三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)

三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)第一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日4.轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)表達(dá)式:可以看出:轉(zhuǎn)差與電流、功率因數(shù)的關(guān)系及異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性(圖9-1)1.電流與轉(zhuǎn)差關(guān)系(圖9-1)I2'

最初與s

成正比地增加，s

較大時(shí)，I2'

增加逐步減緩2.功率因數(shù)與轉(zhuǎn)差關(guān)系(圖9-1)s=0，cosj'2=1隨著n的逐步下降，s

增加，cosj'2

將逐步下降3.合成曲線兩條曲線相乘，并乘以常數(shù)CTJΦm,即得n=f(T)的曲線，稱為異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。反映了不同轉(zhuǎn)速時(shí)T與Φm及轉(zhuǎn)子電流的有功分量I2'cosj'2間的關(guān)系在物理上，這三個(gè)量的方向遵循左手定則第二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日二.異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式采用參數(shù)表達(dá)式可直接建立異步電動(dòng)機(jī)工作時(shí)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速關(guān)系并進(jìn)行定量分析由異步電動(dòng)機(jī)的近似等效電路:第三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日1.異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性參數(shù)表達(dá)式2.異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)機(jī)械特性為二次方程式，所以在某一轉(zhuǎn)差率sm時(shí)，轉(zhuǎn)矩有一最大值Tm，該值稱為異步電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩求出生產(chǎn)Tm時(shí)的轉(zhuǎn)差sm

第四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日3.對(duì)應(yīng)異步電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Tm為正號(hào)對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，而負(fù)號(hào)則適用于發(fā)電機(jī)狀態(tài)考慮R1<<(X1+X2'),可得：可以看出：4.幾點(diǎn)規(guī)律1)當(dāng)電動(dòng)機(jī)各參數(shù)及電源頻率不變時(shí)，

Tm與UX2成正比，sm

因與UX無關(guān)而保持不變2)當(dāng)電源頻率及電壓不變時(shí)，

sm與Tm

近似地與(X1+X2')成反比3)Tm

與R2'之值無關(guān)，sm

與R2'成正比第五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日5.電動(dòng)機(jī)過載倍數(shù)一般異步電動(dòng)機(jī)的

約等于1.8~3.0起重冶金機(jī)械用的電動(dòng)機(jī)，

可達(dá)3.5過載倍數(shù)

是電動(dòng)機(jī)短時(shí)過載的極限6.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

，即為S=1時(shí)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩三.機(jī)械特性的實(shí)用表達(dá)式考慮機(jī)械特性參數(shù)表達(dá)式及最大轉(zhuǎn)矩Tm

的表達(dá)式，機(jī)械特性可簡(jiǎn)化忽略R1可以得到異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的實(shí)用表達(dá)式第六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日這里當(dāng)電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率很小，忽略，得:第七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性一.異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)在下述條件下工作：額定電壓額定頻率電動(dòng)機(jī)按規(guī)定接線方法接線定子及轉(zhuǎn)子電路中不外接電阻（電抗或電容）時(shí)的機(jī)械特性曲線n=

f(T)，稱之為固有機(jī)械特性（圖9-3）其中：電動(dòng)狀態(tài)最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)回饋制動(dòng)最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)PP'起動(dòng)點(diǎn)額定工作點(diǎn)同步速點(diǎn)最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)ABH第八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日二.人為機(jī)械特性可見:回饋制動(dòng)時(shí)異步電動(dòng)機(jī)過載能力大于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的過載能力由電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性參數(shù)表達(dá)式可見：異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩T

的數(shù)值是由某一轉(zhuǎn)速n（或s）下，電源電壓Ux、電源頻率f1、定子極對(duì)數(shù)p、定子及轉(zhuǎn)子電路的電阻

R1、R2'及電抗

X1、X2'等參數(shù)決定人為地改變電源電壓、電源頻率、定子極對(duì)數(shù)、定子和轉(zhuǎn)子電路的電阻及電抗等參數(shù)，可得到不同的人為機(jī)械特性。第九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日(一)降低電源電壓Ux最大轉(zhuǎn)矩Tm

及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst與Ux2成正比地降低；sm與Ux的降低無關(guān)1.降低電網(wǎng)電壓對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響過載能力下降;負(fù)載電流上升.從機(jī)械特性物理表達(dá)式進(jìn)行分析因?yàn)殡娋W(wǎng)電壓下降，電動(dòng)機(jī)氣隙磁通下降，所以在電動(dòng)機(jī)帶一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩情況下，轉(zhuǎn)子電流增加2.降低電源電壓的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)降低電源電壓的機(jī)械特性（圖9-4）第十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日1.轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)對(duì)稱電阻時(shí)機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)對(duì)稱電阻時(shí)機(jī)械特性（圖10-5）2.轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)對(duì)稱電阻用途(1)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)(2)調(diào)速(二)轉(zhuǎn)子電路內(nèi)串聯(lián)對(duì)稱電阻由(10-16)

(10-17)知道：最大轉(zhuǎn)矩Tm不變；sm

隨串聯(lián)電阻增大而增加(三)定子電路串聯(lián)對(duì)稱電抗由

(10-16)

(10-17)知道：最大轉(zhuǎn)矩Tm

隨串聯(lián)電抗增大而減??；sm

隨串聯(lián)電抗增大而減小1.轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)對(duì)稱電抗時(shí)機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)對(duì)稱電抗時(shí)機(jī)械特性（圖10-6）第十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日(四)定子電路串聯(lián)對(duì)稱電阻2.用途：用于籠型異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)，以限制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流由(10-16)

(10-17)知道：最大轉(zhuǎn)矩Tm

隨串聯(lián)電阻增大而減?。籹m

隨串聯(lián)電阻增大而減小1.轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)對(duì)稱電阻時(shí)機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)對(duì)稱電阻時(shí)機(jī)械特性（圖9-7）2.用途：用于籠型異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)，以限制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流第十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日(五)轉(zhuǎn)子電路接入并聯(lián)阻抗1.電路異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路接入并聯(lián)阻抗的電路(圖10-8)2.機(jī)械特性3.對(duì)人為機(jī)械特性的解釋1)起動(dòng)初期;因?yàn)檗D(zhuǎn)子頻率相當(dāng)大，感抗較大，轉(zhuǎn)子電流的大部分將流過電阻Rst所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩相當(dāng)大,相當(dāng)于轉(zhuǎn)子電路串大電阻2)轉(zhuǎn)子加速轉(zhuǎn)子頻率逐步降低，轉(zhuǎn)子頻率將變得很小，Xst

之值很小所以相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串聯(lián)很小對(duì)稱電阻時(shí)的機(jī)械特性3)幾乎恒定的轉(zhuǎn)矩適當(dāng)?shù)膮?shù)配合，可使電動(dòng)機(jī)在整個(gè)加速過程中產(chǎn)生幾乎恒定的轉(zhuǎn)矩第十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日4)電抗器參數(shù)選取接入并聯(lián)阻抗的轉(zhuǎn)子等效電路接入并聯(lián)阻抗轉(zhuǎn)子的等效電路（圖9-9）其中：第十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)一.電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)電動(dòng)狀態(tài)下異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（圖9-10)二.制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)有三種制動(dòng)狀況：*回饋制動(dòng)狀態(tài)*反接制動(dòng)狀態(tài)*和能耗制動(dòng)狀態(tài)(一)回饋制動(dòng)狀態(tài)回饋制動(dòng)狀態(tài)的特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于同步速度1.位能負(fù)載的回饋制動(dòng)狀態(tài)帶位能負(fù)載時(shí)進(jìn)入回饋制動(dòng)狀態(tài)（圖9-11)第十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2.對(duì)回饋制動(dòng)狀態(tài)的說明位能負(fù)載使轉(zhuǎn)速高于同步速度n0，即n>n0時(shí)，轉(zhuǎn)差率s=(n0-n)/n0<0，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

sE2反向，轉(zhuǎn)子電流的有功分量為I2a'轉(zhuǎn)子電流的無功分量為I2r'當(dāng)s變負(fù)后，轉(zhuǎn)子電流的有功分量改變了方向，無功分量的方向不變第十六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日3.回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí)相量圖可以繪出回饋制動(dòng)狀態(tài)下的相量圖異步電動(dòng)機(jī)處于回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí)的相量圖（圖10-12）4.回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí)的功率因?yàn)閁1與I1之間的相位差角j1>90°所以定子功率

P1=m1U1I1cosj1為負(fù)說明此時(shí)電動(dòng)機(jī)將電能回饋電網(wǎng)由于I2'cosj2為負(fù)所以T=CTJΦmI2'cosj2

也變?yōu)樨?fù)，說明此時(shí)電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相反，因此這時(shí)的電動(dòng)機(jī)既回饋電能，又在軸上產(chǎn)生機(jī)械制動(dòng)轉(zhuǎn)矩因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)軸上輸出機(jī)械功率所以P2

也變?yōu)樨?fù)，說明此時(shí)電動(dòng)機(jī)由軸上輸入機(jī)械功率第十七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日5．回饋制動(dòng)的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性（圖10-13）6.回饋發(fā)電的問題回饋發(fā)電狀態(tài)時(shí)由于轉(zhuǎn)子電流的無功分量方向不變所以定子必須接到電網(wǎng)，并從電網(wǎng)吸取無功功率才能建立電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)如果在異步電動(dòng)機(jī)定子脫離電網(wǎng)的同時(shí)，又希望能發(fā)電則定子三相必須接上連接成三角形或星形的三相電容器異步電動(dòng)機(jī)定子連接三相電容器（圖10-14）第十八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日(二)反接制動(dòng)狀態(tài)當(dāng)電容器接成三角形時(shí)，電容量取值C可參考下式選擇I0--電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流（A），可取I0=0.3I1N

電容器也可接成星形，這時(shí)電容量取值C參考下式選擇分為轉(zhuǎn)速反向的反接制動(dòng)和定子兩相倒相的反接制動(dòng)反接制動(dòng)狀態(tài)的特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相反1.轉(zhuǎn)速反向的反接制動(dòng)1)轉(zhuǎn)速反向反接制動(dòng)電路圖第十九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2)對(duì)轉(zhuǎn)速反向反接制動(dòng)的說明異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速反向反接制動(dòng)(圖9-15)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速反向反接制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性(圖9-16)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速方向與電動(dòng)狀態(tài)相反.因此轉(zhuǎn)差率:

第二十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2.定子兩相倒相的反接制動(dòng)轉(zhuǎn)子由定子輸入的電功率（電磁功率）為轉(zhuǎn)子軸上機(jī)械功率為s>1，P2為負(fù)值，即電動(dòng)機(jī)由軸上輸入機(jī)械功率轉(zhuǎn)子電路的損耗為DP2數(shù)值上等于PT

與P2

之和，所以反接制動(dòng)時(shí)能量損耗極大3)用途可以用于穩(wěn)定下放位能性負(fù)載1)定子兩相倒相的反接制動(dòng)電路圖和機(jī)械特性第二十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日(三)能耗制動(dòng)狀態(tài)異步電動(dòng)機(jī)定子兩相倒相的反接制動(dòng)及其機(jī)械特性（圖10-17）2)用途可以用于迅速停車或反向優(yōu)點(diǎn)：制動(dòng)效果強(qiáng)n0與原轉(zhuǎn)速方向相反（即對(duì)應(yīng)于n0）所以轉(zhuǎn)差率:缺點(diǎn)：能量損耗大，制動(dòng)準(zhǔn)確度差1.方法由于定子兩相繞組內(nèi)通入直流電流，在定子內(nèi)形成一固定磁場(chǎng)當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，其導(dǎo)體即切割此磁場(chǎng)，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及轉(zhuǎn)子電流.

根據(jù)左手定則，可以確定出轉(zhuǎn)矩的方向與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速方向相反，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩第二十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2.電路圖3.原理4.機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)及其機(jī)械特性（圖10-18）對(duì)能耗制動(dòng)機(jī)械特性的定性解釋（圖10-18c）第二十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日第四節(jié)計(jì)算異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)1.異步電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品目錄中可以查到的技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定電壓PN(kW)額定定子線電壓U1N(V)額定定子線電流I1N(A)額定轉(zhuǎn)速nN(r/min)額定效率ηN（%）定子額定功率因素cosj1N過載倍數(shù)KT(KT=Tm/TN)飛輪距GD2

對(duì)于繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)（轉(zhuǎn)子必接Y型），另提供數(shù)據(jù):a)轉(zhuǎn)子額定線電壓U2N(V)b)轉(zhuǎn)子額定線電流I2N(A)對(duì)于籠型異步電動(dòng)機(jī)還提供數(shù)據(jù):a)起動(dòng)轉(zhuǎn)距倍數(shù)Kstb)起動(dòng)電流倍數(shù)KI在以上數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，可以第二十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2.用工程計(jì)算法計(jì)算異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)：1)額定轉(zhuǎn)距2)最大轉(zhuǎn)距Tm3)繞線轉(zhuǎn)子每相繞組電阻R2或4）電壓比kY

聯(lián)結(jié)法：5）轉(zhuǎn)子繞組每相電阻折算值R2'D

聯(lián)結(jié)法:第二十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日D

聯(lián)結(jié)法7)臨界轉(zhuǎn)差率8）總阻抗X(X=X1+X2')

9)定子電抗X1及轉(zhuǎn)子電抗的折算值X2'10)轉(zhuǎn)子每相電阻折算值R2‘也可用下式求得6）定子繞組每相電阻Y

聯(lián)結(jié)法

：第二十六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日因此：其中：11)空載電流I0

由（圖10-30）可以看出這樣，我們就可以求得：12)勵(lì)磁電抗X0定子Y聯(lián)結(jié)法:定子D聯(lián)結(jié)法:第二十七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日例10-1某繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)為：試用工程法計(jì)算異步電動(dòng)機(jī)機(jī)的下列參數(shù)：解：應(yīng)用本節(jié)所列公式，計(jì)算電動(dòng)機(jī)參數(shù)如下（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）第二十八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日（8）（9）（10）（11）（12）（13）（14）（15）（16）第二十九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日以例題說明：例10-2某繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)為：第五節(jié)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速及制動(dòng)電阻的計(jì)算（1）當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，要求轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串多大電阻（工作點(diǎn)如圖10-31中的B點(diǎn)所示）？（2）從電動(dòng)狀態(tài)（圖10-31的A點(diǎn)）時(shí)換接到反接制動(dòng)狀態(tài)，如果要求開始的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于-1.5TN（圖10-31的C點(diǎn)），則轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串接多大電阻？（3）如果該電動(dòng)機(jī)帶位能負(fù)載，負(fù)載轉(zhuǎn)矩，要求穩(wěn)定的下放轉(zhuǎn)速，求轉(zhuǎn)子每相的串接電阻值。第三十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日解：額定靜差率：轉(zhuǎn)子的電阻：（1）對(duì)于固有特性，則有1）對(duì)于人為特性。當(dāng)時(shí)，，其臨界轉(zhuǎn)差率，代入人為特性的實(shí)用表達(dá)式，得化簡(jiǎn)求的方程式，得：第三十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日將代入（10-90）取將由式（10-16）可見，當(dāng)R1；X1，及不變時(shí)因而，得2）（另一種方法）考慮異步電動(dòng)機(jī)