《電機(jī)技術(shù)》2.2.4 異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性任務(wù)手冊(cè)VIP

三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性【任務(wù)要求】知識(shí)點(diǎn)技能點(diǎn)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性的三種表達(dá)式；起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩；掌握固有機(jī)械特性的特點(diǎn)；掌握人為機(jī)械特性的特點(diǎn)；能夠根據(jù)實(shí)際情況分析和應(yīng)用轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性的三種表達(dá)式；起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩的分析和計(jì)算；固有機(jī)械特性的分析與應(yīng)用；人為機(jī)械特性的分析與應(yīng)用；重點(diǎn)難點(diǎn)固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性【任務(wù)清單】三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性任務(wù)1：轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性的物理表達(dá)式轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性：轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性反映了轉(zhuǎn)差率和電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，其數(shù)學(xué)表達(dá)式有三種表達(dá)方式。物理表達(dá)式：物理表達(dá)式用于定性分析異步電機(jī)在各運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的物理過(guò)程。，為異步機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)。任務(wù)2：轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性的參數(shù)表達(dá)式參數(shù)表達(dá)式可以直觀地表示出電磁轉(zhuǎn)矩形成的物理概念。當(dāng)時(shí)，可以推導(dǎo)出的臨界轉(zhuǎn)差率和最大轉(zhuǎn)矩公式：異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)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(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩僅與轉(zhuǎn)差率s、或轉(zhuǎn)速n有關(guān)。任務(wù)3：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩Tm是異步電動(dòng)機(jī)可能產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩。若TL>Tm，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。為保證電動(dòng)機(jī)不會(huì)因短時(shí)過(guò)載而停轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)需有一定過(guò)載倍數(shù)KT：一般異步電動(dòng)機(jī)的KT=1.8~3.0，對(duì)于起重冶金機(jī)械用的電動(dòng)機(jī)，KT可達(dá)3.5。Tst是異步機(jī)接至電源開(kāi)始起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩（s＝1，n＝0）：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)（電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)能力）：任務(wù)4：轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性的實(shí)用表達(dá)式利用產(chǎn)品目錄可以估算Tm、sm和TM三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性的三種表達(dá)式，其應(yīng)用的場(chǎng)合各有不同。物理表達(dá)式適用于對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行作定性分析；實(shí)用表達(dá)式適用于電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的工程計(jì)算；參數(shù)表達(dá)式適用于分析電機(jī)各參數(shù)變化對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性的影響。三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性任務(wù)1：固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性：指額定電壓和額定頻率下，按規(guī)定的接線，定、轉(zhuǎn)子電路不外接阻抗時(shí)的機(jī)械特性，在固有特性曲線上有四個(gè)特殊的點(diǎn)。（1）起動(dòng)點(diǎn)A起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：A、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比；B、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子回路電阻有關(guān)，轉(zhuǎn)子回路串入適當(dāng)電阻可以增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。繞線式異步電動(dòng)機(jī)可以通過(guò)轉(zhuǎn)子回路串入電阻的方法來(lái)增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，改善起動(dòng)性能。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的條件是。（2）最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)B通常＜＜,不計(jì)，有最大電磁轉(zhuǎn)矩與臨界轉(zhuǎn)差率：A、當(dāng)電動(dòng)機(jī)各參數(shù)與電源頻率不變時(shí)，與成正比；則與無(wú)關(guān)；B、當(dāng)電源頻率及電壓不變時(shí)，和近似地與成反比；C、當(dāng)電源頻率及電壓與電動(dòng)機(jī)其他各參數(shù)不變時(shí)，與成正比，則與r2′無(wú)關(guān)。由于該特點(diǎn)，對(duì)繞線型異步電動(dòng)機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻時(shí)，可使增大，但不變。也就是說(shuō)，選擇不同的轉(zhuǎn)子電阻值，可以在某一特定的轉(zhuǎn)速時(shí)使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為最大，這一性質(zhì)對(duì)于繞線型異步電動(dòng)機(jī)具有特別重要的意義。過(guò)載系數(shù)，一般異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載倍數(shù)=1.6～2.2，對(duì)于起重冶金用的異步電動(dòng)機(jī)，其值可達(dá)3.5。（3）額定運(yùn)行點(diǎn)C異步電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行,,,=0.01～0.06，。若忽略空載轉(zhuǎn)矩，即為額定輸出轉(zhuǎn)矩。其中單位為KW,的單位是r/min。（4）理想空載運(yùn)行點(diǎn)D（D）點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)的理想空載點(diǎn)，其特點(diǎn)是n=，s=0，電磁轉(zhuǎn)矩=0，轉(zhuǎn)子電流，定子電流。顯然，此時(shí)的電動(dòng)機(jī)不進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，如果沒(méi)有外界轉(zhuǎn)矩的作用，異步電動(dòng)機(jī)本身不可能達(dá)到同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)。任務(wù)2：人為機(jī)械特性（1）降低定子端電壓：機(jī)械特性線性段斜率變大，特性變軟。電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst和最大轉(zhuǎn)矩Tm都與U12成正比，因此定子電壓降低時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩成二次方地降低，但臨界轉(zhuǎn)差率sm不變。當(dāng)電動(dòng)機(jī)在某一負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，若降低電壓，則電、動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)子電流將因此而增大，從而引起定子電流的增大。若電動(dòng)機(jī)電流超過(guò)額定值時(shí)，則電動(dòng)機(jī)最終溫升將超過(guò)容許值，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)壽命縮短，甚至使電動(dòng)機(jī)燒壞。如果電壓降低過(guò)多，致使最大轉(zhuǎn)矩Tm小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，則會(huì)發(fā)生電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)事故。（2）轉(zhuǎn)子回路串電阻：只適用于繞線式異步電動(dòng)機(jī)，在一定范圍內(nèi)增加電阻，可以增加Tst。當(dāng)sm=1時(shí)Tst=Tm，若再增加電阻，Tst則減小。繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻，可以改變轉(zhuǎn)速而應(yīng)用于調(diào)速，也可以改變起動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)用于改善異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)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(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)，用來(lái)限制起動(dòng)電流。定子電路串電阻或電抗后，同步轉(zhuǎn)速n1不變，最大轉(zhuǎn)矩Tm和臨界轉(zhuǎn)差率sm都隨電阻R或電抗X的增大而減小?！救蝿?wù)拓展】請(qǐng)認(rèn)真思考并回答下列問(wèn)題（三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性）某三相異步電動(dòng)機(jī)，PN=50kW，nN=720r/min，f=50Hz，KT=2.6，試?yán)L出電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線。2、漏抗大小對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)等有何影響？3、一Y225M-4型三相異步電動(dòng)機(jī)，定子繞組△聯(lián)結(jié)，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(zhuǎn)差率sN3)額定轉(zhuǎn)矩TN、最大轉(zhuǎn)矩Tmax、和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TN。4、有一臺(tái)四極異步電動(dòng)機(jī)，額定輸出功率為28kＷ，額定轉(zhuǎn)速為1370轉(zhuǎn)/分，過(guò)載系數(shù)λ＝2.0，求異步電動(dòng)機(jī)的：①額定轉(zhuǎn)矩②最大轉(zhuǎn)矩③額定轉(zhuǎn)差率。5、三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)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(zhuǎn)速2870轉(zhuǎn)／分，電源頻率為50Ｈz。求:(1)電源輸入功率，(2)額定轉(zhuǎn)矩。(3)轉(zhuǎn)差率，(4)額定效率。6、一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其銘牌數(shù)據(jù)如下:型號(hào)Ｙ180Ｌ－6，50Ｈz，15kＷ，380Ｖ，31.4Ａ，970r/min，cosφ＝0.88，當(dāng)電源線電壓為380Ｖ時(shí)，問(wèn)：(1)電動(dòng)機(jī)滿載運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率；(2)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩；(3)電動(dòng)機(jī)滿載運(yùn)行時(shí)的輸入電功率；(4)電動(dòng)機(jī)滿載運(yùn)行時(shí)的效率。答案請(qǐng)參考本節(jié)課件！請(qǐng)認(rèn)真思考并回答下列問(wèn)題（三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性）繞線型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，若⑴轉(zhuǎn)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(wèn)這三種情況下最大轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)電流會(huì)有什么變化？2、一臺(tái)籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，原來(lái)轉(zhuǎn)子是插銅條的，后因損壞改為鑄鋁的。如輸出同樣轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能有什么變化？3、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行，若電源電壓下降過(guò)多，會(huì)產(chǎn)生什么嚴(yán)重后果？如果電源電壓下降20%，對(duì)最大轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)子電流、氣隙磁通、轉(zhuǎn)差率有何影響（設(shè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變）？4、極數(shù)為８的三相異步電動(dòng)機(jī)，電源頻率ｆ1＝50Hz，額定轉(zhuǎn)差率sN＝0.04，ＰN＝10kW，求：額定轉(zhuǎn)速和額定電磁轉(zhuǎn)矩。5、一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，ＰN=4.5kＷ，ｎN=950r/min，η=84.5％，cos