三相交流电动机传动基础.ppt

电气传动基础知识（一）电气传动基础知识（一）三相电动机的特性一、生产机械的机械特性一、生产机械的机械特性三、三相电动机机械特性三、三相电动机机械特性二、三相电动机工作特性二、三相电动机工作特性一、生产机械的机械特性一、生产机械的机械特性1恒转矩型机械特性恒转矩型机械特性恒转矩型机械特性恒转矩型机械特性反抗型（摩擦转矩型）与位能型反抗型（摩擦转矩型）与位能型反抗型（摩擦转矩型）与位能型反抗型（摩擦转矩型）与位能型 所谓恒转矩负载特性，就是指负载转矩所谓恒转矩负载特性，就是指负载转矩所谓恒转矩负载特性，就是指负载转矩所谓恒转矩负载特性，就是指负载转矩T T T Tz z与转速与转速与转速与转速n n n n无关无关无关无关的特性，即当转速变化时，负载转矩的特性，即当转速变化时，负载转矩的特性，即当转速变化时，负载转矩的特性，即当转速变化时，负载转矩T T T Tz z保持常值。保持常值。保持常值。保持常值。反抗性恒转矩负载特性的特点是：恒值转矩反抗性恒转矩负载特性的特点是：恒值转矩反抗性恒转矩负载特性的特点是：恒值转矩反抗性恒转矩负载特性的特点是：恒值转矩T T T Tz z总是反对总是反对总是反对总是反对运动的方向。运动的方向。运动的方向。运动的方向。n n n n0 0 0 0时，时，时，时，T T T Tz z0 0 0 0；n n n n0 0 0 0时，时，时，时，T T T Tz z0 0 0 0。如小车的平移机构。如小车的平移机构。如小车的平移机构。如小车的平移机构。反抗性转矩负载特性应画在第一与第三象限内。反抗性转矩负载特性应画在第一与第三象限内。反抗性转矩负载特性应画在第一与第三象限内。反抗性转矩负载特性应画在第一与第三象限内。恒值转矩恒值转矩Tz z总是具有固定方向，不随转速方向改变而改变。总是具有固定方向，不随转速方向改变而改变。n0时，时，Tz z0；n0时，时，Tz z0。如起重类型负载中的重物。如起重类型负载中的重物。位能型恒值负载特性的特点是：位能型恒值负载特性的特点是：2通风机机械特性通风机机械特性Tzn 通通风风机机负负载载的的转转矩矩与与转转速速大大小小有有关关，基基本本上与转速的平方成正比，即上与转速的平方成正比，即Tz=Kn2式中式中-K为比例常数为比例常数 通风机负载是反抗性的，具有第一，第三通风机负载是反抗性的，具有第一，第三象限特性。象限特性。3恒功率型特性一些机床，如车床，在粗加工时，切削量一些机床，如车床，在粗加工时，切削量大，切削阻力大，此时开低速；在精加工时，大，切削阻力大，此时开低速；在精加工时，切削量小，切削力小，往往开高速。在不同转切削量小，切削力小，往往开高速。在不同转速下，负载转矩基本上与速度成反比，即速下，负载转矩基本上与速度成反比，即Tz=K/nPz=Tz=Tz2n/60=Tz*n/9.55=K式中式中K=1/9.55为常数为常数Pz-负载（切削）功率负载（切削）功率nTz恒功率负载特性可见，切削功率基本不变，负载转矩可见，切削功率基本不变，负载转矩Tz z与与n的特性曲线呈现恒功率的性质。的特性曲线呈现恒功率的性质。实际生产机械的负载转矩特性可能是以上实际生产机械的负载转矩特性可能是以上几种典型特性的综合。如实际通风机除了主要几种典型特性的综合。如实际通风机除了主要是通风机负载特性外，由于其轴承上还有一定是通风机负载特性外，由于其轴承上还有一定的摩擦转矩的摩擦转矩T1 1，因而实际通风机负载特性为，因而实际通风机负载特性为T=T1+Kn2二、三相电动机的工作特性二、三相电动机的工作特性三相电动机的工作特性是指在额额定定电电压压和和额额定定频频率率运行的情况下，电动机的转速n、定子电流I1、功率因数con、电磁转矩T、效率等与输出功率 P2的关系。1转速特性 当电动机空载时，输出功率P20，此时I20，转速接近同步转速即n=n0。负载增大时，转速略有下降，转子电势增大，所以转子电流增大，以产生更大一点电磁转矩与负载转矩平衡。nCOSI1TP2n,I1,TCOS2定子电流特性定子电流特性定子电流的方程式定子电流的方程式I1=Im+（-I2）空空载载时时I20，此此时时定定子子电电流流几几乎乎全全部部为为励励磁磁电电流流Im。随随着着负负载载的的增增大大，转转子子转转速速下下降降，转转子子电电流流增增大大，定定子子电电流流及及磁磁势势亦亦随随之之增增大大，抵消转子电流产生的磁势，以保持磁势平衡。抵消转子电流产生的磁势，以保持磁势平衡。3.功率因数特性功率因数特性 空载时，定子电流空载时，定子电流I1基本上是励磁电流，基本上是励磁电流，主要用于无功励磁，功率因数很低，约为主要用于无功励磁，功率因数很低，约为0.10.2。当负载增加时，转子电流有功分量增。当负载增加时，转子电流有功分量增加，定子电流有功分量随之增加，即可使功率加，定子电流有功分量随之增加，即可使功率因数提高。但负载超过额定值时，转差率因数提高。但负载超过额定值时，转差率s值变值变大，转子中的无功分量增加，而使定子功率因大，转子中的无功分量增加，而使定子功率因数又重新下降了。数又重新下降了。4.电磁转矩特性电磁转矩特性T=T0+P2/电动机的负载不超过额定值时，转电动机的负载不超过额定值时，转速和角速度速和角速度变化很小，而空载转矩不变化很小，而空载转矩不变，所以电磁转矩近似为一条斜率为变，所以电磁转矩近似为一条斜率为1/的直线。的直线。5效率特性效率特性=P2/P1=P2/（P2+pCu1+pFe+pCu2+p）可变损耗可变损耗pCu1+pCu2不变损耗不变损耗pFe+p最最大大效效率率出出现现在在大大约约有有3/4的的额额定定负负载载时时。电电动机容量愈大，效率就愈高。动机容量愈大，效率就愈高。三、三相电动机的机械特性三、三相电动机的机械特性1.固有机械特性固有机械特性 n=f(T)起起动动点点A：其其特特点点是是：n=0（s=1）；T=TQ；起动电流；起动电流I1Q=（47）I1n 额额定定工工作作点点B：其其特特点点是是：n=nn（s=sn）；T=Tn；运行电流；运行电流I1=I1n 同同步步速速点点H：其其特特点点是是：n=n0（s=0）；T=0；I2=0；I1=I0；H点是电动状态与回馈。点是电动状态与回馈。最大转矩点：电动最大转矩点最大转矩点：电动最大转矩点P；回馈制动最大；回馈制动最大转矩点转矩点P。1人为机械特性降低降低Ux：当电网电压降低时，最大转矩当电网电压降低时，最大转矩Tm及启动及启动转矩与转矩与U2x成正比地降低；同步转速保持不变。成正比地降低；同步转速保持不变。电压降低后，如负载保持额定值不变，电动电压降低后，如负载保持额定值不变，电动机的电流将大于额定值，电动机如长期运行，机的电流将大于额定值，电动机如长期运行，最终温升将超过允许值，导致缩短电机寿命，最终温升将超过允许值，导致缩短电机寿命，甚至烧坏电机的后果。甚至烧坏电机的后果。转子回路串接对称电阻：转子回路串接对称电阻：n0不变；Tm也不变；Sm随R的增大而增大；TQ之值将改变，一开始随R的增大而增加，一直增大到RQ时，TQ=Tm，如R继续增大，TQ将开始减小。转子电路串接对称电阻可用于起动，也可用于调速。三相异步电动机的各种运转状态三相异步电动机的各种运转状态1电动运转状态电动运转状态电动运转状态的特点是电动机转矩电动运转状态的特点是电动机转矩T的方向与旋转方向的方向与旋转方向n相同。在第一象限及相同。在第一象限及第三象限工作。第三象限相当于电动机工第三象限工作。第三象限相当于电动机工作在逆向电动（反转电动）状态，在电动作在逆向电动（反转电动）状态，在电动状态工作时，电动机由电网吸取电能，变状态工作时，电动机由电网吸取电能，变换成机械能以带动负载。换成机械能以带动负载。2.制动运转状态制动运转状态电动机也可工作于回馈制动、反接电动机也可工作于回馈制动、反接制动及能耗制动三种制动状态。其共同制动及能耗制动三种制动状态。其共同特点是电动机转矩特点是电动机转矩M与转速与转速n的方向相反，的方向相反，以实现制动。此时电动机由轴上吸收机以实现制动。此时电动机由轴上吸收机械能，并转为电能械能，并转为电能。1）回馈制动状态回馈制动状态 当电动机由于某种原因，使其转速当电动机由于某种原因，使其转速高于同步转速高于同步转速n0时，即时，即nn0时，转差率时，转差率s=（n0-n）/n00。如在转子中串接不同电。如在转子中串接不同电阻，可得到不同的稳定转速。串电阻愈阻，可得到不同的稳定转速。串电阻愈大，稳定的转速将愈高。一般在回馈制大，稳定的转速将愈高。一般在回馈制动时不串电阻，以免转速过大。动时不串电阻，以免转速过大。电电动动机机转转子子电电路路串串接接较较大大电电阻阻时时接接通通电电动动机机，启启动动转转矩矩的的方方向向与与重重物物产产生生的的方方向向相相反反。而而且且TQTZ，在在重重物物的的作作用用下下，迫迫使使电电动动机机反反TQ的的方方向向旋旋转转，并并在重物下放的方向加速。在重物下放的方向加速。2)反接制动状态反接制动状态转速反向的反接制动：转速反向的反接制动：定子两相反接的反接制动：定子两相反接的反接制动：电动机带动生产机械原在电动状态下电动机带动生产机械原在电动状态下稳定运行，为了迅速停车或反向，可将稳定运行，为了迅速停车或反向，可将两相反接，定子相序改变。两相反接，定子相序改变。两相反接制动的优点是制动效果强，两相反接制动的优点是制动效果强，缺点是能量损耗大，电流冲击大。缺点是能量损耗大，电流冲击大。1）能耗制动状态能耗制动状态 制动时电动机脱离交流电网，在定子制动时电动机脱离交流电网，在定子绕组中通入直流电流，在定子内形成一绕组中通入直流电流，在定子内形成一个固定磁场。转子导体切割磁场，而产个固定磁场。转子导体切割磁场，而产生感应电势、电流及制动转矩，特性生感应电势、电流及制动转矩，特性2对对应于定子直流电流较大，特性应于定子直流电流较大，特性3对应串接对应串接电阻较大。电阻较大。uestions&answers问 题 解 答Q练习以桥式起重机提升与下降重物的主钩的拖动系统为例，说明绕线转子异步电动机各种运转状态的应用。for your attentionThanks Thanks 谢 谢