三相异步电动机2

情境二 三相异步电动机起动、调速和制动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。 任务四 三相异步电动机的机械特性 任务五 三相异步电动机的起动

任务六 三相异步电动机的制动任务七 三相异步电动机的调速

情境二 三相异步电动机起动、调速和制动任务四 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机机械特性的三种表达式

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 Tem 在一定的关系，所以异步电动机的机械特性用 f (s) 表示。 一、物理表达式

Tem CT 0 I'2 cos 2表明：三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通 0 与转 ' 子电流的有功分量 I 2 cos 2相互作用产生的。

情境二 三相异步电动机起动、调速和制动二、参数表达式 R2 m1 pU s Tem R2 2 ' 2 2 f1 ( R1 ) ( X1 X 2 ) s 2 1

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。

情境二 三相异步电动机起动、调速和制动当S为某一数值时，电磁转矩有一最大值，最大转 矩对应的转差率称为临界转差率，可令 dTem 0 求得:ds

R'2 sm 2 ' 2 X 1 X '2 R1 ( X 1 X 2 ) m1 pU12 m1 pU12 Tm 2 ' 2 4 f1 ( X 1 X '2 ) 4 f1[ R1 R1 ( X 1 X 2 ) ]T 1、 m与U12成正比

R'2

s T 2、R2 越大，m 越大；em与 R2 无关。 3、Tm 和 sm 都近似与漏抗成反比

最大转矩与额定转矩之比称为过载能力:

Tm T TN

情境二 三相异步电动机起动、调速和制动在特性曲线上还有一个起动转矩，即 n 0(s 1) 时的 转矩: m pU 2 R'Tst 1 1 2

2 f1 ( R1 R'2 )2 ( X 1 X '2 )2

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 4、起动转矩倍数

Tst K st TN

情境二 三相异步电动机起动、调速和制动三、实用表达式 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： 2TmTem s sm sm s

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： PN n1 nN TN 9550 Tm T TN s N nN n1sm s N ( T 2 T 1 )

将Tm和sm代入即可得到机械特性方程式。

情境二 三相异步电动机起动、调速和制动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。 s n 几个特殊点： D 0 C n 0,s 1,Tem Tst 1.起动点A: sN nN2.最大转矩点B: n nm ,s sm ,Tem Tm 3.额定运行点C n nN ,s sm ,Tem TN 4.同步运行点D n n1 ,s 0,Tem 0

sm n m 1 A 0 TN Tst

BTem Tm

情境二 三相异步电动机起动、调速和制动二、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 s n n下降后, Tm Tst 和 均下降, U1 但 sm不变, T和 kst减少。 01

TL

如果电机在定额负载下运 行,U1下降后, n 下降, s 增大, sm E 转子电流因 2 s sE2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 10 少使用寿命。

0.8UN

UN

情境二 三相异步电动机起动、调速和制动2. 转子回路串对称电阻时的人为机械特性 串电阻后，机械特性线性段斜率变大，特性变软。串电阻后,n1 Tm 、 不变，sm 增大。

s n在一定范围内增加电阻，可以 增加 Tst 。 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。 0 sm

n1 R2

sm 1 0 Tst Tst

R2+Rs Tem Tm

情境二 三相异步电动机起动、调速和制动3、 生产机械的负载特性 (1)恒转矩负载：指负载转矩的大小不随 转速的改变而改变的生产机械。 1)反抗性恒转矩负载：指负载转矩的大 小不变，但负载转矩的方向始终与生产机械 运动的方向相反。如生产机械的摩擦转矩。 2)位能性恒转矩负载：指不论生产机械 运动的方向变动与否，负载转矩的大小和方 向始终保持不变。例如起重装置的吊钩及重 物所产生的转矩。

情境二 三相异步电动机起动、调速和制动

反抗性恒转矩负载特性

位能性恒转矩负载特性

情境二 三相异步电动机起动、调速和制动(2)恒功率负载 负载转矩与转速成反比。 如车床的切削加工， 粗加工时，切削量大，用低速；精密加工时，切削 量小，用高速。 (3)通风机型负载 负载转矩与转速的平方成正比。例如鼓风机、 水泵、油泵等的叶片所受的阻力转矩。

情境二 三相异步电动机起动、调速和制动任务五 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：起动电流小, 起动转矩不大。1.起动电流大的原因

起动时, n 0, s 1,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.

情境二 三相异步电动机起动、调速和制动2.起动转矩不大的原因

Tst Tem CT 0 I'2 cos 2 从下述公式分析起动时,s 1 ,远大于运行时的 s ,转子漏抗 X 2s sX 2 很大, cos 2 很低,尽管I 2 很大,但 I 2 cos 2 并不大

.

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.

情境二 三相异步电动机起动、调速和制动一、三相笼型异步电动机的起动

1、直接起动

可以直接起动的条件：起动电流倍数Ist 1 电源总容量( KVA) Ki 3 IN 4 电动机额定功率( KW )

直接启动的优缺点 ①优点：设备简单，操作方便； ②缺点：启动电流大，须足够大的电源。

注意：一般10KW以下的电动机都可以直接起动

情境二 三相异步电动机起动、调速和制动例 一台20kW电动机，Ki=6.5,其电源变压器的容 量为560kVA,能否直接起动？另一台75kW电动机， Ist/IN=7,能否直接起动？ 解 对20kW的电动机1 电源总容量 1 560 3 3 7.75 6.5 4 电动机额定功率 4 20

因为Ki小于电网允许的起动电流倍数，所以允许直接起 动 对75kW的电动机 1 电源总容量 1 560 3 3 2.26 7 4 电动机额定功率 4 75 因为Ki大于电网允许起动电流倍数，所以不允许直接起动

情境二 三相异步电动机起动、调速和制动2、降压起动 1)Y-△ 降压起动

适用于正常运行时定子绕组为三角 形接线的电动机。起动时 Y接；运 行时△接。 起动电流关系:I stY 1 I st 3

TstY 1 起动转矩关系: Tst 3

Y- △ 降压起动多用于空载或轻载起动

情境二 三相异步电动机起动、调速和制动2)自耦变压器降压起动 方法：起动时电源接自耦 变压器一次侧，二次 侧接电动机。起动结 束后电源直接加到电 动机上。 起动电流和起动转矩： 1 1 I st 2 I st Tst 2 Tst k k

情境二 三相异步电动机起动、调速和制动实际上起动用的自耦变压器，备有几个抽 头(电压为一次额定电压的80%、60%、40%)供 选用，多用于10kW以上的三相异步电动机。

优点：一般有三个抽头，有不同的选则。 缺点：设备费用较高。

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