异步机的机械特性.ppt

第一节 三相异步电动机机械特性的三种表达式 一.异步电动机机械特性的物理表达式 1.异步电动机电磁转矩表达式: 2.转矩常数表达式: 3.转子电流表达式: 4.转子电路功率因数表达式: 可以看出: 1.电流与转差关系 I2 最初与 s 成正比地增加，s 较大时，I2 增加逐步减缓 2.功率因数与转差关系 s = 0，cos j2 = 1，随着 n 的逐步 下降，s 增加,cos j2 将逐步下降 3.合成曲线 两条曲线相乘，并乘以常数 CTJ m ,即得 n = f(T) 的曲线， 称为异步电动机的机械特性。 反映了不同转速时 T 与 m 及转子电流的有功分量 I2 cos2 间的关系在物理上，这三个量的 方向遵循左手定则 转差与电流、功率因数的关系及异步电动机机械特性(图10-1) 二.异步电动机机械特性的参数表达式 采用参数表达式可直接建立异步电动机工作时转矩和转速关 系并进行定量分析 (10-5) (10-6) (10-7) (10-8) (10-9) (10-10) 由异步电动机的近似等效电路得: (10-11) (10-12) (10-13) (10-14) 1.异步电动机的机械特性参数表达式： （10-15） 2.异步电动机的机械特性 异步电动机的机械特性（图10-2） 因为异步电动机机械特性为二次方程式， 所以在某一转差率 sm 时，转矩有一最大 值 Tm，该值称为异步电动机的最大转矩 求出生产 Tm 时的转差 sm （10-16） 3.对应异步电动机的最大转矩Tm为 (10-17) 正号对应于电动机状态，而负号则适用于发电机状态，考虑 R1 n0 时，转差率 s = ( n0- n )/ n0 90，所以定子功率 P1 = m1U1I1cosj1 为负，说明此时电动机将电能回馈电网 由于 I2cosj2 为负，所以 T = CTJm I2cosj2 也变为负， 说明此时电动机电磁转矩与转向相反，因此这时的电动机既回馈 电能，又在轴上产生机械制动转矩 因为异步电动机轴上输出机械功率 （9-40） 所以 P2 也变为负， 说明此时电动机由轴上 输入机械功率 5回馈制动的机械特性 异步电动电动 机回馈馈制动时动时 的机械 特性如图所示（图图10-13） 6.回馈发电的问题 回馈发电状态时，由于转子电流的无功分量方向不变,所以定 子必须接到电网，并从电网吸取无功功率，才能建立电动机的磁 场,如果在异步电动机定子脱离电网的同时，又希望能发电,则定 子三相必须接上连接成三角形或星形的三相电容器 当电容器接成三角形时，电容量取值 C 可参考下式选择 （9-41） I0 - 电动机的励磁电流（A）， 可取 I0 = 0.3 I1N 电容器也可接成星形，这时 电容量取值 C 参考下式选择 (9-42) 异步电动机定子连接三相电容器（图9-14) (二) 反接制动状态 分为转速反向的反接制动和定子两相倒相的反接制动,反接制动状态的特点是电 动机转速和旋转磁场方向相反 1.转速反向的反接制动 1)转速反向反接制动电路图 2)对转速反向反接制动的说明:转子转速方向与电动状态相反 因此转差率: （10-43） 转子由定子输入的电功率（电磁功率）为 (10-44) 转子轴上机械功率为 （10-45） s 1，P2 为负值，即电动机由轴上输入机械功率 转子电路的损耗为 （10-46） DP2 数值上等于 PT 与 P2 之和，所以反接制动时能量损耗极大 3)用途 可以用于稳定下放位能性负载 2.定子两相倒相的反接制动 1)定子两相倒相的反接制动电路图和机械特性 异步电动机定子两相倒相的反接制动及其机械特性（图10-17） n0 与原转速方向相反（ 即对应于 n0 ） 所以转差率: (10-47) 2)用途 可以用于迅速停车或反向 优点：制动效果强 缺点：能量损耗大，制动准确度差 (三) 能耗制动状态 1.方法 由于定子两相绕组内通入直流电流，在定 子内形成一固定磁场 当转子旋转时，其导体即切割此磁场，在 转子中产生感应电动势及转子电流 根据左手定则，可以确定出转矩的方向与 电动机的转速方向相反， 电动机产生的转矩为制动转矩 2.电路图 3.原理 4.机械特性 第四节 计算异步电动机的参数 1.异步电动机的产品目录中可以查到的技术数据如下： 额定电压 PN (kW) 额定定子线电压 U1N (V) 额定定子线电流 I1N (A) 额定转速 nN (r/min) 额定效率 N（%） 定子额定功率因素 cos j1N 过载倍数 KT ( KT = Tm/TN ) 飞轮距 GD2 对于绕线转子异步 电动机（转子必接 Y 型 ），另提供数据: a)转子额定线电压 U2N (V) b)转子额定线电流 I2N (A) 对于笼型异步电动 机还提供数据: a)起动转距倍数 Kst b)起动电流倍数 KI 在以上数据基础上，可以 2.用工程计算法计算异步电动机参数： 1)额定转距 TN (10-69) 2)最大转距 Tm (10-70) 3)绕线转子每相绕组电阻 R2 (10-71)或 (10-72) 4）电压比 k Y 联结法： （10-75 ） D 联结法: 5）转子绕组每相电阻折 算值 R2 R2=R2k 6）定子绕组每相电阻 R1 Y 联结法 ： (10-77) D 联结法 ： 7)临界转差率 sm （10-78） 8）总阻抗 X ( X = X1 + X2) (10-79) 9) 定子电抗 X1 及转子电抗的折算值 X2 X1 = X2 = 0.5 X (10-80) 10) 转子每相电阻折算值 R2也可用下式求得 （10-81） 11)空载电流 I0 由（图10-30）可以看出： (10-83) (10-84) 因此： (10-85) 其中： (10-86) (10-87) 12)励磁电抗 X0 定子Y联结法: 定子 D 联结法: (10-88) 三相异步电动机的各种运行状态 三相异步电动机的各种运行状态 和直流电动机一样，三相异步电动机按其转矩 与转速 的方向 的异同，可分为电动运行状态和制动运行状态。 1.电动运行状态 当n与T同方向，机械特性及其稳定运行点在第、象限 。若电机运行于第象限，n0, T0, 称为正向电动状态，其稳 定运行点A、B称为正向电动运行点；若电机运行于第象限， T0, n0, 称为反向电动