11电机拖动第十一章(异步电动机的电力拖动)

Tem 0 TN Tk Tmax 降压特性
电机与拖动
降压时Tmax 、Tk下降， 下降，会 影响电机稳定运行和起动。 影响电机稳定运行和起动。 例：设当U1=UN时， Tk=1.1TN ， Tmax=2TN,能满 载起动并运行。 载起动并运行。
n1 Sm 0
n
自然特性
Tem TLN Tmax
当U1=0.8UN时， Tk=0.8×0.8 × 1.1TN =0.704TN， Tmax= 0.8×0.8 × 2Tቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ=1.28TN, 此时不能满载起动,但能 满载运行。 满载运行。 当U1=0.7UN时， Tk=0.7×0.7 × 1.1TN =0.539TN， Tmax= 0.7×0.7 × 2TN=0.98TN, 此时不能满载起动和运行 。
电机与拖动
掌握三相异步电动机常用的调速方法 掌握三相异步电动机常用的调速方法； 调速方法；会 利用机械特性阐述调速的物理过程； 利用机械特性阐述调速的物理过程；掌握调速 计算； 计算；能根据需要选用合适的调速方法 。 掌握三相异步电动机的各种制动方法 掌握三相异步电动机的各种制动方法及其 制动方法及其 应用场合； 应用场合；能利用机械特性阐述电磁制动的物 理过程； 理过程；掌握简单的制动计算。 掌握简单的制动计算。 掌握三相异步电动机的四象限机械特性 四象限机械特性 。 掌握三相异步电动机的
电机与拖动
第 十 一章
三相异步电动机 的电力拖动
电机与拖动
三相异步电动机的电力拖动
三相异步电动机的机械特性 笼型转子异步电动机的起动 绕线转子异步电动机的起动 三相异步电动机的调速 三相异步电动机的电磁制动 三相异步电动机的不正常运行
电机与拖动
三相异步电动机的电力拖动
本章要求： 熟练掌握三相异步电动机机械特性 熟练掌握三相异步电动机 机械特性的概念 机械特性 的概念 ； 自然机械特性和各种人工机械特性的意义及 其形状； 其形状 ； 掌握机械特性上几个特殊点的意义及 其使用； 其使用；会利用力矩实用公式绘制机械特性 会利用力矩实用公式绘制机械特性。 力矩实用公式绘制机械特性。 掌握三相异步电动机的起动 掌握三相 异步电动机的起动方法 异步电动机的起动 方法； 方法 ； 并能进 行简单的起动计算， 行简单的起动计算， 能利用机械特性分析起动 的物理过程； 的物理过程 ； 可根据需要选用合适的起动方法 ； 会判断并排除简单的起动故障 。
o
人工特性
TN Tk Tmax Tem
电机与拖动
r 2' U1 ⋅ m1 p s Tem = 2 2 2πf 1 (r 1 + r 2'/ s ) + xk
2
3、绕线式转子外串电阻Rc人工机械特性
' Tem =
m1 p 2πf 1 ( r1+( r2' +R' ) / s )2 + 2 xk c
U1 ⋅
电机与拖动
二、最大电磁转矩和过载能力 决定电动机短时带负载能力 的物理量是Tmax和过载能力λ （ 最大转矩倍数） 最大转矩倍数） 。
n n1
T max λ= TN
(λ = 1.6 ~ 2.5)
2
O
TN Tk
Tem Tmax
r 2' U 1 ⋅ m1 p dTem s Tem = = 0得出最大值点 由 2 2 ds 2πf 1 (r 1 + r 2'/ s ) + xk r 2' r 2' sm = ± ≈ ± 2 2 xk r 1 + xk
电机与拖动
2、定子外串对称阻抗人工机械特性
r 2' U 1 ⋅ m1 p s T = 相当于定子阻抗变大： 相当于定子阻抗变大： em ' 2 2 2πf 1 ( r1 + r2 / s ) + x k
2
该人工机械特性与降压 特性类似。 特性类似。
n1
n
自然特性
r 2' Θ sm = 2 2 r 1 + xk
电磁功率： 电磁功率：Pem=m1 I2 ´2 (r2 ´/s)
+
.
I1
.
电机与拖动 .
I2´
r2' ⋅ Pem = m1 2 2 s + (r1+r2'/ s) xk U1
2
U1
r1 jx1σ r ´ jx2σ´ 2 1−s r2' s
2
-
r 2' U 1 ⋅ Pem m1 p s 电磁转矩为： 电磁转矩为： Tem = = 2 2 ω 1 2πf 1 (r 1+ r 2'/ s) + xk n1 60f1 / p 2πf1 ω1 = 2π = 2π = 60 60 p 电磁转矩参数表达式
2
r 2' +Rc' s
在U,f相同条件下， 相同条件下，产生相同力矩(Tem=Tem´)必须
r 2' r 2' + Rc' r 2 r 2 + Rc = 或 = s s' s s'
电阻实际值
可见， 可见，转子串电阻后， 转子串电阻后，其它条件不变时， 其它条件不变时，产生相 同Tem(负载转矩不变)，S会增加， 会增加，即n会减小。 会减小。
电机与拖动
r 2' r 2' ≈ ± sm = ± 2 2 xk r 1 + xk
m1p U1 m1p U 1 T max = ± ⋅ ≈± 2 2 4 πf 1 ± r 1 + 4πf 1xk + r 1 xk
式中“+”为电动状态， 为电动状态，“-”为发电状态 与电压无关，与转子电阻成正比。 与转子电阻成正比。 结论： 结论： 1、Sm与电压无关，
r 2' U 1 ⋅ m1 p s Tem = 2 2 2πf 1 (r 1 + r 2'/ s) + xk
电机与拖动
2
n1 Sm
n
自然特性
降压时Tmax 、Tk下降， 下降，会 影响电机稳定运行和起动。 影响电机稳定运行和起动。
r 2' sm = xk 2 m1 p U 1 T max = 4πf 1 xk
O
nN π ) 忽略T0：TemN =TN = P N /(2 60
S sN sm 1
将TN 、SN代入实用公式可计算出Sm
sm = s N ( λ + λ − 1 )
2
五、人工机械特性
1、降压人工机械特性
与自然特性比较， 与自然特性比较，特性 变软； 变软；S相同点， 相同点，Tem随U成 平方减小。 平方减小。 Sm未变。 未变。
由公式可以得出Tem=f(s)曲线
电机与拖动
r 2' Tem ⋅ U1 m1 p s Tem = Tmax 2 2 2πf 1 (r 1 + r 2'/ s ) + xk
2
最大值点 起动点
1）当S较小时， 较小时，分 母中 r2 ´/s数值较大。 数值较大。
2
Tk
0
S
r 2' U 1 ⋅ 2）当S较大时， 较大时，分 Tem = m 1 p 2 s 2 = k ⋅ 1 2π f 1 r 1 + xk s 母中r2 ´/s数值较小。 数值较小。
电机与拖动
第一节
三相异步电动机的机械特性
电动机的转速与电磁转矩的关系， 电动机的转速与电磁转矩的关系，即n=f(Tem) 称为电动机的机械特性 称为电动机的机械特性。 电动机的机械特性。 在UN， fN， Ra=0的额定条件下， 的额定条件下，n=f(Tem)称 为电动机的固有机械特性（ 电动机的固有机械特性（自然机械特性）。 自然机械特性）。在 ）。在 非额定条件下， 非额定条件下，n=f(Tem)称为电动机的人工机械 特性。 特性。 一、自然机械特性 1、 Tem =f（S）曲线 因为 n=(1-s)n1，所以机械特性， 所以机械特性， 可以通过Tem =f（S） 曲线得到。 曲线得到。
2
r 2' 同步点 U 1 ⋅ m1 p s = k⋅s Tem ≈ 2 2πf 1 (r 2'/ s)
sm
1
临界转差率
电机与拖动
2、n=f(Tem)曲线
Tem Tmax Tk TN
O
n n1 nN S
o
TN Tk Tmax sN sm 1 由n=(1-s)n1，可以从Tem--S曲线， 曲线，计算出机械特性。 计算出机械特性。
E
nA
0.8TN
1500− nE 0.8 = A 1500 − 1450 1 TN
nF=902rpm
电机与拖动
4、变频人工机械特性 变f1一般往小于fN变 Θ E1 = 4.44f 1N1kw 11φm 励磁电流会大大增加， 励磁电流会大大增加，电机发热严重， 电机发热严重，可能损 n 坏电机。 坏电机。 自然特性 n1 变f1一定要变压， 一定要变压，保证磁通不变。 保证磁通不变。
2
起动时n=0，s=1
m1 p U 1 ⋅ r 2' ∴Tk = 2 2 2πf 1 (r 1+ r 2') + xk
2
1、Tk与电压平方成正比。 与电压平方成正比。与转子电阻有关。 与转子电阻有关。 结论： ： 结论 2、f1增加Tk减小。 减小。 3、起动转 起动转矩倍数λ 矩倍数λi =Tk /TN。 一般设计为0.8~2.0。 0 TN Tk Tmax
2
2
2、Tmax与电压平方成正比， 与电压平方成正比，与转子电阻无关。 与转子电阻无关。 n n 1 3、 λ一般设计为1.6~2.5。 4、 忽略空载损耗时