三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性及各種運(yùn)行狀態(tài)課件

第十章三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性及各種運(yùn)行狀態(tài)第十章1本章教學(xué)目的：1、掌握異步電動機(jī)機(jī)械特性的三種表達(dá)式2、掌握異步電動機(jī)固有機(jī)械特性與人為機(jī)械特性及曲線畫法3、掌握異步電動機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)計(jì)算4、掌握調(diào)速及制動電阻計(jì)算本章教學(xué)目的：2重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：1、運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)及其制動電阻計(jì)算2、調(diào)速電阻計(jì)算難點(diǎn)：1、運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)分析及其制動電阻計(jì)算2、調(diào)速電阻推導(dǎo)公式重點(diǎn)和難點(diǎn)：310-1異步電動機(jī)機(jī)械特性三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性是指在電動機(jī)定子電壓、頻率以及繞組參數(shù)一定的條件下，電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率的關(guān)系，即n=?(T)或s=?(T)。機(jī)械特性可用函數(shù)表示，也可用曲線表示，用函數(shù)表示時，有三種表達(dá)式：物理表達(dá)式、參數(shù)表達(dá)式和實(shí)用表達(dá)式。10-1異步電動機(jī)機(jī)械特性三相異步電動機(jī)的機(jī)械41.異步電動機(jī)機(jī)械特性三種表達(dá)式（1）物理表達(dá)式電磁轉(zhuǎn)矩為：1.異步電動機(jī)機(jī)械特性三種表達(dá)式5分析物理表達(dá)式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)：轉(zhuǎn)子電流折算值：轉(zhuǎn)子功率因數(shù)：物理表達(dá)式它反映了不同轉(zhuǎn)速時電磁轉(zhuǎn)矩T與主磁通Φm以及轉(zhuǎn)子電流有功分量I2ˊcosφ2之間的關(guān)系，此表達(dá)式一般用來定性分析在不同運(yùn)行狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)。分析物理表達(dá)式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)：6（2）參數(shù)表達(dá)式異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與定子每相電壓U1平方成正比，若電源電壓波動大，會對轉(zhuǎn)矩造成很大影響。（2）參數(shù)表達(dá)式7機(jī)械特性曲線在電壓、頻率及繞組參數(shù)一定的條件下，電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率s之間的關(guān)系可用曲線表示如圖所示。異步電動機(jī)機(jī)械特性機(jī)械特性曲線在電壓、頻率及繞組參數(shù)一定的條件下，電磁轉(zhuǎn)矩T與8①最大轉(zhuǎn)矩Tm

最大轉(zhuǎn)矩Tm是T=?（s）的極值點(diǎn)，最大轉(zhuǎn)矩為：最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)差率為：兩式中“+”為電動狀態(tài)（特性在第Ⅰ象限）；“-”為制動狀態(tài)（特性在第Ⅱ象限）。①最大轉(zhuǎn)矩Tm

最大轉(zhuǎn)矩Tm是T=?（s）的極值點(diǎn)，最大轉(zhuǎn)矩9最大轉(zhuǎn)矩近似表達(dá)式通常情況下，可忽略r1，則有：最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值稱為過載倍數(shù)，其值大小反映電動機(jī)過載能力，用λm表示，即：一般異步電動機(jī)過載倍數(shù)λm=1.5～2.2。最大轉(zhuǎn)矩近似表達(dá)式通常情況下，10②起動轉(zhuǎn)矩Tst起動瞬間n=0或s=1時，電動機(jī)相當(dāng)于堵轉(zhuǎn)，這一時刻的電磁轉(zhuǎn)矩稱為起動轉(zhuǎn)矩或堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，用Tst表示，則有：起動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值稱為起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)或堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，用kst表示，則有：一般普通異步電動機(jī)起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為0.8～1.2。②起動轉(zhuǎn)矩Tst起動瞬間n=0或s=1時，電動機(jī)相當(dāng)于堵轉(zhuǎn)，11（3）實(shí)用表達(dá)式實(shí)用表達(dá)式：認(rèn)為，一般異步電動機(jī)的，在任何s值時都有：，而，可以忽略，簡化得：（3）實(shí)用表達(dá)式實(shí)用表達(dá)式：12臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率：當(dāng)拖動額定負(fù)載時，TL=TN臨界轉(zhuǎn)差率為：額定轉(zhuǎn)矩為：從產(chǎn)品目錄查出該異步電動機(jī)的數(shù)據(jù)PN、nN、λm應(yīng)用實(shí)用公式就可方便得出機(jī)械特性表達(dá)式。臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率：132.固有機(jī)械特性異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性是指U1=U1N，?1=?1N，定子三相繞組按規(guī)定方式連接，定子和轉(zhuǎn)子電路中不外接任何元件時測得的機(jī)械特性n=?（T）或T=?（s）曲線。對于同一臺異步電動機(jī)有正轉(zhuǎn)（曲線1）和反轉(zhuǎn)（曲線2）兩條固有機(jī)械特性。三相異步電動機(jī)固有機(jī)械特性2.固有機(jī)械特性異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性是指U1=U1N，14說明特性上的各特殊點(diǎn)1(1)同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)A

同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)又稱理想空載點(diǎn)，在該點(diǎn)處：s=1，n=n1，T=0，E2s=0，I2=0，I1=I0，電動機(jī)處于理想空載狀態(tài)。(2)額定運(yùn)行點(diǎn)B

在該點(diǎn)處：n=nN，T=TN，I1=I1N，I2=I2N，P2=PN，電動機(jī)處于額定運(yùn)行狀態(tài)。說明特性上的各特殊點(diǎn)1(1)同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)A15說明特性上的各特殊點(diǎn)2(3)臨界點(diǎn)C

在該點(diǎn)處：s=sm，T=Tm，對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩是電動機(jī)所能提供的最大轉(zhuǎn)矩。Tmˊ是異步電動機(jī)回饋制動狀態(tài)所對應(yīng)的最大轉(zhuǎn)矩，若忽略r1的影響時，有Tmˊ=Tm。(4)起動點(diǎn)D

在該點(diǎn)處：s=1，n=0，T=Tst，I=Ist。說明特性上的各特殊點(diǎn)2(3)臨界點(diǎn)C163.人為機(jī)械特性異步電動機(jī)的人為機(jī)械特性是指人為改變電動機(jī)的電氣參數(shù)而得到的機(jī)械特性。由參數(shù)表達(dá)式可知，改變定子電壓U1、定子頻率f1、極對數(shù)p、定子回路電阻r1和電抗x1、轉(zhuǎn)子回路電阻r2ˊ和電抗x2ˊ，都可得到不同的人為機(jī)械特性。3.人為機(jī)械特性異步電動機(jī)的人為機(jī)械特性是指人為改變電動機(jī)的17（1）降低定子電壓的人為機(jī)械特性在參數(shù)表達(dá)式中，保持其它參數(shù)不變，只改變定子電壓U1的大小，可得改變定子電壓的人為機(jī)械特性。討論電壓在額定值以下范圍調(diào)節(jié)的人為特性（為什么？）（1）降低定子電壓的人為機(jī)械特性在參數(shù)表達(dá)式中，保持其它參數(shù)18降電壓人為機(jī)械特性曲線Tm∝U12；Tst∝U12；n1和sm與電壓無關(guān)TL1-恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性、TL2-風(fēng)機(jī)類負(fù)載特性降電壓人為機(jī)械特性曲線Tm∝U12；Tst∝U12；n1和s19（2）定子回路串入對稱電阻的人為機(jī)械特性

當(dāng)定子電阻r1增大時，同步轉(zhuǎn)速n1不變，但臨界轉(zhuǎn)矩Tm、臨界轉(zhuǎn)差率sm、起動轉(zhuǎn)矩Tst都變小定子回路串入對稱電阻的接線圖和人為機(jī)械特性（2）定子回路串入對稱電阻的人為機(jī)械特性

當(dāng)定子電阻r1增大20定子回路串入對稱電抗的人為機(jī)械特性如果定子回路串入對稱的電抗，同步轉(zhuǎn)速n1仍不變，但臨界轉(zhuǎn)矩Tm、臨界轉(zhuǎn)差率sm、起動轉(zhuǎn)矩Tst也都變小。兩種接線可實(shí)際應(yīng)用于鼠籠式異步電動機(jī)的起動，以限制起動電流。定子回路串入對稱電抗的接線圖和人為機(jī)械特性定子回路串入對稱電抗的人為機(jī)械特性如果定子回路串入對稱的電抗21（3）轉(zhuǎn)子回路串入對稱電阻的人為機(jī)械特性繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串入三相對稱電阻的接線圖和人為機(jī)械特性（3）轉(zhuǎn)子回路串入對稱電阻的人為機(jī)械特性22分析當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻r2增大時，同步轉(zhuǎn)速n1和臨界轉(zhuǎn)矩Tm不變，但臨界轉(zhuǎn)差率sm變大，起動轉(zhuǎn)矩Tst隨轉(zhuǎn)子電阻r2增大而增大，直至Tst=Tm當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻r2再增大時，起動轉(zhuǎn)矩Tst反而減小。轉(zhuǎn)子串入對稱三相電阻的方法應(yīng)用于繞線式異步電動機(jī)的起動和調(diào)速。分析當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻r2增大時，同步轉(zhuǎn)速n1和臨界轉(zhuǎn)矩Tm不變，但23本章小結(jié)1異步電動機(jī)運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場存在轉(zhuǎn)差，因而能在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電勢和電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，可見轉(zhuǎn)差率s是異步電動機(jī)的重要參量。通過頻率和繞組折算，可得到反映實(shí)際運(yùn)行電動機(jī)各量關(guān)系的等值電路，等值電路中的各種參數(shù)可通過空載和短路試驗(yàn)測取。與變壓器一樣，基本方程式、等值電路、相量圖也是描述電動機(jī)負(fù)載運(yùn)行時的基本電磁關(guān)系的工具。本章小結(jié)1異步電動機(jī)運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場存在轉(zhuǎn)差，因而能在24本章小結(jié)2工作特性反映了異步電動機(jī)在額定電壓、額定頻率時的使用性能。機(jī)械特性則是異步電動機(jī)運(yùn)行特性中最重要，三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性是指在電動機(jī)定子電壓、頻率以及繞組參數(shù)一定的條件下，電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率的關(guān)系，即n=?(T)或s=?(T)。機(jī)械特性可用函數(shù)表示，也可同曲線表示，用函數(shù)表示時，有三種表達(dá)式：物理表達(dá)式、參數(shù)表達(dá)式和實(shí)用表達(dá)式，三種表達(dá)式各有不同的適用場合。作業(yè)：3-24本章小結(jié)2工作特性反映了異步電動機(jī)在額定電壓、額定頻率時的使25作業(yè)：10-1、10-2作業(yè)：10-1、10-22610.2三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)M3~3~S11.能耗制動(1)制動原理

制動前

S1合上，S2斷開，

M為電動狀態(tài)。

制動時

S1斷開，S2合上。定子:U→I1→Φ

轉(zhuǎn)子:n→E2→

I2M為制動狀態(tài)。n＋U－S2

RbI1×ΦFFTT第十章異步電動機(jī)的電力拖動10.2三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)M3~S11.27(2)能耗制動時的機(jī)械特性O(shè)nT特點(diǎn)：①因T與n方向相反，

n－T曲線在第二、四象限。②因n=0時，T=0，

n－T曲線過原點(diǎn)。③制動電流增大時，制動轉(zhuǎn)矩也增大；產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速不變。I1"I1'＜第十章異步電動機(jī)的電力拖動(2)能耗制動時的機(jī)械特性O(shè)nT特點(diǎn)：I1"I1'＜第28(3)能耗制動過程——迅速停車TLOnT12①制動原理制動前：特性1。制動時：特性2。原點(diǎn)O(n=0，T=0)，a點(diǎn)b點(diǎn)慣性ab(T＜0，制動開始)n↓制動過程結(jié)束。②制動效果

Rb→I1

→Φ

→T

→制動快。③制動時的功率定子輸入：P1

=0，軸上輸出：P2=TΩ＜0。動能P2→

轉(zhuǎn)子電路的電能→

PCu2消耗掉。第十章異步電動機(jī)的電力拖動(3)能耗制動過程——迅速停車TLOnT12①制動原29(4)能耗制動運(yùn)行——下放重物TLOnT12aa點(diǎn)b點(diǎn)慣性(T＜0，制動開始)bn↓原點(diǎn)O(n=0，T=0),在TL作用下n反向增加cc點(diǎn)(T=TL),制動運(yùn)行狀態(tài)以速度nc

穩(wěn)定下放重物。

制動效果：由制動回路的電阻決定。第十章異步電動機(jī)的電力拖動(4)能耗制動運(yùn)行——下放重物TLOnT12aa點(diǎn)302.反接制動(1)定子反相的反接制動——迅速停車3~M3~3~M3~Rb制動前的電路制動時的電路①制動原理第十章異步電動機(jī)的電力拖動2.反接制動(1)定子反相的反接制動——迅速停車3~31－TLTL制動前：正向電動狀態(tài)。制動時：定子相序改變，

n0變向。OnT1n02－n0

bs=－n0

－n－n0=

n0＋nn0即：s＞1(第二象限)。同時：E2s、I2

反向，T

反向。aca點(diǎn)b點(diǎn)(T＜0，制動開始)慣性n↓c點(diǎn)(n=0，T≠0)，制動結(jié)束。到

c點(diǎn)時，若未切斷電源，M將可能反向起動。d第十章異步電動機(jī)的電力拖動－TLTL制動前：正向電動狀態(tài)。制動時：定子相序改變，O32取決于Rb的大小。②制動效果aOnT1n02－n0bc③制動時的功率Pe=m1I2'2R2'＋Rb's＞0PCu2=m1(R2'＋Rb')

I2'2=Pe－Pm=Pe＋|Pm|＜0Pm

=(1－s)Pe三相電能電磁功率Pe轉(zhuǎn)子機(jī)械功率Pm定子轉(zhuǎn)子電阻消耗掉第十章異步電動機(jī)的電力拖動取決于Rb的大小。②制動效果aOnT1n02－n0bc33(2)轉(zhuǎn)子反向的反接制動——下放重物OnT1n02bcTLad①制動原理定子相序不變，轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)對稱電阻Rb。a點(diǎn)b點(diǎn)(Tb＜TL)，慣性n↓c點(diǎn)(n=0，Tc＜TL)在TL作用下M反向起動d點(diǎn)(

nd＜0，Td

=TL)制動運(yùn)行狀態(tài)②制動效果改變Rb的大小，改變特性2的斜率，改變nd。3e低速提升重物第十章異步電動機(jī)的電力拖動(2)轉(zhuǎn)子反向的反接制動——下放重物OnT1n02bc34③制動時的功率s=n0－nn0第四象限：＞1(n＜0)Pe=m1I2'2R2'＋Rb's＞0PCu2=m1(R2'＋Rb')

I2'2=Pe－Pm=Pe＋|Pm|＜0Pm=(1－s)Pe——定子輸入電功率——軸上輸入機(jī)械功率（位能負(fù)載的位能）——電功率與機(jī)械功率均消耗在轉(zhuǎn)子電路中。第十章異步電動機(jī)的電力拖動③制動時的功率s=n0－n第四象限：＞1(n＜0)P353.回饋制動

特點(diǎn)：|n|＞|

n0|，s＜0。

電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。(1)調(diào)速過程中的回饋制動4.5三相異步電動機(jī)的制動TnOf1'f1"f1'＞

f1"TLabcdTnOYYYTLabcd?3.回饋制動第十章異步電動機(jī)的電力拖動3.回饋制動

特點(diǎn)：|n|＞|n0|，s＜36OnTTLn0－n0(2)下放重物時的回饋制動GRbT3~M3~TnTLbac正向電動反接制動dn回饋制動反向電動第十章異步電動機(jī)的電力拖動OnTTLn0－n0(2)下放重物時的回饋制動GRbT337＜0(n＜－n0)

＜0——定子發(fā)出電功率，向電源回饋電能。＜0——軸上輸入機(jī)械功率(位能負(fù)載的位能)。

PCu2=Pe－Pm|Pe

|=|Pm|－PCu2——機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能(減去轉(zhuǎn)子銅損耗等)。

制動時的功率s=－n0－n－n0=n0＋nn0第四象限：Pe=m1I2'2R2'＋Rb'sPm=(1－s)Pe第十章異步電動機(jī)的電力拖動

38

制動效果

Rb

→下放速度

。※為了避免危險(xiǎn)的高速，一般不串聯(lián)

Rb。OnTTLn0－n0第十章異步電動機(jī)的電力拖動

制動效果Rb→下放速度。O3911-1三相異步電動機(jī)的起動方法1.電動機(jī)的起動指標(biāo)(1)起動轉(zhuǎn)矩足夠大

Tst＞TL

Tst≥(1.1~1.2)TL(2)

起動電流不超過允許范圍。

異步電動機(jī)的實(shí)際起動情況起動電流大：Ist=scIN=(5.5～7)IN

起動轉(zhuǎn)矩小：Tst=stTN=(1.6～2.2)TN

第11章三相異步電動機(jī)的起動及起動設(shè)備的計(jì)算11-1三相異步電動機(jī)的起動方法1.40

不利影響①大的Ist使電網(wǎng)電壓降低，影響自身及其他負(fù)載工作。②頻繁起動時造成熱量積累，易使電動機(jī)過熱。2.籠型異步電動機(jī)的直接起動(1)小容量的電動機(jī)（PN≤7.5kW）(2)電動機(jī)容量滿足如下要求：IstINsc=≤14〔〕3+電源總?cè)萘?kV·A)電動機(jī)容量(kW)4.3三相異步電動機(jī)的起動

不利影響②頻繁起動時造成熱量積累，易使電動機(jī)過熱。413.籠型異步電動機(jī)的減壓起動(1)定子串聯(lián)電阻或電抗減壓起動M3~3~RSS1FUS2起動運(yùn)行M3~XSS1FUS23~11-1三相異步電動機(jī)的起動3.籠型異步電動機(jī)的減壓起動(1)定子串聯(lián)電阻或電抗減壓42(2)自耦變壓器減壓起動TA3~UNS1FUS2M3~11-1三相異步電動機(jī)的起動(2)自耦變壓器減壓起動TA3~UNS1S2M143(2)自耦變壓器減壓起動3~UNS1FUS2TAM3~起動4.3三相異步電動機(jī)的起動(2)自耦變壓器減壓起動3~UNS1S2TAM起44(2)自耦變壓器減壓起動TA3~UNS1FUS2M3~運(yùn)行11-1三相異步電動機(jī)的起動(2)自耦變壓器減壓起動TA3~UNS1S2M運(yùn)45適用于：正常運(yùn)行為△聯(lián)結(jié)的電動機(jī)。(3)星形－三角形減壓起動（Y－

起動）3~UNS1FUS2U1U2V1V2W1W211-1三相異步電動機(jī)的起動適用于：正常運(yùn)行為△聯(lián)結(jié)的電動機(jī)。(3)星形－三角形減壓起46適用于：正常運(yùn)行為△聯(lián)結(jié)的電動機(jī)。(2)星形－三角形減壓起動（Y－

起動）3~UNS1FUS2U1U2V1V2W1W2Y起動4.3三相異步電動機(jī)的起動適用于：正常運(yùn)行為△聯(lián)結(jié)的電動機(jī)。(2)星形－三角形減壓起47適用于：正常運(yùn)行為△聯(lián)結(jié)的電動機(jī)。(2)星形－三角形減壓起動（Y－

起動）運(yùn)行S23~UNS1FUU1U2V1V2W1W2

定子相電壓比U1PYU1P△UN

3UN==13

定子相電流比I1PYI1P△U1PYU1P△==13

起動電流比IstYIst△I1PY3I1P△==134.3三相異步電動機(jī)的起動適用于：正常運(yùn)行為△聯(lián)結(jié)的電動機(jī)。(2)星形－三角形減壓起48

Y型起動的起動電流IstY=Ist13

起動轉(zhuǎn)矩比TstYTst△U1PYU1P△==13()2TstY=Tst13

Y型起動的起動轉(zhuǎn)矩11-1三相異步電動機(jī)的起動

Y型起動的起動電流IstY=I49

頻敏變阻器頻率高：損耗大，電阻大。頻率低：損耗小，電阻小。

轉(zhuǎn)子電路起動時

f2高，電阻大，

Tst'大，Ist'小。

轉(zhuǎn)子電路正常運(yùn)行時

f2低，電阻小，自動切除變阻器。4.繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)頻敏變阻器起動頻敏變阻器11-1三相異步電動機(jī)的起動

頻敏變阻器4.繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)頻敏變阻5011-2.改善起動性能的三相籠型異步電動機(jī)(1)深槽異步電動機(jī)槽深h與槽寬b之比為：h/b=8~12漏電抗小↑漏電抗大增大↑電流密度

起動時，f2高，漏電抗大，電流的集膚效應(yīng)使導(dǎo)條的等效面積減小，即R2

，

使Tst

。

運(yùn)行時，f2很低，漏電抗很小，集膚效應(yīng)消失，R2→

。11-2改善起動性能的三相籠型異步電動機(jī)11-2.改善起動性能的三相籠型異步電動機(jī)(1)深槽異步512.雙籠型異步電動機(jī)電阻大漏抗小電阻小漏抗大上籠（外籠）下籠（內(nèi)籠）

起動時，f2高，漏抗大，起主要作用，

I2主要集中在外籠，外籠R2大→

Tst大。外籠——起動籠。

運(yùn)行時，f2很低，漏抗很小，R2起主要作用，

I2主要集中在內(nèi)籠。內(nèi)籠——工作籠。11-2改善起動性能的三相籠型異步電動機(jī)2.雙籠型異步電動機(jī)電阻大上籠

起動時，f2高，52Rst1Rst23~M3~S1S2S(1)起動過程11-3繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動①串聯(lián)Rst1和Rst2起動（特性a）

總電阻R22=R2+Rst1+Rst2n0TnOa(R22)TLT2a1a2T1切除

Rst211-3繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動

Rst13~MS1S(1)起動過程11-3繞線53(1)起動過程b(R21)n0TnOa(R22)T2T1a1a2TLb1b2②合上S2，切除Rst2（特性b）

總電阻R21=R2+Rst15.繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動3~M3~S1S2Rst1Rst2S切除

Rst111-3繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動

(1)起動過程b(R21)n0TnOa(R22)T254③合上S1，切除Rst1（特性c）

總電阻:R211-3繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動c(R2)b(R21)n0TnOa(R22)T2T1a1a2TLb1b2c1c2(1)起動過程p3~M3~S1S2Rst1Rst2S11-3繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動

③合上S1，切除Rst1（特性c）11-355(2)起動級數(shù)未定時起動電阻的計(jì)算①選擇T1和T2

起動轉(zhuǎn)矩：T1=(0.8~0.9)TM

切換轉(zhuǎn)矩：T2=(1.1~1.2)TL②

起切轉(zhuǎn)矩比

=T1T2③求出起動級數(shù)m

根據(jù)相似三角形的幾何關(guān)系來推導(dǎo)。11-3繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動

(2)起動級數(shù)未定時起動電阻的計(jì)算①選擇T1和T256T1n0－nc1TMn0－nMc==sc1sMcc(R2)b(R21)n0TnOa(R22)T2T1a1a2TLb1b2c1c2pT2n0－nc2TMn0－nMc==sc2sMc同理可得：T1TM=sa1sMa=sb1sMb=sc1sMcT2TM=sa2sMa=sb2sMb=sc2sMc因?yàn)?/p>

sa2

=

sb1，sb2

=

sc1sM∝R2

=T1T2=sMasMb=R22R21所以

=T1T2=sMbsMc=R21R211-3繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動

T1n0－nc1==sc1c(R2)b57因此有下面的關(guān)系

R21=βR2R22=βR21=β2R2對于m級起動，有

R2m=βmR2式中R2m=R2＋Rst1＋Rst2＋···＋Rstm于是得到下式：β=

R2m

R2

m因?yàn)閟McsMasc1=sa1=R2R22=1×R2R2211-3繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動

因此有下面的關(guān)系58對于m級起動，則有sc1=R2R2m在固有特性c上，有關(guān)系T1TN=sc1sN=

TN

sNT1

m因此可得β=

R2m

R2

mm=TNsNT1

lgβ

lg④重新計(jì)算，校驗(yàn)是否在規(guī)定范圍內(nèi)。11-3繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動

對于m級起動，則有sc1=R2在固有特性c上59⑤求轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻R2R2=

sNU2N√3I2N⑥計(jì)算各級總電阻和各級起動電阻

R21=βR2R22=βR21…R2m=βR2(m－1)=β2R2

=βmR2Rst1=R21－R2Rst2=R22－R21…Rstm=R2m－R2(m－1)11-3繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動

⑤求轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻R2R2=sNU2N⑥計(jì)算60(3)起動級數(shù)已定時起動電阻的計(jì)算①

T1=(0.8~0.9)TM②③β=

TN

sNT1

mT2

=

T1，驗(yàn)算：T2=(1.1~1.2)TL，若不滿足，重新調(diào)整，直到滿足要求。④⑤計(jì)算各級總電阻和各級起動電阻。R2=

sNU2N

3I2N11-3繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動

(3)起動級數(shù)已定時起動電阻的計(jì)算β=TNmT261由異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式可知，異步電動機(jī)有下列三種基本調(diào)速方法：（1）改變定子極對數(shù)調(diào)速。（2）改變電源頻率調(diào)速。（3）改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。十二章異步電動機(jī)調(diào)速由異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式可知，異步電動機(jī)有下列三種基本調(diào)速方法62一、變極調(diào)速變極調(diào)速是改變定子繞組的極對數(shù)實(shí)現(xiàn)的，只用于籠型電動機(jī)。以4極變2極為例：U相兩個線圈，順向串聯(lián)，定子繞組產(chǎn)生4極磁場：反向串聯(lián)和反向并聯(lián)，定子繞組產(chǎn)生2極磁場：一、變極調(diào)速變極調(diào)速是改變定子繞組的極對數(shù)實(shí)現(xiàn)的，只用于籠型63Y→反并YY，2p-p?→YY，2p-p注意：當(dāng)改變定子繞組接線時，必須同時改變定子繞組的相序Y→反并YY，2p-p?→YY，2p-p注意：當(dāng)改變定子繞組64二、變頻調(diào)速改變?nèi)喈惒诫妱訖C(jī)電源頻率，可以改變旋轉(zhuǎn)磁通勢的同步轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)速的目的。額定頻率稱為基頻，變頻調(diào)速時，可以從基頻向上調(diào)，也可以從基頻向下調(diào)。變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是無級變速，變速范圍大，且具有較硬的機(jī)械特性。變頻調(diào)速的缺點(diǎn)是有一套專門的變頻電源，調(diào)速系統(tǒng)較為復(fù)雜，設(shè)備投資較高。二、變頻調(diào)速改變?nèi)喈惒诫妱訖C(jī)電源頻率，可以651.從基頻向下變頻調(diào)速我們知道，三相異步電動機(jī)每相電壓：降低電源頻率時，必須同時降低電源電壓。降低電源電壓有兩種控的制方法。⑴保持=常數(shù)：1.從基頻向下變頻調(diào)速66上式是保持氣隙每極磁通為常數(shù)變頻調(diào)速時的機(jī)械特性方程式。下面根據(jù)該方程式，具體分析一下最大轉(zhuǎn)矩Tm及相應(yīng)的轉(zhuǎn)差率sm。最大轉(zhuǎn)矩處，對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率為sm，即：最大轉(zhuǎn)矩處的轉(zhuǎn)速降落為：上式是保持氣隙每極磁通為常數(shù)變頻調(diào)速時的機(jī)械特性方程式。下面67當(dāng)改變頻率時，若保持=常數(shù)，最大轉(zhuǎn)矩常數(shù)，與頻率無關(guān)，并且最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落相等，也就是不同頻率的各條機(jī)械特性是平行的，硬度相同。根據(jù)上式畫出保持恒磁通變頻調(diào)速的機(jī)械特性，如圖所示。這種調(diào)速方法機(jī)械特性較硬，在一定的靜差率要求下，調(diào)速范圍寬，而且穩(wěn)定性好。由于頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)，因此變頻調(diào)速為無級調(diào)速，平滑性好。另外，電動機(jī)在正常負(fù)載運(yùn)行時，轉(zhuǎn)差率s較小，因此轉(zhuǎn)差功率較小，效率較高。經(jīng)分析，恒磁通變頻調(diào)速是屬于為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。即當(dāng)：時，當(dāng)改變頻率時，若保持=常數(shù)，最大轉(zhuǎn)矩682.從基頻向上變頻調(diào)速：升高電源電壓是不允許的，因此升高頻率向上調(diào)速時，只能保持電壓為UN不變，頻率越高，磁通Φm越低，是一種降低磁通升速的方法，類似他勵直流電動機(jī)弱磁升速情況。保持不變升高頻率時，電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩

2.從基頻向上變頻調(diào)速：69因此，頻率越高時，越小，也減小，最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落為因此，頻率越高時，越小，也減小，最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)70根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩方程式畫出升高電源頻率的機(jī)械特性，其運(yùn)行段近似平行，如圖所示。根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩方程式畫出升高電源頻率的機(jī)械特性，其運(yùn)行段近似平行，如圖所示。根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩方程式畫出升高電源頻率的機(jī)械特性，其運(yùn)行段近似平71綜上所述，三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速具有以下幾個特點(diǎn)：①從基頻向下調(diào)速，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式；從基頻向上調(diào)速，近似為恒功率調(diào)速方式；②調(diào)速范圍大；③轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好；④運(yùn)行時小，效率高；⑤頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)，變頻調(diào)速為無級調(diào)速。綜上所述，三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速具有以下幾個特點(diǎn)：72三、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速1.繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)的轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)的轉(zhuǎn)子回路串接對稱電阻時的機(jī)械特性為

從機(jī)械特性看，轉(zhuǎn)子串電阻時，同步速和最大轉(zhuǎn)矩不變，但臨界轉(zhuǎn)差率增大。當(dāng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時，電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻的增大而減小。三、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速1.繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)的轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速繞線732.繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)的串級調(diào)速在繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)的轉(zhuǎn)子回路串接一個與轉(zhuǎn)子電動勢同步頻率的附加電動勢。通過改變的幅值和相位，也可實(shí)現(xiàn)調(diào)速，這就是串級調(diào)速。2.繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)的串級調(diào)速在繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)的轉(zhuǎn)子回路串74改變電動機(jī)的電壓時，機(jī)械特性為3.改變定子電壓調(diào)速

調(diào)壓調(diào)速既非恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，也非恒功率調(diào)速，它最適用于轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速降低而減小的負(fù)載，如風(fēng)機(jī)類負(fù)載，也可用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，最不適用恒功率負(fù)載。改變電動機(jī)的電壓時，機(jī)械特性為3.改變定子電壓調(diào)速75第十章三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性及各種運(yùn)行狀態(tài)第十章76本章教學(xué)目的：1、掌握異步電動機(jī)機(jī)械特性的三種表達(dá)式2、掌握異步電動機(jī)固有機(jī)械特性與人為機(jī)械特性及曲線畫法3、掌握異步電動機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)計(jì)算4、掌握調(diào)速及制動電阻計(jì)算本章教學(xué)目的：77重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：1、運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)及其制動電阻計(jì)算2、調(diào)速電阻計(jì)算難點(diǎn)：1、運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)分析及其制動電阻計(jì)算2、調(diào)速電阻推導(dǎo)公式重點(diǎn)和難點(diǎn)：7810-1異步電動機(jī)機(jī)械特性三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性是指在電動機(jī)定子電壓、頻率以及繞組參數(shù)一定的條件下，電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率的關(guān)系，即n=?(T)或s=?(T)。機(jī)械特性可用函數(shù)表示，也可用曲線表示，用函數(shù)表示時，有三種表達(dá)式：物理表達(dá)式、參數(shù)表達(dá)式和實(shí)用表達(dá)式。10-1異步電動機(jī)機(jī)械特性三相異步電動機(jī)的機(jī)械791.異步電動機(jī)機(jī)械特性三種表達(dá)式（1）物理表達(dá)式電磁轉(zhuǎn)矩為：1.異步電動機(jī)機(jī)械特性三種表達(dá)式80分析物理表達(dá)式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)：轉(zhuǎn)子電流折算值：轉(zhuǎn)子功率因數(shù)：物理表達(dá)式它反映了不同轉(zhuǎn)速時電磁轉(zhuǎn)矩T與主磁通Φm以及轉(zhuǎn)子電流有功分量I2ˊcosφ2之間的關(guān)系，此表達(dá)式一般用來定性分析在不同運(yùn)行狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)。分析物理表達(dá)式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)：81（2）參數(shù)表達(dá)式異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與定子每相電壓U1平方成正比，若電源電壓波動大，會對轉(zhuǎn)矩造成很大影響。（2）參數(shù)表達(dá)式82機(jī)械特性曲線在電壓、頻率及繞組參數(shù)一定的條件下，電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率s之間的關(guān)系可用曲線表示如圖所示。異步電動機(jī)機(jī)械特性機(jī)械特性曲線在電壓、頻率及繞組參數(shù)一定的條件下，電磁轉(zhuǎn)矩T與83①最大轉(zhuǎn)矩Tm

最大轉(zhuǎn)矩Tm是T=?（s）的極值點(diǎn)，最大轉(zhuǎn)矩為：最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)差率為：兩式中“+”為電動狀態(tài)（特性在第Ⅰ象限）；“-”為制動狀態(tài)（特性在第Ⅱ象限）。①最大轉(zhuǎn)矩Tm

最大轉(zhuǎn)矩Tm是T=?（s）的極值點(diǎn)，最大轉(zhuǎn)矩84最大轉(zhuǎn)矩近似表達(dá)式通常情況下，可忽略r1，則有：最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值稱為過載倍數(shù)，其值大小反映電動機(jī)過載能力，用λm表示，即：一般異步電動機(jī)過載倍數(shù)λm=1.5～2.2。最大轉(zhuǎn)矩近似表達(dá)式通常情況下，85②起動轉(zhuǎn)矩Tst起動瞬間n=0或s=1時，電動機(jī)相當(dāng)于堵轉(zhuǎn)，這一時刻的電磁轉(zhuǎn)矩稱為起動轉(zhuǎn)矩或堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，用Tst表示，則有：起動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值稱為起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)或堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，用kst表示，則有：一般普通異步電動機(jī)起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為0.8～1.2。②起動轉(zhuǎn)矩Tst起動瞬間n=0或s=1時，電動機(jī)相當(dāng)于堵轉(zhuǎn)，86（3）實(shí)用表達(dá)式實(shí)用表達(dá)式：認(rèn)為，一般異步電動機(jī)的，在任何s值時都有：，而，可以忽略，簡化得：（3）實(shí)用表達(dá)式實(shí)用表達(dá)式：87臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率：當(dāng)拖動額定負(fù)載時，TL=TN臨界轉(zhuǎn)差率為：額定轉(zhuǎn)矩為：從產(chǎn)品目錄查出該異步電動機(jī)的數(shù)據(jù)PN、nN、λm應(yīng)用實(shí)用公式就可方便得出機(jī)械特性表達(dá)式。臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率：882.固有機(jī)械特性異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性是指U1=U1N，?1=?1N，定子三相繞組按規(guī)定方式連接，定子和轉(zhuǎn)子電路中不外接任何元件時測得的機(jī)械特性n=?（T）或T=?（s）曲線。對于同一臺異步電動機(jī)有正轉(zhuǎn)（曲線1）和反轉(zhuǎn)（曲線2）兩條固有機(jī)械特性。三相異步電動機(jī)固有機(jī)械特性2.固有機(jī)械特性異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性是指U1=U1N，89說明特性上的各特殊點(diǎn)1(1)同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)A

同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)又稱理想空載點(diǎn)，在該點(diǎn)處：s=1，n=n1，T=0，E2s=0，I2=0，I1=I0，電動機(jī)處于理想空載狀態(tài)。(2)額定運(yùn)行點(diǎn)B

在該點(diǎn)處：n=nN，T=TN，I1=I1N，I2=I2N，P2=PN，電動機(jī)處于額定運(yùn)行狀態(tài)。說明特性上的各特殊點(diǎn)1(1)同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)A90說明特性上的各特殊點(diǎn)2(3)臨界點(diǎn)C

在該點(diǎn)處：s=sm，T=Tm，對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩是電動機(jī)所能提供的最大轉(zhuǎn)矩。Tmˊ是異步電動機(jī)回饋制動狀態(tài)所對應(yīng)的最大轉(zhuǎn)矩，若忽略r1的影響時，有Tmˊ=Tm。(4)起動點(diǎn)D

在該點(diǎn)處：s=1，n=0，T=Tst，I=Ist。說明特性上的各特殊點(diǎn)2(3)臨界點(diǎn)C913.人為機(jī)械特性異步電動機(jī)的人為機(jī)械特性是指人為改變電動機(jī)的電氣參數(shù)而得到的機(jī)械特性。由參數(shù)表達(dá)式可知，改變定子電壓U1、定子頻率f1、極對數(shù)p、定子回路電阻r1和電抗x1、轉(zhuǎn)子回路電阻r2ˊ和電抗x2ˊ，都可得到不同的人為機(jī)械特性。3.人為機(jī)械特性異步電動機(jī)的人為機(jī)械特性是指人為改變電動機(jī)的92（1）降低定子電壓的人為機(jī)械特性在參數(shù)表達(dá)式中，保持其它參數(shù)不變，只改變定子電壓U1的大小，可得改變定子電壓的人為機(jī)械特性。討論電壓在額定值以下范圍調(diào)節(jié)的人為特性（為什么？）（1）降低定子電壓的人為機(jī)械特性在參數(shù)表達(dá)式中，保持其它參數(shù)93降電壓人為機(jī)械特性曲線Tm∝U12；Tst∝U12；n1和sm與電壓無關(guān)TL1-恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性、TL2-風(fēng)機(jī)類負(fù)載特性降電壓人為機(jī)械特性曲線Tm∝U12；Tst∝U12；n1和s94（2）定子回路串入對稱電阻的人為機(jī)械特性

當(dāng)定子電阻r1增大時，同步轉(zhuǎn)速n1不變，但臨界轉(zhuǎn)矩Tm、臨界轉(zhuǎn)差率sm、起動轉(zhuǎn)矩Tst都變小定子回路串入對稱電阻的接線圖和人為機(jī)械特性（2）定子回路串入對稱電阻的人為機(jī)械特性

當(dāng)定子電阻r1增大95定子回路串入對稱電抗的人為機(jī)械特性如果定子回路串入對稱的電抗，同步轉(zhuǎn)速n1仍不變，但臨界轉(zhuǎn)矩Tm、臨界轉(zhuǎn)差率sm、起動轉(zhuǎn)矩Tst也都變小。兩種接線可實(shí)際應(yīng)用于鼠籠式異步電動機(jī)的起動，以限制起動電流。定子回路串入對稱電抗的接線圖和人為機(jī)械特性定子回路串入對稱電抗的人為機(jī)械特性如果定子回路串入對稱的電抗96（3）轉(zhuǎn)子回路串入對稱電阻的人為機(jī)械特性繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串入三相對稱電阻的接線圖和人為機(jī)械特性（3）轉(zhuǎn)子回路串入對稱電阻的人為機(jī)械特性97分析當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻r2增大時，同步轉(zhuǎn)速n1和臨界轉(zhuǎn)矩Tm不變，但臨界轉(zhuǎn)差率sm變大，起動轉(zhuǎn)矩Tst隨轉(zhuǎn)子電阻r2增大而增大，直至Tst=Tm當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻r2再增大時，起動轉(zhuǎn)矩Tst反而減小。轉(zhuǎn)子串入對稱三相電阻的方法應(yīng)用于繞線式異步電動機(jī)的起動和調(diào)速。分析當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻r2增大時，同步轉(zhuǎn)速n1和臨界轉(zhuǎn)矩Tm不變，但98本章小結(jié)1異步電動機(jī)運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場存在轉(zhuǎn)差，因而能在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電勢和電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，可見轉(zhuǎn)差率s是異步電動機(jī)的重要參量。通過頻率和繞組折算，可得到反映實(shí)際運(yùn)行電動機(jī)各量關(guān)系的等值電路，等值電路中的各種參數(shù)可通過空載和短路試驗(yàn)測取。與變壓器一樣，基本方程式、等值電路、相量圖也是描述電動機(jī)負(fù)載運(yùn)行時的基本電磁關(guān)系的工具。本章小結(jié)1異步電動機(jī)運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場存在轉(zhuǎn)差，因而能在99本章小結(jié)2工作特性反映了異步電動機(jī)在額定電壓、額定頻率時的使用性能。機(jī)械特性則是異步電動機(jī)運(yùn)行特性中最重要，三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性是指在電動機(jī)定子電壓、頻率以及繞組參數(shù)一定的條件下，電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率的關(guān)系，即n=?(T)或s=?(T)。機(jī)械特性可用函數(shù)表示，也可同曲線表示，用函數(shù)表示時，有三種表達(dá)式：物理表達(dá)式、參數(shù)表達(dá)式和實(shí)用表達(dá)式，三種表達(dá)式各有不同的適用場合。作業(yè)：3-24本章小結(jié)2工作特性反映了異步電動機(jī)在額定電壓、額定頻率時的使100作業(yè)：10-1、10-2作業(yè)：10-1、10-210110.2三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)M3~3~S11.能耗制動(1)制動原理

制動前

S1合上，S2斷開，

M為電動狀態(tài)。

制動時

S1斷開，S2合上。定子:U→I1→Φ

轉(zhuǎn)子:n→E2→

I2M為制動狀態(tài)。n＋U－S2

RbI1×ΦFFTT第十章異步電動機(jī)的電力拖動10.2三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)M3~S11.102(2)能耗制動時的機(jī)械特性O(shè)nT特點(diǎn)：①因T與n方向相反，

n－T曲線在第二、四象限。②因n=0時，T=0，

n－T曲線過原點(diǎn)。③制動電流增大時，制動轉(zhuǎn)矩也增大；產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速不變。I1"I1'＜第十章異步電動機(jī)的電力拖動(2)能耗制動時的機(jī)械特性O(shè)nT特點(diǎn)：I1"I1'＜第103(3)能耗制動過程——迅速停車TLOnT12①制動原理制動前：特性1。制動時：特性2。原點(diǎn)O(n=0，T=0)，a點(diǎn)b點(diǎn)慣性ab(T＜0，制動開始)n↓制動過程結(jié)束。②制動效果

Rb→I1

→Φ

→T

→制動快。③制動時的功率定子輸入：P1

=0，軸上輸出：P2=TΩ＜0。動能P2→

轉(zhuǎn)子電路的電能→

PCu2消耗掉。第十章異步電動機(jī)的電力拖動(3)能耗制動過程——迅速停車TLOnT12①制動原104(4)能耗制動運(yùn)行——下放重物TLOnT12aa點(diǎn)b點(diǎn)慣性(T＜0，制動開始)bn↓原點(diǎn)O(n=0，T=0),在TL作用下n反向增加cc點(diǎn)(T=TL),制動運(yùn)行狀態(tài)以速度nc

穩(wěn)定下放重物。

制動效果：由制動回路的電阻決定。第十章異步電動機(jī)的電力拖動(4)能耗制動運(yùn)行——下放重物TLOnT12aa點(diǎn)1052.反接制動(1)定子反相的反接制動——迅速停車3~M3~3~M3~Rb制動前的電路制動時的電路①制動原理第十章異步電動機(jī)的電力拖動2.反接制動(1)定子反相的反接制動——迅速停車3~106－TLTL制動前：正向電動狀態(tài)。制動時：定子相序改變，

n0變向。OnT1n02－n0

bs=－n0

－n－n0=

n0＋nn0即：s＞1(第二象限)。同時：E2s、I2

反向，T

反向。aca點(diǎn)b點(diǎn)(T＜0，制動開始)慣性n↓c點(diǎn)(n=0，T≠0)，制動結(jié)束。到

c點(diǎn)時，若未切斷電源，M將可能反向起動。d第十章異步電動機(jī)的電力拖動－TLTL制動前：正向電動狀態(tài)。制動時：定子相序改變，O107取決于Rb的大小。②制動效果aOnT1n02－n0bc③制動時的功率Pe=m1I2'2R2'＋Rb's＞0PCu2=m1(R2'＋Rb')

I2'2=Pe－Pm=Pe＋|Pm|＜0Pm

=(1－s)Pe三相電能電磁功率Pe轉(zhuǎn)子機(jī)械功率Pm定子轉(zhuǎn)子電阻消耗掉第十章異步電動機(jī)的電力拖動取決于Rb的大小。②制動效果aOnT1n02－n0bc108(2)轉(zhuǎn)子反向的反接制動——下放重物OnT1n02bcTLad①制動原理定子相序不變，轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)對稱電阻Rb。a點(diǎn)b點(diǎn)(Tb＜TL)，慣性n↓c點(diǎn)(n=0，Tc＜TL)在TL作用下M反向起動d點(diǎn)(

nd＜0，Td

=TL)制動運(yùn)行狀態(tài)②制動效果改變Rb的大小，改變特性2的斜率，改變nd。3e低速提升重物第十章異步電動機(jī)的電力拖動(2)轉(zhuǎn)子反向的反接制動——下放重物OnT1n02bc109③制動時的功率s=n0－nn0第四象限：＞1(n＜0)Pe=m1I2'2R2'＋Rb's＞0PCu2=m1(R2'＋Rb')

I2'2=Pe－Pm=Pe＋|Pm|＜0Pm=(1－s)Pe——定子輸入電功率——軸上輸入機(jī)械功率（位能負(fù)載的位能）——電功率與機(jī)械功率均消耗在轉(zhuǎn)子電路中。第十章異步電動機(jī)的電力拖動③制動時的功率s=n0－n第四象限：＞1(n＜0)P1103.回饋制動

特點(diǎn)：|n|＞|

n0|，s＜0。

電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。(1)調(diào)速過程中的回饋制動4.5三相異步電動機(jī)的制動TnOf1'f1"f1'＞

f1"TLabcdTnOYYYTLabcd?3.回饋制動第十章異步電動機(jī)的電力拖動3.回饋制動

特點(diǎn)：|n|＞|n0|，s＜111OnTTLn0－n0(2)下放重物時的回饋制動GRbT3~M3~TnTLbac正向電動反接制動dn回饋制動反向電動第十章異步電動機(jī)的電力拖動OnTTLn0－n0(2)下放重物時的回饋制動GRbT3112＜0(n＜－n0)

＜0——定子發(fā)出電功率，向電源回饋電能。＜0——軸上輸入機(jī)械功率(位能負(fù)載的位能)。

PCu2=Pe－Pm|Pe

|=|Pm|－PCu2——機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能(減去轉(zhuǎn)子銅損耗等)。

制動時的功率s=－n0－n－n0=n0＋nn0第四象限：Pe=m1I2'2R2'＋Rb'sPm=(1－s)Pe第十章異步電動機(jī)的電力拖動

113

制動效果

Rb

→下放速度

?！鶠榱吮苊馕ｋU(xiǎn)的高速，一般不串聯(lián)

Rb。OnTTLn0－n0第十章異步電動機(jī)的電力拖動

制動效果Rb→下放速度。O11411-1三相異步電動機(jī)的起動方法1.電動機(jī)的起動指標(biāo)(1)起動轉(zhuǎn)矩足夠大

Tst＞TL

Tst≥(1.1~1.2)TL(2)

起動電流不超過允許范圍。

異步電動機(jī)的實(shí)際起動情況起動電流大：Ist=scIN=(5.5～7)IN

起動轉(zhuǎn)矩?。篢st=stTN=(1.6～2.2)TN

第11章三相異步電動機(jī)的起動及起動設(shè)備的計(jì)算11-1三相異步電動機(jī)的起動方法1.115

不利影響①大的Ist使電網(wǎng)電壓降低，影響自身及其他負(fù)載工作。②頻繁起動時造成熱量積累，易使電動機(jī)過熱。2.籠型異步電動機(jī)的直接起動(1)小容量的電動機(jī)（PN≤7.5kW）(2)電動機(jī)容量滿足如下要求：IstINsc=≤14〔〕3+電源總?cè)萘?kV·A)電動機(jī)容量(kW)4.3三相異步電動機(jī)的起動

不利影響②頻繁起動時造成熱量積累，易使電動機(jī)過熱。1163.籠型異步電動機(jī)的減壓起動(1)定子串聯(lián)電阻或電抗減壓起動M3~3~RSS1FUS2起動運(yùn)行M3~XSS1FUS23~11-1三相異步電動機(jī)的起動3.籠型異步電動機(jī)的減壓起動(1)定子串聯(lián)電阻或電抗減壓117(2)自耦變壓器減壓起動TA3~UNS1FUS2M3~11-1三相異步電動機(jī)的起動(2)自耦變壓器減壓起動TA3~UNS1S2M1118(2)自耦變壓器減壓起動3~UNS1FUS2TAM3~起動4.3三相異步電動機(jī)的起動(2)自耦變壓器減壓起動3~UNS1S2TAM起119(2)自耦變壓器減壓起動TA3~UNS1FUS2M3~運(yùn)行11-1三相異步電動機(jī)的起動(2)自耦變壓器減壓起動TA3~UNS1S2M運(yùn)120適用于：正常運(yùn)行為△聯(lián)結(jié)的電動機(jī)。(3)星形－三角形減壓起動（Y－

起動）3~UNS1FUS2U1U2V1V2W1W211-1三相異步電動機(jī)的起動適用于：正常運(yùn)行為△聯(lián)結(jié)的電動機(jī)。(3)星形－三角形減壓起121適用于：正常運(yùn)行為△聯(lián)結(jié)的電動機(jī)。(2)星形－三角形減壓起動（Y－

起動）3~UNS1FUS2U1U2V1V2W1W2Y起動4.3三相異步電動機(jī)的起動適用于：正常運(yùn)行為△聯(lián)結(jié)的電動機(jī)。(2)星形－三角形減壓起122適用于：正常運(yùn)行為△聯(lián)結(jié)的電動機(jī)。(2)星形－三角形減壓起動（Y－

起動）運(yùn)行S23~UNS1FUU1U2V1V2W1W2

定子相電壓比U1PYU1P△UN

3UN==13

定子相電流比I1PYI1P△U1PYU1P△==13

起動電流比IstYIst△I1PY3I1P△==134.3三相異步電動機(jī)的起動適用于：正常運(yùn)行為△聯(lián)結(jié)的電動機(jī)。(2)星形－三角形減壓起123

Y型起動的起動電流IstY=Ist13

起動轉(zhuǎn)矩比TstYTst△U1PYU1P△==13()2TstY=Tst13

Y型起動的起動轉(zhuǎn)矩11-1三相異步電動機(jī)的起動

Y型起動的起動電流IstY=I124

頻敏變阻器頻率高：損耗大，電阻大。頻率低：損耗小，電阻小。

轉(zhuǎn)子電路起動時

f2高，電阻大，

Tst'大，Ist'小。

轉(zhuǎn)子電路正常運(yùn)行時

f2低，電阻小，自動切除變阻器。4.繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)頻敏變阻器起動頻敏變阻器11-1三相異步電動機(jī)的起動

頻敏變阻器4.繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)頻敏變阻12511-2.改善起動性能的三相籠型異步電動機(jī)(1)深槽異步電動機(jī)槽深h與槽寬b之比為：h/b=8~12漏電抗小↑漏電抗大增大↑電流密度

起動時，f2高，漏電抗大，電流的集膚效應(yīng)使導(dǎo)條的等效面積減小，即R2

，

使Tst

。

運(yùn)行時，f2很低，漏電抗很小，集膚效應(yīng)消失，R2→

。11-2改善起動性能的三相籠型異步電動機(jī)11-2.改善起動性能的三相籠型異步電動機(jī)(1)深槽異步1262.雙籠型異步電動機(jī)電阻大漏抗小電阻小漏抗大上籠（外籠）下籠（內(nèi)籠）

起動時，f2高，漏抗大，起主要作用，

I2主要集中在外籠，外籠R2大→

Tst大。外籠——起動籠。

運(yùn)行時，f2很低，漏抗很小，R2起主要作用，

I2主要集中在內(nèi)籠。內(nèi)籠——工作籠。11-2改善起動性能的三相籠型異步電動機(jī)2.雙籠型異步電動機(jī)電阻大上籠

起動時，f2高，127Rst1Rst23~M3~S1S2S(1)起動過程11-3繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動①串聯(lián)Rst1和Rst2起動（特性a）

總電阻R22=R2+Rst1+Rst2n0TnOa(R22)TLT2a1a2T1切除

Rst211-3繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動

Rst13~MS1S(1)起動過程11-3繞線128(1)起動過程b(R21)n0TnOa(R22)T2T1a1a2TLb1b2②合上S2，切除Rst2（特性b）

總電阻R21=R2+Rst15.繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動3~M3~S1S2Rst1Rst2S切除

Rst111-3繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動

(1)起動過程b(R21)n0TnOa(R22)T2129③合上S1，切除Rst1（特性c）

總電阻:R211-3繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動c(R2)b(R21)n0TnOa(R22)T2T1a1a2TLb1b2c1c2(1)起動過程p3~M3~S1S2Rst1Rst2S11-3繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動

③合上S1，切除Rst1（特性c）11-3130(2)起動級數(shù)未定時起動電阻的計(jì)算①選擇T1和T2

起動轉(zhuǎn)矩：T1=(0.8~0.9)TM

切換轉(zhuǎn)矩：T2=(1.1~1.2)TL②

起切轉(zhuǎn)矩比

=T1T2③求出起動級數(shù)m

根據(jù)相似三角形的幾何關(guān)系來推導(dǎo)。11-3繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動

(2)起動級數(shù)未定時起動電阻的計(jì)算①選擇T1和T2131T1n0－nc1TMn0－nMc==sc1sMcc(R2)b(R21)n0TnOa(R22)T2T1a1a2TLb1b2c1c2pT2n0－nc2TMn0－nMc==sc2sMc同理可得：T1TM=sa1sMa=sb1sMb=sc1sMcT2TM=sa2sMa=sb2sMb=sc2sMc因?yàn)?/p>

sa2

=

sb1，sb2

=

sc1sM∝R2

=T1T2=sMasMb=R22R21所以

=T1T2=sMbsMc=R21R211-3繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻起動

T1n0－nc1==sc1c(R2)b132因此有下面的關(guān)系