第5章三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)

第五章三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)5－1三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性——一、機(jī)械特性的三種表達(dá)式1物理表達(dá)式——感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)在不同轉(zhuǎn)速時(shí)，T與m及轉(zhuǎn)子電流的有功分量遵循左手定則。一、機(jī)械特性的三種表達(dá)式一、機(jī)械特性的三種表達(dá)式2參數(shù)表達(dá)式發(fā)電電動(dòng)一、機(jī)械特性的三種表達(dá)式臨界轉(zhuǎn)差率使，即可求得最大轉(zhuǎn)矩由于過(guò)載倍數(shù)一、機(jī)械特性的三種表達(dá)式起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)一般三、實(shí)用表達(dá)式一、機(jī)械特性的三種表達(dá)式忽略

r1

得機(jī)械特性的實(shí)用表達(dá)式機(jī)械特性的直線表達(dá)式（）注（1）實(shí)用表達(dá)式的使用情況；（2）Sm的求解二、固有機(jī)械特性1）起始點(diǎn)A特點(diǎn)：n＝0，s＝1，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TQ，起動(dòng)電流IQ。2）額定工作點(diǎn)B特點(diǎn)：n＝nN，額定轉(zhuǎn)矩TN，。3）同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)H；特點(diǎn)：n＝n1，s＝0，轉(zhuǎn)矩T＝0，，。4）最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)P和P′電動(dòng)狀態(tài)最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)P：反饋制動(dòng)最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)P′：練習(xí)：已知一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率PN＝70kw，額定電壓220v/380v，額定轉(zhuǎn)速nN＝725r/min，過(guò)載倍數(shù)M＝2.4。求其固有機(jī)械特性的實(shí)用公式。三、人為機(jī)械特性（一）降低不變不變降低后電動(dòng)機(jī)電流將大于額定值，電動(dòng)機(jī)如長(zhǎng)時(shí)連續(xù)運(yùn)行，最終溫升將超過(guò)允許值，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)壽命縮短，甚至燒壞。三、人為機(jī)械特性T不變（恒轉(zhuǎn)矩），人為機(jī)械特性的直線表達(dá)式降壓后的人為機(jī)械特性實(shí)用表達(dá)式（二）轉(zhuǎn)子電路內(nèi)串聯(lián)對(duì)稱電阻轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)對(duì)稱電阻適用于繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，也可用于調(diào)速。n1、Tm不變?nèi)⑷藶闄C(jī)械特性三、人為機(jī)械特性轉(zhuǎn)子串電阻后的人為機(jī)械特性實(shí)用表達(dá)式人為機(jī)械特性的直線表達(dá)式5－2三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)一、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的固有起動(dòng)固有起動(dòng)：按固有機(jī)械特性起動(dòng)。起動(dòng)電流起動(dòng)轉(zhuǎn)矩一般只有輸出功率小于7.5kW才直接起動(dòng)。二、籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法如果功率大于7.5kW，而電源總?cè)萘枯^大，能符合下式要求者，電動(dòng)機(jī)也可允許直接起動(dòng)?！芷饎?dòng)電流倍數(shù)電機(jī)的產(chǎn)品目錄中給出如果不能滿足要求，則必須采用減壓起動(dòng)的方法。1直接起動(dòng)SH:供電電源的容量二、籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法2降壓起動(dòng)籠型異步電動(dòng)機(jī)電抗減壓起動(dòng)的原理圖籠型異步電動(dòng)機(jī)電阻減壓起動(dòng)的原理圖（1）電阻或電抗減壓起動(dòng)二、籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法——降壓起動(dòng)電阻或電抗減壓起動(dòng)特點(diǎn)：1起動(dòng)平穩(wěn)、運(yùn)行可靠、構(gòu)造簡(jiǎn)單，其中電阻減壓起動(dòng)在起動(dòng)階段功率因數(shù)較高；2起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比減少，因此只適用于輕載或空載起動(dòng)；3采用手動(dòng)或自動(dòng)控制線路，成本較高，且起動(dòng)時(shí)電能損耗較多，實(shí)際應(yīng)用不多。（2）自耦變壓器降壓起動(dòng)二、籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法——降壓起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)自耦補(bǔ)償起動(dòng)的原理線路圖自耦變壓器的減壓原理圖自耦變壓器起動(dòng)特點(diǎn)：1起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流(對(duì)電網(wǎng)而言)降低同樣倍數(shù)；2變壓器的副邊繞組一般有三個(gè)抽頭，分別為電源電壓的40％，60％和80％，以滿足不同負(fù)載的要求；3適用于容量較大的低壓電動(dòng)機(jī)減壓起動(dòng)，應(yīng)用很廣泛；4體積大，重量大，價(jià)格高，需維護(hù)檢修。二、籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法——降壓起動(dòng)二、籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法——降壓起動(dòng)（2）Y－起動(dòng)籠型異步電動(dòng)機(jī)星形三角形起動(dòng)的原理線路圖特點(diǎn)：1只能用于正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)定子繞組為三角形聯(lián)接的電動(dòng)機(jī)；2體積小、重量輕、價(jià)廉物美，運(yùn)行可靠，檢修方便；3起動(dòng)電壓只能降到。電源線電流二、繞線式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法轉(zhuǎn)子回路串電阻起動(dòng)二、繞線式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法令二、繞線時(shí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法轉(zhuǎn)子回路串電阻起動(dòng)特點(diǎn)：可限制起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子和定子電流，且增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，減少起動(dòng)時(shí)間，繞線式轉(zhuǎn)子比籠型有更好的起動(dòng)特性，適用于功率較大的重載起動(dòng)。思考題：1某三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)注的額定電壓為380/220V，接在380V的交流電網(wǎng)上空載啟動(dòng)，能否采用Y/降壓?jiǎn)?dòng)？2三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組接法為？時(shí)，才可能采用Y/降壓?jiǎn)?dòng)？3三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串入電阻可以增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，串入電阻值越大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也越大，對(duì)嗎？4一般三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)采用自耦變壓器啟動(dòng)時(shí)，可以拖動(dòng)額定負(fù)載啟動(dòng)嗎？（1）不能；（2）接；（3）不是；（4）不能5－3三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)一、反接制動(dòng)1轉(zhuǎn)向反向的反接制動(dòng)（適用于將重物低速下放）電磁功率與軸上輸入功率全部消耗在轉(zhuǎn)子回路的電阻上。2、定子兩相對(duì)調(diào)的反接制動(dòng)一、反接制動(dòng)在反接制動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)比起動(dòng)時(shí)大，故需在轉(zhuǎn)子回路串接電阻。轉(zhuǎn)子回路串電阻的人為機(jī)械特性()一、反接制動(dòng)二、回饋制動(dòng)1、電機(jī)回饋制動(dòng)（發(fā)電）運(yùn)行狀態(tài)二、回饋制動(dòng)1、轉(zhuǎn)向反向的回饋制動(dòng)機(jī)械特性：2、轉(zhuǎn)向不變的回饋制動(dòng)二、回饋制動(dòng)電車下坡時(shí)回饋制動(dòng)的機(jī)械特性思考題：1三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于反向回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，是否可以把電動(dòng)機(jī)定子出線端從接在電源上改變?yōu)榻釉谪?fù)載（用電器如電燈）上？為什么？答：不能。還需從電源吸收無(wú)功功率建立磁場(chǎng)。2三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行，若TZ較小，采用反接制動(dòng)停車時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題？答：當(dāng)接近n＝0采用抱閘等停車措施。3一臺(tái)八極繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)起重機(jī)的主鉤，提升額定負(fù)載。現(xiàn)要以相同的速度把負(fù)載下放，可采用的方法：A降低電機(jī)電源電壓；B對(duì)調(diào)定子繞組任意兩出線端；C轉(zhuǎn)子繞組中串入三相對(duì)稱電阻C練習(xí)題：某繞線式異步電動(dòng)機(jī)銘牌參數(shù)如下：PN＝75kW，U1N＝380V，I1N＝144A，E2N＝399V，I2N＝116A，nN＝1460r/min,M=2.8。（1）當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TZ＝0.8TN，要求轉(zhuǎn)速nB＝500r/min時(shí)，轉(zhuǎn)子每相串入多大電阻？（2）電動(dòng)機(jī)在n＝nN的電動(dòng)狀態(tài)，采用定子兩相對(duì)調(diào)的反接制動(dòng)，如要求開(kāi)始的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于1.5TN，則轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串接多大電阻？（3）如該電動(dòng)機(jī)帶位能負(fù)載，負(fù)載轉(zhuǎn)矩TZ＝0.8TN，要求穩(wěn)定下放轉(zhuǎn)速n=-300r/min，求轉(zhuǎn)子每相的串接電阻。三、能耗制動(dòng)恒定磁場(chǎng)的產(chǎn)生三、能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)的機(jī)械特性1等效三相交流電流n:能耗制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n1:正向電動(dòng)時(shí)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速能耗制動(dòng)時(shí)假想的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速等效的交流電源的頻率三、能耗制動(dòng)2能耗制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性三、能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)時(shí)機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式轉(zhuǎn)子回路串電阻三、能耗制動(dòng)實(shí)用表達(dá)式當(dāng)時(shí)直線表達(dá)式思考題：三相籠型異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)時(shí)，若定子接線方式不同而通入的直流電流相同，電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩開(kāi)始瞬間一樣大小嗎？不同，只有等效交流電流相同，其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩開(kāi)始瞬間一樣。5－4三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的兩個(gè)基本途經(jīng)：改變同步轉(zhuǎn)速1改變電機(jī)極對(duì)數(shù)p；2改變電源頻率f。改變轉(zhuǎn)差率降低定子輸入電壓；轉(zhuǎn)子回路串電阻。一感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速1變極調(diào)速原理調(diào)速原理：兩個(gè)“半相繞組”順串時(shí)可將極對(duì)數(shù)增加一倍；兩個(gè)“半相繞組”反并時(shí)可將極對(duì)數(shù)減少一倍。一感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速2變極的原理接線一感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速2變極的原理接線3變極調(diào)速的機(jī)械特性一感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速一感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速變極調(diào)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)的容許輸出功率或轉(zhuǎn)矩在變速前后的關(guān)系。輸出功率假設(shè)與cos1在變極前后不變忽略定子損耗，則電磁功率與輸入功率相等一感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。近似恒功率調(diào)速，適用于恒功率負(fù)載。一感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速特點(diǎn)：1機(jī)械特性較硬，既適合于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載也適用于恒功率負(fù)載；2有級(jí)調(diào)速，適合于不需平滑調(diào)速的場(chǎng)合。二感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速1變頻調(diào)速時(shí)頻率與端電壓的關(guān)系保持主磁通不變電源的輸出電壓大小與其頻率成正比的調(diào)節(jié)。保持電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力不變二感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒功率負(fù)載2變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性二感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速二感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速特點(diǎn)：1機(jī)械特性較硬，調(diào)速范圍廣，可適應(yīng)不同負(fù)載要求。2調(diào)速平滑性好。3電壓下調(diào)，且保持u/f＝常數(shù)時(shí)，Tm＝常數(shù)，nm＝常數(shù)，即不同頻率的各條機(jī)械特性是平行的，硬度相同。練習(xí)題一臺(tái)繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)為：PN＝75Kw，nN＝720r/min，UN＝380V，IN＝148A，M＝2.4，E2N＝213V，I2N＝220A。拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載TZ＝0.85TN時(shí)，欲使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于n＝540r/min。（1）若采用轉(zhuǎn)子回路串電阻，求每相電阻值。（2）若采用降壓調(diào)速，求電源電壓。（3）若采用變頻調(diào)速，保持U/f＝常數(shù)，求頻率與電壓。習(xí)題課補(bǔ)充習(xí)題電源轉(zhuǎn)速（r/min）轉(zhuǎn)差率n1

（r/min）運(yùn)行狀態(tài)極數(shù)P1Pm正序14501500＋＋正序11506正序1.8750500反接制動(dòng)過(guò)程10負(fù)序0.05-500-0.05反向回饋制動(dòng)4答案電源轉(zhuǎn)速（r/min）轉(zhuǎn)差率n1

（r/min）運(yùn)行狀態(tài)極數(shù)P1Pm正序14500.331500正向電動(dòng)4＋＋正序1150-0.151000正向回饋制動(dòng)6－－正序-6001.8750轉(zhuǎn)向反向的反接制動(dòng)8＋+負(fù)序5001.83-600反接制動(dòng)過(guò)程10＋+負(fù)序-4750.05-500反向電動(dòng)12＋＋負(fù)序－1575-0.05-1500反向回饋制動(dòng)4－－一臺(tái)繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)，定子接，其額定數(shù)據(jù)為：PN＝40Kw，nN＝1470r/min，U1N＝380V，IN＝148A，M＝2.6，r2＝0.08，fN=50Hz。（1）若轉(zhuǎn)子回路每相串入R＝0.52,當(dāng)TZ＝TN時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為多少？（2）若TZ＝TN為位能性負(fù)載，要使該機(jī)進(jìn)入反接制動(dòng)狀態(tài)，則轉(zhuǎn)子