《電機技術》2.2.4 異步電動機的機械特性任務手冊

三相異步電動機的機械特性【任務要求】知識點技能點轉矩-轉差率特性的三種表達式；起動轉矩和最大轉矩；掌握固有機械特性的特點；掌握人為機械特性的特點；能夠根據(jù)實際情況分析和應用轉矩-轉差率特性的三種表達式；起動轉矩和最大轉矩的分析和計算；固有機械特性的分析與應用；人為機械特性的分析與應用；重點難點固有機械特性固有機械特性【任務清單】三相異步電動機的轉矩-轉差率特性任務1：轉矩-轉差率特性的物理表達式轉矩-轉差率特性：轉矩-轉差率特性反映了轉差率和電磁轉矩之間的關系，其數(shù)學表達式有三種表達方式。物理表達式：物理表達式用于定性分析異步電機在各運轉狀態(tài)下的物理過程。，為異步機的轉矩系數(shù)。任務2：轉矩-轉差率特性的參數(shù)表達式參數(shù)表達式可以直觀地表示出電磁轉矩形成的物理概念。當時，可以推導出的臨界轉差率和最大轉矩公式：異步電動機的電磁轉矩與定子每相電壓的平方成正比；若不考慮、及參數(shù)變化時，電磁轉矩僅與轉差率s、或轉速n有關。任務3：起動轉矩和最大轉矩Tm是異步電動機可能產生的最大轉矩。若TL>Tm，電動機停轉。為保證電動機不會因短時過載而停轉，電動機需有一定過載倍數(shù)KT：一般異步電動機的KT=1.8~3.0，對于起重冶金機械用的電動機，KT可達3.5。Tst是異步機接至電源開始起動時的起動轉矩（s＝1，n＝0）：起動轉矩倍數(shù)（電動機的起動能力）：任務4：轉矩-轉差率特性的實用表達式利用產品目錄可以估算Tm、sm和TM三相異步電動機轉矩-轉差率特性的三種表達式，其應用的場合各有不同。物理表達式適用于對電動機的運行作定性分析；實用表達式適用于電動機機械特性的工程計算；參數(shù)表達式適用于分析電機各參數(shù)變化對電動機運行特性的影響。三相異步電動機的機械特性任務1：固有機械特性固有機械特性：指額定電壓和額定頻率下，按規(guī)定的接線，定、轉子電路不外接阻抗時的機械特性，在固有特性曲線上有四個特殊的點。（1）起動點A起動轉矩：A、起動轉矩與電源電壓的平方成正比；B、起動轉矩與轉子回路電阻有關，轉子回路串入適當電阻可以增大起動轉矩。繞線式異步電動機可以通過轉子回路串入電阻的方法來增大起動轉矩，改善起動性能。起動轉矩倍數(shù)：，電動機起動的條件是。（2）最大轉矩點B通常＜＜,不計，有最大電磁轉矩與臨界轉差率：A、當電動機各參數(shù)與電源頻率不變時，與成正比；則與無關；B、當電源頻率及電壓不變時，和近似地與成反比；C、當電源頻率及電壓與電動機其他各參數(shù)不變時，與成正比，則與r2′無關。由于該特點，對繞線型異步電動機，當轉子電路串聯(lián)電阻時，可使增大，但不變。也就是說，選擇不同的轉子電阻值，可以在某一特定的轉速時使電動機產生的轉矩為最大，這一性質對于繞線型異步電動機具有特別重要的意義。過載系數(shù)，一般異步電動機的過載倍數(shù)=1.6～2.2，對于起重冶金用的異步電動機，其值可達3.5。（3）額定運行點C異步電動機帶額定負載運行,,,=0.01～0.06，。若忽略空載轉矩，即為額定輸出轉矩。其中單位為KW,的單位是r/min。（4）理想空載運行點D（D）點是電動機的理想空載點，其特點是n=，s=0，電磁轉矩=0，轉子電流，定子電流。顯然，此時的電動機不進行機電能量轉換，如果沒有外界轉矩的作用，異步電動機本身不可能達到同步轉速點。任務2：人為機械特性（1）降低定子端電壓：機械特性線性段斜率變大，特性變軟。電動機的起動轉矩Tst和最大轉矩Tm都與U12成正比，因此定子電壓降低時，最大轉矩和起動轉矩成二次方地降低，但臨界轉差率sm不變。當電動機在某一負載下運行時，若降低電壓，則電、動機轉速降低，轉差率增大，轉子電流將因此而增大，從而引起定子電流的增大。若電動機電流超過額定值時，則電動機最終溫升將超過容許值，導致電動機壽命縮短，甚至使電動機燒壞。如果電壓降低過多，致使最大轉矩Tm小于負載轉矩TL，則會發(fā)生電動機停轉事故。（2）轉子回路串電阻：只適用于繞線式異步電動機，在一定范圍內增加電阻，可以增加Tst。當sm=1時Tst=Tm，若再增加電阻，Tst則減小。繞線型異步電動機轉子電路串電阻，可以改變轉速而應用于調速，也可以改變起動轉矩應用于改善異步電動機的起動性能，還可以提高功率因數(shù)。（3）定子回路串電阻或電抗：一般用于鼠籠型異步電動機的降壓起動，用來限制起動電流。定子電路串電阻或電抗后，同步轉速n1不變，最大轉矩Tm和臨界轉差率sm都隨電阻R或電抗X的增大而減小?！救蝿胀卣埂空堈J真思考并回答下列問題（三相異步電動機的機械特性）某三相異步電動機，PN=50kW，nN=720r/min，f=50Hz，KT=2.6，試繪出電動機的固有機械特性曲線。2、漏抗大小對感應電動機的起動電流、起動轉矩、最大轉矩、功率因數(shù)等有何影響？3、一Y225M-4型三相異步電動機，定子繞組△聯(lián)結，P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，ηN=92.3%，cosφN=0.88，Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：1)額定電流IN2)額定轉差率sN3)額定轉矩TN、最大轉矩Tmax、和起動轉矩TN。4、有一臺四極異步電動機，額定輸出功率為28kＷ，額定轉速為1370轉/分，過載系數(shù)λ＝2.0，求異步電動機的：①額定轉矩②最大轉矩③額定轉差率。5、三相異步電動機技術數(shù)據(jù)如下：電壓220/380Ｖ，接法△/Ｙ，功率0.6kＷ，電流2.0／1.4Ａ，功率因數(shù)0.86，轉速2870轉／分，電源頻率為50Ｈz。求:(1)電源輸入功率，(2)額定轉矩。(3)轉差率，(4)額定效率。6、一臺三相異步電動機，其銘牌數(shù)據(jù)如下:型號Ｙ180Ｌ－6，50Ｈz，15kＷ，380Ｖ，31.4Ａ，970r/min，cosφ＝0.88，當電源線電壓為380Ｖ時，問：(1)電動機滿載運行時的轉差率；(2)電動機的額定轉矩；(3)電動機滿載運行時的輸入電功率；(4)電動機滿載運行時的效率。答案請參考本節(jié)課件！請認真思考并回答下列問題（三相異步電動機的轉矩-轉差率特性）繞線型感應電動機，若⑴轉子電阻增加；⑵漏電抗增大；⑶電源電壓不變，但頻率由50Hz變?yōu)?0Hz；試問這三種情況下最大轉矩，起動轉矩，起動電流會有什么變化？2、一臺籠型感應電動機，原來轉子是插銅條的，后因損壞改為鑄鋁的。如輸出同樣轉矩，電動機運行性能有什么變化？3、感應電動機帶負載運行，若電源電壓下降過多，會產生什么嚴重后果？如果電源電壓下降20%，對最大轉矩、起動轉矩、轉子電流、氣隙磁通、轉差率有何影響（設負載轉矩不變）？4、極數(shù)為８的三相異步電動機，電源頻率ｆ1＝50Hz，額定轉差率sN＝0.04，ＰN＝10kW，求：額定轉速和額定電磁轉矩。5、一臺三相異步電動機，ＰN=4.5kＷ，ｎN=950r/min，η=84.5％，cos