电机学PPT课件-三相感应电动机的机械特性.ppt

三相感应电动机的电磁转矩和机械特性,一、机械特性的三种表达式,1、物理表达式2、参数表达式3、实用表达式,电磁转矩与转速之间的关系曲线，是电动机的机械特性。,反映了感应电动机的电磁转矩与气隙每极磁通和转子电流有功分量的乘积成正比的物理本质。,电磁转矩的物理表达式,根据简化电路得到的转子电流,机械特性的参数表达式,电磁转矩的参数表达式：,几个关键点：起动点 最大转矩点 额定工作点,电动，Tem与 n同向发电，nn1制动Tem与 n反向,电磁转矩的参数表达式（2）,Tem,S,n,Sm,Tmax,Tst,S=0n=n1,S=1n=0,异步电动机的T-s曲线上有一个最高点；最大转矩可以根据高等数学中求极值的方法求得。,代入转矩公式，得,过载能力：最大转矩与额定转矩之比：,过载倍数,最大转矩，过载能力,电动机状态为+,最大转矩与电压的平方成正比；与转子电阻无关.最大转矩的位置与电压无关.可以 由转子电阻的大小来调整；最大转矩近似与漏电抗成反比；,关于最大转矩的几个重要结论,异步电动机的起动转矩与电压的平方成正比；总漏抗越大，起动转矩越小；绕线式异步电动机可以在转子回路串入适当的电阻可以增大起动转矩；,起动转矩,当 时，sm=1,起动转矩最大。电源频率提高，起动转矩下降。起动转矩倍数要求：,电磁转矩的实用计算公式,电磁转矩的实用计算公式,通过铭牌数据求取电动机转矩的方法。,转矩的实用计算公式,由,求出,已知T2可求出s,由,已知s可求出T2,负载特性Tz=f(n),1、恒转矩负载,1)位能性负载 TZ的大小和方向与转速无关,2)反抗性负载(磨擦)TZ的大小与转速无关,方向始终与Tz相反,2、风机、水泵类负载,3、恒功率 负载,负载特性Tz=f(n),转矩平衡点,稳定运行点：,受到扰动后,应能达到新的平衡点，,扰动消除后，,应能回到原平衡点运行,图中白点不稳定,对于恒转矩负载，,区域为非稳定区域,sm又称为临界转差率,固有机械特性,当定子的对称三相绕组按规定的接线方式，Y或三角形；定子不经任何阻抗直接加额定电压、额定频率的三相电压；转子回路不串任何阻抗，直接短路。,这种情况下得到的nf（Tem），称为固有机械特性。,人为机械特性,人为地改变电动机地任一个参数（如U1、f1、p、定子回路电阻或电抗、转子回路电阻或电抗的机械特性称为人为机械特性。,降低定子端电压的人为特性；改变转子回路的电阻的人为特性；改变定、转子回路电抗的人为特性；改变极数后的人为特性；改变输入频率的人为特性；,从等效电路求出起动电流：,起动转矩，即起动瞬间电动机的电磁转矩,第十二章起动和调速,一，起动,直接起动 大电机起动电流很大，会冲击电网降压起动增加转子回路电阻起动,二，降压起动,第十二章起动和调速,用自耦变压器起动,第十二章起动和调速,起动,正常运行时定子绕组接成三角形的电动机，在起动时换接成星形，起动完毕后再恢复换接成三角形。,三角形联接时，,星形联接时，定子绕组每相电压为,起动转矩与相电压的平方成正比。,第十二章起动和调速,3，应用电力电子技术软起动,M,第十二章起动和调速,三、增加转子回路电阻起动,1、转子回路串电阻起动,这种起动方法常应用于既要有较大的起动转矩、又要限制起动电流的场合。,第十二章起动和调速,、用深槽式和双笼转子,深槽式异步电机的转子槽形深而窄，其槽深与槽宽之比大到1020或以上,越靠近槽底的小导体具有越大的漏电抗，,漏电抗越大，则电流越小,导条中靠近槽底处的电流密度将很小，而越近槽口则越大。,称为电流的集肤效应。由于电流好像被挤到槽口处，又称挤流效应。,起动完成后,电动机正常运行，由于转子电流频率得低（一般为13HZ），,漏电抗减小,集肤效应应基本消失，,转子电阻会自动变小，从而满足了减小转子铜耗以提高电机效率的要求。,挤流效应效果：转子电阻增加、槽漏抗减小,第十二章起动和调速,、用深槽式和双笼转子,电动机正常运行时，由于转子电流频率得低（一般为13HZ），,集肤效应应基本消失，转子电阻会自动变小，,从而满足了减小转子铜耗以提高电机效率的要求。,双笼异步电动机的特点是转子上有两套笼,即上笼和下笼，上笼导条截面较小，通常用黄铜或铝青铜等电阻系数较大的材料制成，故电阻较大；下笼导条截面较大，用电阻系数较小的紫铜制成，故电阻较小。,三相感应电动机的调速,要求电动机具有几种转速；在一定的范围内可以连续调速；,调速的方法：,（1）改变定子绕组的极对数p（有级调速）；（2）改变电源的频率f1；（3）改变电动机的转差率；改变定子绕组的端电压；改变定子绕组的外加电阻或电抗；转子回路加电阻或电抗；（绕线式转子）,变极调速,单绕组双速电机：一套定子绕组具备两种极对数而得到两个不同同步转速；三速或四速电机：定子内放两套独立的绕组；,单绕组双速电机原理：A1X1和A2X2串联形成四极磁场；A1X1和A2X2串联，A2X2反向，形成两极磁场,改变定子电压,调速性能不好,常用作降压起动,改变转子电阻,调速性能较好,但笼形转子不能实施,风机类负载,r2,s,n,Tem=Tz Pem=Tem*1,P1,I1,改变转子电阻,、,对于恒转矩负载，Tz=常,由,改变定子电压频率（向下变频调速）,通过改变异步电动机输入电压的频率,，以改变定子旋转磁场的同步速,，,改变定子电压频率（向下变频调速）,当频率过低时，r1不能忽略，r1使Tmax下降，实际变频器用增大电压的办法进行补偿,改变定子电压频率（向下变频调速）,适用于恒转矩负载调速（过载倍数不变）,改变定子电压频率（向上变频调速）,Tem,n1,Sm,Tmax,Tst,n1,Sm,nm,nm,向上变频调速对于恒功率调速，,减小，弱磁,端电压无法提高，,端电压无法提高,端电压按比例上升,端电压无法提高时,