三相异步电动机的机械特性.ppt

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1、第八讲第八讲 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性及各种运转状态（及各种运转状态（1 1）杜少武杜少武2021/9/231第八讲第八讲 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性及各种运转状态（及各种运转状态（1 1）1、三相异步电动机机械特性的三种表达式三相异步电动机机械特性的三种表达式2、三相异步电动机固有机械特性与人为机械特性三相异步电动机固有机械特性与人为机械特性3、三相异步电动机各种运转状态三相异步电动机各种运转状态4、根据、根据异步电动机异步电动机的技术数据计算其参数的技术数据计算其参数5、绕线式、绕线式异步电动机异步电动机调速与制动电阻计算调速与制动电阻计算20

2、21/9/2321 1、异步电动机机械特性的三种表达式异步电动机机械特性的三种表达式物理表达式物理表达式1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性CTJ异步电动机的转矩系数；Fm异步电动机每极磁通；I2转子电流折算值；cosj2转子功率因数折算值；（见上册P146）2021/9/2331 1、异步电动机机械特性的三种表达式异步电动机机械特性的三种表达式物理表达式物理表达式1.机械特性三种表达式机械特性三种表达

3、式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/2341 1、异步电动机机械特性的三种表达式异步电动机机械特性的三种表达式物理表达式物理表达式1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/2351 1、异步电动机机械特性的三种表达式异步电动机机

4、械特性的三种表达式物理表达式物理表达式1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/2361 1、异步电动机机械特性的三种表达式异步电动机机械特性的三种表达式物理表达式物理表达式反映了不同转速时T与Fm及转子电流之间的关系；在物理上，三个量的方向必须遵循左手定则，三个互相垂直；形式上，与直流电动机转矩表达式T=CTFIa相似；称物理表达式，用于物理上分析异步电动机在各种运转状态下，转矩T与磁通Fm及

5、转子电流有功分量之间的关系较方便。1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/2371 1、异步电动机机械特性的三种表达式异步电动机机械特性的三种表达式参数表达式参数表达式物理表达式反映了不同转速时T与Fm及转子电流之间的关系，不能直接反映异步电动机转矩与电动机参数（如定子相电压Ux，s，R1，R2，X1，X2，定子相数m1，转子同步机械角速度W0等）。1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.

6、1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/2381 1、异步电动机机械特性的三种表达式异步电动机机械特性的三种表达式参数表达式参数表达式1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/2391 1、异步电动机机械特性的三种表达式异步电动机机械特性

7、的三种表达式参数表达式参数表达式由异步电动机的近似等效电路得1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/23101 1、异步电动机机械特性的三种表达式异步电动机机械特性的三种表达式参数表达式参数表达式1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2

8、.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/23111 1、异步电动机机械特性的三种表达式异步电动机机械特性的三种表达式参数表达式参数表达式临界转差率最大转矩sm代入T=f（s）得：1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/23121 1、异步电动机机械特性的三种表达式异步电动机机械特性的三种表达式参数表达式参数表达式通常小结小结1)当电动机参数及电源频率不变时，Tm与Ux2成正比，sm保持不变

9、，与Ux无关；2)当电源频率及电压不变时，sm与Tm近似与X1X2成反比；3)Tm与R2 无关，sm则与R2 成正比。1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/23131 1、异步电动机机械特性的三种表达式异步电动机机械特性的三种表达式参数表达式参数表达式过载倍数过载倍数Tm 是电动机可能产生得最大转矩。如果TzTm，电动机将停转，为保证电动机不会因短时过载而停转，电动机必须有一定得过载倍数KT

10、一般电动机的KT1.83.0，起重设备的电动机的KT可达3.5；1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/23141 1、异步电动机机械特性的三种表达式异步电动机机械特性的三种表达式参数表达式参数表达式起动转矩起动转矩除Tm 外，异步电动机还有一个重要的参数，即起动转矩。起动时，s=1（n=0）代入T=f（s），得对绕线式异步电动机可通过转子回路串电阻（加大R2），可增加电动机的TST；1.机械

11、特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/23151 1、异步电动机机械特性的三种表达式异步电动机机械特性的三种表达式参数表达式参数表达式起动转矩起动转矩对鼠笼式异步电动机，则不可通过转子回路串电阻来增加电动机的TST；起动转矩倍数为：KST=TST/TN；当TSTTz时，电动机才能起动，在额定负载下，只有KST1的笼型异步电动机才能额定负载起动。1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达

12、式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/23161 1、异步电动机机械特性的三种表达式异步电动机机械特性的三种表达式实用表达式实用表达式其中：其中：1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/23171 1、异步电动机机械特性的三种表达式异步电动机机械

13、特性的三种表达式实用表达式实用表达式忽略R1，则1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/23181 1、异步电动机机械特性的三种表达式异步电动机机械特性的三种表达式实用表达式实用表达式1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机

14、械特性人为机械特性额定负载时额定负载时，s一般很小，有s/smsm/s，则2021/9/23192 2、异步电动机固有与人为机械特性异步电动机固有与人为机械特性固有机械特性固有机械特性固有机械特性是指异步电动机工作在额定电压及额定频率下，电动机按规定的接线方法接线，定子及转子电路中不外接电阻（电抗或电容）时所获得的机械特性曲线。1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/23202 2、异步电动机

15、固有与人为机械特性异步电动机固有与人为机械特性固有机械特性固有机械特性几个特殊运行点几个特殊运行点1）起始点A，特点：n=0（s=1），T=Tst，I1st=（47）IN；2）额定工作点B，特点：n=nN（s=sN），T=TN，I1=IN；3）同步转速点H，特点：n=n0（s=0），T=0，I1=I0；4）最大转矩点P和P电动状态最大转矩点P，特点：T=Tm，s=sm，对应书中式(10-16)、(10-17)中的正号；回馈制动最大转矩点P，特点：T=Tm，s=sm，对应书中式(10-16)、(10-17)中的负号。1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参

16、数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/23212 2、异步电动机固有与人为机械特性异步电动机固有与人为机械特性人为机械特性人为机械特性异步电动机的电磁转矩T的数值是由某一转速n（或s）下的电源电压Ux，电流频率f1，定子极对数p，定子和转子回路的电阻及电抗决定。人为地改变相关参数，就可得到不同的人为机械特性。1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特

17、性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/23222 2、异步电动机固有与人为机械特性异步电动机固有与人为机械特性人为机械特性人为机械特性降低降低 Ux时的人为机械特性时的人为机械特性可知由下式1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性当降低Ux时，Tm，Tst与Ux2成正比，sm与Ux无关。2021/9/23232 2、异步电动机固有与人为机械特性异步电动机固有与人为机

18、械特性人为机械特性人为机械特性降低降低 Ux时的人为机械特性时的人为机械特性下图所示为Ux=0.8UN及Ux=0.5UN时的人为机械特性。1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/23242 2、异步电动机固有与人为机械特性异步电动机固有与人为机械特性人为机械特性人为机械特性降低降低 Ux对电动机运行的影响对电动机运行的影响Ux降低时，转速不变，I1和I2将下降，T下降，电动机开始减速，s增大，

19、sE2增大，T回升，直至T=Tz=TN，达到新的平衡；Ux降低后电动机电流将大于额定值，电动机如长时连续运行，最终温升将超过允许值，导致电动机寿命缩短，甚至烧坏。1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/23252 2、异步电动机固有与人为机械特性异步电动机固有与人为机械特性人为机械特性人为机械特性转子回路串联对称电阻转子回路串联对称电阻时的人为机械特性时的人为机械特性由下式R2增大时，n0，T

20、m不变，sm增大，Tst一开始增大，当增大到Tst=Tm后Tst开始减小。1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性可知2021/9/23262 2、异步电动机固有与人为机械特性异步电动机固有与人为机械特性人为机械特性人为机械特性转子回路串联对称电阻转子回路串联对称电阻时的人为机械特性时的人为机械特性可见，对于绕线转子异步电动机，可通过在转子回路串联对称电阻来达到减小起动电流的目的，同时也可用于调速。1.机械

21、特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/23272 2、异步电动机固有与人为机械特性异步电动机固有与人为机械特性人为机械特性人为机械特性定子回路串联对称电抗定子回路串联对称电抗时的人为机械特性时的人为机械特性由下式X1增大时，n0不变，Tm、sm、Tst随X1的增大而减小。1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.

22、固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性可知2021/9/23282 2、异步电动机固有与人为机械特性异步电动机固有与人为机械特性人为机械特性人为机械特性定子回路串联对称电抗定子回路串联对称电抗时的人为机械特性时的人为机械特性定子回路串联对称电抗用于笼型异步电动机降压起动，以限制电动机启动电流。1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/

23、23292 2、异步电动机固有与人为机械特性异步电动机固有与人为机械特性人为机械特性人为机械特性定子回路串联对称电阻定子回路串联对称电阻时的人为机械特性时的人为机械特性R1增大时，n0不变，Tm、sm、Tst随X1的增大而减小，与定子回路串对称电抗相似。1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性可知由下式2021/9/23302 2、异步电动机固有与人为机械特性异步电动机固有与人为机械特性人为机械特性人为机械

24、特性定子回路串联对称电阻定子回路串联对称电阻时的人为机械特性时的人为机械特性定子回路串联对称电阻亦可用于笼型异步电动机降压起动，以限制电动机启动电流。1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/23312 2、异步电动机固有与人为机械特性异步电动机固有与人为机械特性人为机械特性人为机械特性转子回路接入并联电抗转子回路接入并联电抗时的人为机械特性时的人为机械特性在绕线转子异步电动机转子回路接入电抗X

25、st与电阻Rst并联的电路如下图所示。起动初期，转子频率相当大，电 抗 器 的 感 抗Xst=2psf1Lst较大，转子电流的大部分将流过电阻Rst，这时相当于转子串电阻起动。随着起动过程的进行，sf1或Xst越来越小，起动结束时，Xst很小，几乎将Rst短接。1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/23322 2、异步电动机固有与人为机械特性异步电动机固有与人为机械特性人为机械特性人为机械特

26、性转子回路接入并联电抗转子回路接入并联电抗时的人为机械特性时的人为机械特性在绕线转子异步电动机转子回路接入电抗Xst与电阻Rst并联电路时的机械特性如下图所示。1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/23332 2、异步电动机固有与人为机械特性异步电动机固有与人为机械特性人为机械特性人为机械特性转子回路接入并联电抗转子回路接入并联电抗时的人为机械特性时的人为机械特性在绕线转子异步电动机转子回路

27、接入电抗Xst与电阻Rst并联的电路时转子回路的等效电路下图所示。1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性2021/9/23342 2、异步电动机固有与人为机械特性异步电动机固有与人为机械特性人为机械特性人为机械特性转子回路接入并联电抗转子回路接入并联电抗时的人为机械特性时的人为机械特性绕线转子异步电动机转子回路接入电抗Xst与电阻Rst并联的电路的参数计算：其中：Rst电抗器线圈电阻；Xst电抗器线圈在工频时的电感；R2，X2电动机转子的电阻与电感。1.机械特性三种表达式机械特性三种表达式1.1 物理表达式物理表达式 1.2 参数表达式参数表达式1.3 实用表达式实用表达式2.固有与人为机械特性固有与人为机械特性2.1 固有机械特性固有机械特性2.2 人为机械特性人为机械特性Bye!2021/9/2335