎn)子電阻上，用一部分消耗在轉(zhuǎn)子電阻上，用pCu2表示，剩表示，剩下的就是全部轉(zhuǎn)換成總機(jī)械功率，用下的就是全部轉(zhuǎn)換成總機(jī)械功率，用Pm表表示，而總機(jī)械功率中扣除電動(dòng)機(jī)因旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)示，而總機(jī)械功率中扣除電動(dòng)機(jī)因旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的機(jī)械摩擦損耗生的機(jī)械摩擦損耗pm以及成因較復(fù)雜的附加以及成因較復(fù)雜的附加損耗損耗pad之后，剩下的就是電動(dòng)機(jī)軸上輸出的之后，剩下的就是電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率，用機(jī)械功率，用P2表示。表示。轉(zhuǎn)子側(cè)的功率平衡方程式轉(zhuǎn)子側(cè)的功率平衡方程式 轉(zhuǎn)子側(cè)的功率平衡方程式：轉(zhuǎn)子側(cè)的功率平衡方程式：admmemCuemmemCuemppPPPsrssIpPPsPrIpsr

15、IIEIEmP2222222222222222221)1 (1333cos3cos附加損耗附加損耗 pad為附加損耗，一般很難用公式計(jì)為附加損耗，一般很難用公式計(jì)算，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算，對(duì)于大型異步算，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算，對(duì)于大型異步電動(dòng)機(jī)約為電動(dòng)機(jī)約為0.5%PN；對(duì)于中、小型異步；對(duì)于中、小型異步電動(dòng)機(jī)約為電動(dòng)機(jī)約為(13)%PN。值得一提的是，。值得一提的是，由于轉(zhuǎn)子鐵芯中的磁通變化頻率由于轉(zhuǎn)子鐵芯中的磁通變化頻率f2在電在電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)很低，轉(zhuǎn)子鐵損很小，動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)很低，轉(zhuǎn)子鐵損很小，故可忽略不計(jì)。故可忽略不計(jì)。功率流程圖功率流程圖 異步機(jī)功率流程圖異步機(jī)功率流程圖三相異步電動(dòng)機(jī)的效

16、率三相異步電動(dòng)機(jī)的效率 三相異步電動(dòng)機(jī)的效率為：三相異步電動(dòng)機(jī)的效率為： 異步電動(dòng)機(jī)的總損耗：異步電動(dòng)機(jī)的總損耗：%100)1 (%100%10021112pPpPpPPPadmCuFeCupppppp21(2)轉(zhuǎn)矩平衡方程式轉(zhuǎn)矩平衡方程式 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T為總機(jī)械功率為總機(jī)械功率Pm除以轉(zhuǎn)子機(jī)械角速除以轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度度，所以有：，所以有： 轉(zhuǎn)矩平衡方程式為：轉(zhuǎn)矩平衡方程式為：T2=P2/為電動(dòng)機(jī)軸上輸出轉(zhuǎn)矩；為電動(dòng)機(jī)軸上輸出轉(zhuǎn)矩；T0=(pm+pad)/為為電動(dòng)機(jī)的空載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的單位為：牛電動(dòng)機(jī)的空載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的單位為：牛米米（Nm）。）。admmppPP202TTT各轉(zhuǎn)矩表達(dá)式各轉(zhuǎn)矩表

17、達(dá)式 為同步機(jī)械角速度為同步機(jī)械角速度。nppnppppTnPnPPTnPnPnPPsPsPTadmadmadmmememememm55. 960255. 960255. 955. 9602)1 ()1 (02222111160211n本章內(nèi)容三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 三相繞線式轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三相繞線式轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的四象限運(yùn)行（運(yùn)用實(shí)例）三相異步電動(dòng)機(jī)的四象限運(yùn)行（運(yùn)用實(shí)例）本章小結(jié)本章小結(jié)習(xí)題與思考題習(xí)題與思考題3.1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三相異步電動(dòng)

18、機(jī)的機(jī)械特性 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指在電三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指在電動(dòng)機(jī)定子電壓、頻率以及繞組參數(shù)一定的動(dòng)機(jī)定子電壓、頻率以及繞組參數(shù)一定的條件下，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速或電磁轉(zhuǎn)條件下，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速或電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系，即矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系，即n=(T)或或T=(s)。 機(jī)械特性可用函數(shù)表示，也可用曲線機(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(shí)，有三種表達(dá)式：物表示，用函數(shù)表示時(shí)，有三種表達(dá)式：物理表達(dá)式、參數(shù)表達(dá)式和實(shí)用表達(dá)式。理表達(dá)式、參數(shù)表達(dá)式和實(shí)用表達(dá)式。3.1.1機(jī)械特性物理表達(dá)式機(jī)械特性物理表達(dá)式 電磁轉(zhuǎn)矩為：電磁轉(zhuǎn)矩為：22221111221111122

19、211coscos22cos)(4.44602cosICIkNpmpfIkNfmnIEmPTmTmwmwem說(shuō)明說(shuō)明 為異步機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)；為異步機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)； 為轉(zhuǎn)子電流折算值；為轉(zhuǎn)子電流折算值； 為轉(zhuǎn)子功率因數(shù)。為轉(zhuǎn)子功率因數(shù)。2111wTkNpmC 222222)(xsrEI222222)(cosxsrsr221cosICTT反映了異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與氣隙每極磁通和轉(zhuǎn)子電流有功分量的乘積成正比的物理本質(zhì)。電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式用來(lái)定性分析三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行問(wèn)題。三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式與直流電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式比較。3.1.2參數(shù)表達(dá)式參數(shù)

20、表達(dá)式 由物理表達(dá)式、功率關(guān)系、簡(jiǎn)化等值電由物理表達(dá)式、功率關(guān)系、簡(jiǎn)化等值電路可推出參數(shù)表達(dá)式：路可推出參數(shù)表達(dá)式：221221121122211232xxsrrfsrpUpfsrImPTem電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式：電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系曲線，是電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。 機(jī)械特性參數(shù)表達(dá)式的分析機(jī)械特性參數(shù)表達(dá)式的分析22122112211)()(2XXsRRfsRUpmT1 1、電動(dòng)狀態(tài)（、電動(dòng)狀態(tài)（0 0S S1 1）S很小時(shí)，TS；S稍大時(shí)，T1/S；中間必有最大轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率Sm。2 2、發(fā)電狀態(tài)（、發(fā)電狀態(tài)（S S0 0）nn1 ，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向相反，電磁轉(zhuǎn)矩的方向

21、改變，T0，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)。02221SRImPem3 3、制動(dòng)狀態(tài)（、制動(dòng)狀態(tài)（S S1 1）當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向相反時(shí)， S1 ，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向相反，電磁轉(zhuǎn)矩的方向改變，與電機(jī)的轉(zhuǎn)向相反，起制動(dòng)作用，電機(jī)工作在制動(dòng)狀態(tài)。異步電動(dòng)機(jī)的T-s曲線上有一個(gè)最高點(diǎn)； 最大轉(zhuǎn)矩可以根據(jù)高等數(shù)學(xué)中求極值的方法求得。 212221212)(0XXRXXRRSdSdTm令：代入轉(zhuǎn)矩公式，得過(guò)載能力：最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比：NmTTmax最大轉(zhuǎn)矩，過(guò)載能力)(4)(42112112212111211maxXXfpUmXXRRfpUmT最大轉(zhuǎn)矩與電網(wǎng)電壓的平方成正比； 最大轉(zhuǎn)矩近似與漏電抗成

22、反比； 最大轉(zhuǎn)矩的位置可以由轉(zhuǎn)子電阻的大小來(lái)調(diào)整； 最大轉(zhuǎn)矩的值與轉(zhuǎn)子電阻值沒(méi)有關(guān)系；異步電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電阻時(shí)機(jī)械特性的變化。關(guān)于最大轉(zhuǎn)矩的幾個(gè)重要結(jié)論)(4211211maxXXfpUmT212XXRSm起動(dòng)電流指起動(dòng)瞬間電機(jī)從電網(wǎng)吸收的電流；從等效電路求出起動(dòng)電流：22122112)()(XXRRUIIst起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即起動(dòng)瞬間電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩若令Sm = 1221212)(XXRR起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于最大轉(zhuǎn)矩。對(duì)于繞線式轉(zhuǎn)子可通過(guò)外串電阻達(dá)到。起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩22122112211)()(2XXRRfRpUmTst異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比； 總漏抗越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越??； 繞線式異步電

23、動(dòng)機(jī)可以在轉(zhuǎn)子回路串入適當(dāng)?shù)碾娮杩梢栽龃笃饎?dòng)轉(zhuǎn)矩； 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的幾個(gè)重要結(jié)論 當(dāng) 時(shí)， 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大。221212)(XXRR22122112211)()(2XXRRfRpUmTst起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)KM：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比：NstMTTK3.1.3實(shí)用表達(dá)式實(shí)用表達(dá)式實(shí)用表達(dá)式：實(shí)用表達(dá)式：認(rèn)為認(rèn)為 ，一般異步電動(dòng)機(jī)的，一般異步電動(dòng)機(jī)的 ，在任何在任何s值時(shí)都有：值時(shí)都有： ，而，而 ， 可以忽略，簡(jiǎn)化得：可以忽略，簡(jiǎn)化得：ssrsrssrsrsrsrrsrssrrrTTmmmmmmm2121222212222122122221rr2 . 01 . 0 ms0)(2mss2ssssmm22mss

24、sssTTmmm2臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率：臨界轉(zhuǎn)差率：當(dāng)拖動(dòng)額定負(fù)載時(shí)，當(dāng)拖動(dòng)額定負(fù)載時(shí)，TL=TN，臨界轉(zhuǎn)差率為：，臨界轉(zhuǎn)差率為：額定轉(zhuǎn)矩為：額定轉(zhuǎn)矩為：從產(chǎn)品目錄查出該異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)從產(chǎn)品目錄查出該異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)PN、nN、m，應(yīng)用實(shí)用公式就可方便得出機(jī)械特性表達(dá)，應(yīng)用實(shí)用公式就可方便得出機(jī)械特性表達(dá)式。式。12LNmLNmmTTTTss12mmNmss)(min)/()(55. 92mNrnWPTTNNNN3.1.4固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性 異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性是指特性是指U1=U1N，1=1N，定子三相繞組按規(guī)定方式連定子三相繞組按規(guī)定方式連接，定子

25、和轉(zhuǎn)子電路中不外接，定子和轉(zhuǎn)子電路中不外接任何元件時(shí)測(cè)得的機(jī)械特接任何元件時(shí)測(cè)得的機(jī)械特性性n =（T）或）或T=（s）曲）曲線。線。 對(duì)于同一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)對(duì)于同一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)有正轉(zhuǎn)（曲線有正轉(zhuǎn)（曲線1）和反轉(zhuǎn)（曲）和反轉(zhuǎn)（曲線線2）兩條固有機(jī)械特性。）兩條固有機(jī)械特性。說(shuō)明特性上的各特殊點(diǎn)說(shuō)明特性上的各特殊點(diǎn)1(1)同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)A 同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)又稱理想空載點(diǎn)，在該點(diǎn)同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)又稱理想空載點(diǎn)，在該點(diǎn)處：處：s=0，n=n1，T=0，E2s=0，I2=0，I1=I0，電動(dòng)機(jī)處于理想空載狀態(tài)。，電動(dòng)機(jī)處于理想空載狀態(tài)。(2)額定運(yùn)行點(diǎn)額定運(yùn)行點(diǎn)B 在該點(diǎn)處：在該點(diǎn)處：n=nN，T=TN，I1

26、=I1N，I2=I2N，P2=PN，電動(dòng)機(jī)處于額定運(yùn)行狀，電動(dòng)機(jī)處于額定運(yùn)行狀態(tài)。態(tài)。說(shuō)明特性上的各特殊點(diǎn)說(shuō)明特性上的各特殊點(diǎn)2(3)臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)C 在該點(diǎn)處：在該點(diǎn)處：s=sm，T=Tm，對(duì)應(yīng)的電，對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩是電動(dòng)機(jī)所能提供的最大轉(zhuǎn)矩。磁轉(zhuǎn)矩是電動(dòng)機(jī)所能提供的最大轉(zhuǎn)矩。Tm是異步電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)狀態(tài)所對(duì)應(yīng)是異步電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的最大轉(zhuǎn)矩，若忽略的最大轉(zhuǎn)矩，若忽略r1的影響時(shí)，有的影響時(shí)，有T m=Tm。(4)起動(dòng)點(diǎn)起動(dòng)點(diǎn)D 在該點(diǎn)處：在該點(diǎn)處：s=1，n=0，T=Tst，I=Ist。3.1.5人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性 異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性是指人異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性是指人為改

27、變電動(dòng)機(jī)的電氣參數(shù)而得到的機(jī)械為改變電動(dòng)機(jī)的電氣參數(shù)而得到的機(jī)械特性。特性。 由參數(shù)表達(dá)式可知，改變定子電壓由參數(shù)表達(dá)式可知，改變定子電壓U1、定子頻率、定子頻率f1、極對(duì)數(shù)、極對(duì)數(shù)p、定子回路電、定子回路電阻阻r1和電抗和電抗x1、轉(zhuǎn)子回路電阻、轉(zhuǎn)子回路電阻r2和電抗和電抗x2，都可得到不同的人為機(jī)械特性。，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)械特性降低定子電壓的人為機(jī)械特性 在參數(shù)表達(dá)式中，保持其它參數(shù)不在參數(shù)表達(dá)式中，保持其它參數(shù)不變，只改變定子電壓變，只改變定子電壓U1的大小，可得改的大小，可得改變定子電壓的人為機(jī)械特性。變定子電壓的人為機(jī)械特性。 討論電壓在額定值以下范圍調(diào)節(jié)的討論電壓在額定值以下范圍調(diào)節(jié)的人為特性（為什么？）人為特性（為什么？）降電壓人為機(jī)械特性曲線降電壓人為機(jī)械特性曲線TmU12；TstU12；n1和和sm與電壓無(wú)關(guān)與電壓無(wú)關(guān)TL1-恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性、TL2-風(fēng)機(jī)類負(fù)載特性分析分析 定子電壓定子電壓U1下降后，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降后，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)矩都明顯降低，對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，和臨界轉(zhuǎn)矩都明顯降低，對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如原先運(yùn)行在如