第6章异步电机拖动2

第6章三相异步电动机的电力拖动6.1三相异步电动机的机械特性6.2三相异步电动机的起动6.3三相异步电动机的制动6.4三相异步电动机的调速思考题与习题本章首先讨论三相异步电动机的机械特性，然后以机械特性为理论基础，分析研究三相异步电动机的起动、制动和调速等问题。第6章三相异步电动机的电力拖动6.1三相异步电动机的机械特性一、物理表达式6.1.1三相异步电动机机械特性的三种表达式二、参数表达式三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速与电磁转矩之间的关系，由于电机的转速与转差率之间存在一定的关系，所以异步电动机的机械特性通常用表示。)s(fTem022'emTTCIcos表明：三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通与转子电流的有功分量相互作用产生的。02'2cosI221122211122em'RmpUsTRf(R)(XX)s说明：电磁转矩与电源参数（Ｕ1、f1）、结构参数（R、X、m、p）和运行参数（s）有关。电流越大，转矩越大。1、转矩与电压平方成正比2、与转子阻抗有关第6章三相异步电动机的电力拖动三相异步电动机的机械特性曲线)(emTfnn10TNTstTmaxABCDTem0nn11s0。电动机运行状态nn1s0。发电机运行状态电磁制动状态n0，s1。第6章三相异步电动机的电力拖动电动机机械特性的几个特殊点：最大转矩点B起动点A同步转速点D额定运行点Cn0TNTstTmaxABCDTem01emstn,s,TTmmemmnn,ss,TT100emnn,s,Tn=nN，s=sN，Tem=TN，NNN9550PTn第6章三相异步电动机的电力拖动在特性曲线上有两个最大转矩，最大转矩对应的转差率称为临界转差率，可令求得:0dsdTem222212112''m''RRsXXR(XX)221111221121111244[]m''mpUmpUTf(XX)fRR(XX)1、与成正比；与无关。mT21Ums1Usnsm10TLUN0n1A0.8UN第6章三相异步电动机的电力拖动在特性曲线上有两个最大转矩，最大转矩对应的转差率称为临界转差率，可令求得:0dsdTemmTNTT222212112''m''RRsXXR(XX)221111221121111244[]m''mpUmpUTf(XX)fRR(XX)最大转矩与额定转矩之比称为过载能力:2、越大，越大；与无关。2R2RmsemT1、与成正比；与无关。mT21Ums1U3、和都近似与漏抗成反比mTmsTst1sm1r2+Rs110TstTmTemsn0n1smr2第6章三相异步电动机的电力拖动起动转矩，即时的转矩:)1(0sn211222112122'st''mpURTf(RR)(XX)结论：当其它参数一定时1、起动转矩与电源电压平方成正比；2、频率越高，起动转矩越小；漏抗越大，起动转矩越小；3、绕线式电动机，转子回路电阻越大，起动转矩先增后减。ststNTKT4、起动转矩倍数snsm10TLUN0n1A0.8UNTst1sm1r2+Rs110TstTmTemsn0n1smr2第6章三相异步电动机的电力拖动三、实用表达式2memmmTTssss工程上常根据电机的额定功率、额定转速、过载能力来求出实用表达式。方法是：9550NNNPTnmTNTT11NNnnsn21mNTTss()将Tm和sm代入即可得到机械特性方程式。利用电磁转矩除以最大电磁转矩可得电磁转矩的实用表达式：第6章三相异步电动机的电力拖动6.1.2三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性一、固有机械特性固有机械特性是指电动机在额定电压和额定频率下，按规定的接线，定、转子电路不外接阻抗时的机械特性。sn0nNsNnmsm10TNTstTmTem几个特殊点：ABCD1.起动点A:01emstn,s,TT2.最大转矩点B:mmemmnn,ss,TT3.额定运行点CNmemNnn,ss,TT4.同步运行点D100emnn,s,T第6章三相异步电动机的电力拖动min/1500250606010rpfn04.015001440150000nnnsN电源频率为50Hz。试求额定状态下的转差率SN，电流IN和转矩TN，以及启动电流Tst，启动转矩Tst，最大转矩Tmax。解：同步转速为NNNNIUPcos3AθηUPINNNN6.11%5.8584.03803105.5cos33例1、已知Y132S-4型三相异步电动机的额定技术数据如下功率转速电压效率cosφIst/INTst/TNTmax/TN5.5kw1440r/min380V85.5%0.8472.02.2第6章三相异步电动机的电力拖动NNnPTN9550AIINst2.816.1177mNTTNst730.2mNTTN3.802.2max例1、已知Y132S-4型三相异步电动机的额定技术数据如下功率转速电压效率cosφIst/INTst/TNTmax/TN5.5kw1440r/min380V85.5%0.8472.02.2解：mN5.3614405.59550电源频率为50Hz。试求额定状态下的转差率SN，电流IN和转矩TN，以及启动电流Tst，启动转矩Tst，最大转矩Tmax。第6章三相异步电动机的电力拖动例2、三相异步电动机额定值为PN=40kW,接法Y/△,UN=380V/220V,nN=1460r/min,ηN=0.895,cosφN=0.89,Ist/IN=5.5,Tst/TN=1.1,Tmax/TN=2。试求P1N,IN,TN,SN,Tst,Tmax,Ist,f2N。解：N1NN40kW44.7kW0.895PP31NNYNNN44.710A76A3cos33800.89PIU31NNNNN44.710A132A3cos32200.89PIU第6章三相异步电动机的电力拖动解：1NN1150014600.0271500nnSnTst=1.1TN=262×1.1N·m=288N·mTmax=2TN=2×262N·m=524N·mNNN4095509550Nm262Nm1460PTn例2、三相异步电动机额定值为PN=40kW,接法Y/△,UN=380V/220V,nN=1460r/min,ηN=0.895,cosφN=0.89,Ist/IN=5.5,Tst/TN=1.1,Tmax/TN=2。试求P1N,IN,TN,SN,Tst,Tmax,Ist,f2N。第6章三相异步电动机的电力拖动解：Ist△=5.5IN△=5.5×132A=726AIstY=5.5INY=5.5×76A=418Af2N=Sf1=0.027×50Hz=1.35Hz例2、三相异步电动机额定值为PN=40kW,接法Y/△,UN=380V/220V,nN=1460r/min,ηN=0.895,cosφN=0.89,Ist/IN=5.5,Tst/TN=1.1,Tmax/TN=2。试求P1N,IN,TN,SN,Tst,Tmax,Ist,f2N。第6章三相异步电动机的电力拖动例3、一台异步电动机，额定功率10kW,额定电压380V，额定转速nN=1450r/min，功率因数0.85，效率90%，起动能力为1.4，过载系数为2.0，求电动机额定电流IN及电动机转矩TN、Tmax、Tst。解：maxmNTTmN8.1319.652λS=stNTTTst＝1.4×65.9＝92.9N·m返回NNNnPT95501450109550m9N.653NNNN10cos3NIUPNN3NNcos310PINU%9085.03803101039A.19第6章三相异步电动机的电力拖动二、人为机械特性人为机械特性是指人为改变电源参数或电动机参数而得到的机械特性。1.降压时的人为机械特性snsm10TLUN0n10.8UN下降后,和均下降,但不变,和减少。1UmTstTmsstkT如果电机在定额负载下运行,下降后,下降,增大,转子电流因增大而增大,导致电机过载。长期欠压过载运行将使电机过热，减少使用寿命。1Uns22sEsE第6章三相异步电动机的电力拖动2.转子回路串对称电阻时的人为机械特性串电阻后,、不变，增大。1nmTms在一定范围内增加电阻，可以增加。当时，若再增加电阻，减小。stT1msstmTTstT串电阻后，机械特性线性段斜率变大，特性变软。除了上述特性外，还有改变电源频率、极对数等人为机械特性。10TstTmTemsn0n1smR2TstsmR2+Rs1R2+Rs2第6章三相异步电动机的电力拖动6.2三相异步电动机的起动起动指电动机接通电源后由静止状态加速到稳定运行状态的过程.对电动机的起动性能要求二：起动电流小,起动转矩不大。1.起动电流大的原因起动时,,转子感应电动势大,使转子电流大,根据磁动势平衡关系,定子电流必然增大.1,0sn2.起动转矩不大的原因从下述公式分析022'stemTTTCIcos起动时,,远大于运行时的,转子漏抗很大,很低,尽管很大,但并不大.1ss22sXXs2cos2I22cosI由于起动电流大,定子漏阻抗压降大,使定子感应电动势减小,对应的气隙磁通减小.由上述两个原因使得起动转矩不大.第6章三相异步电动机的电力拖动6.2.1三相笼型异步电动机的起动一、直接起动可以直接起动的条件：1.小容量电动机2.起动电流倍数)kW()kVAkI电动机容量电源容量（341第6章三相异步电动机的电力拖动6.2.1三相笼型异步电动机的起动二、降压起动13stYstTT适用于正常运行时定子绕组为三角形接线的鼠笼式电动机。起动时Y接；运行时△接。起动电流关系:Y起动转矩下降为1/3。Y-△降压起动多用于空载或轻载起动1.Y-△降压起动13stYstII起动转矩关系:起动相电压降为3/UUpΔpY利用Y－△换接起动时，Y起动电流可下降为1/3。第6章三相异步电动机的电力拖动Y－△换接起动Y形联结：起动电流（线电流）△形联结：起动电流（线电流）返回ABCXYZABCXYZZIstppUZUl3ZUIIlstpstl33ΔΔIstlY/Istl△=1/33/UUlpYZUlZUIIPYSTpYSTlYlpUUΔ3/UUpΔpY2UTST∴TstY/Tst△=1/3起动转矩第6章三相异步电动机的电力拖动例、一台三相异步电动机，额定功率为30kW，额定转速为1470r/min，△联结，在额定负载下运行线电流为57.5A，Tst/TN=1.2，Ist/IN=7，试求：(1)用Y－△换接起动时的起动转矩和起动电流；(2)当负载转矩为额定转矩的60%和25%时，用Y－△换接起动是否可以？起动电流Ist=7IN=7×57.5A=402.5AY－△换接起动时TstY=Tst△/3=1.2×194.9÷3N·m=77.96N·mIstY=Ist△/3=402.5÷3A=134.17ATN=9550×30÷1470N·m=194.9N·m解：返回第6章三相异步电动机的电力拖动例、一台三相异步电动机，额定功率为30kW，额定转速为1470r/min，△联结，在额定负载下运行线电流为57.5A，Tst/TN=1.2，Ist/IN=7，试求：(1)用Y－△换接起动时的起动转矩和起动电流；(2)当负载转矩为额定转矩的60%和25%时，用Y－△换接起动是否可以？TN=9550×30÷1470N·m=194.9N·mTL=0.6TN=0.6×194.9N·m=116.94N·mTLTstY不可以TL=0.25TN=0.25×194.9N·m=48.725