第二篇三相感应电动机的电力拖动
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1、王玉彬副教授王玉彬副教授Associate Professor Wang Yubin电机拖动及新型电机电机拖动及新型电机电气工程及其自动化专业本科生课程电气工程及其自动化专业本科生课程中国石油大学（华东）电气工程系中国石油大学（华东）电气工程系EE第二篇 三相感应电动机的电力拖动2-1 三相感应电动机的机械特性直流电动机直流电动机的机械特性，是指转速与电磁转矩之间的关系。感应电动机感应电动机的机械特性也是指转速与电磁转矩之间的关系，不过通常用转差率与电磁转矩转差率与电磁转矩之间的关系来代替。一、机械特性的三种表达式一、机械特性的三种表达式1.1.机械特性的物理表达式机械特性的物理表达式P2Cu
2、pMP12221112111cos22MwmPm E IfppEf N K 中国石油大学（华东）电气工程系中国石油大学（华东）电气工程系EE)/2/(cos212211111pfIkNfmPTmwM1111/ 2wMm pNkC122cosMmTCI上式称为三相异步电动机机械特性的物理表达式。物理表达式反映了电磁转距电磁转距与转子电流有功分量转子电流有功分量、每极磁通每极磁通成正比的物理本质。直流电机的电磁转矩表达式？MaTCI中国石油大学（华东）电气工程系中国石油大学（华东）电气工程系EE2.2.机械特性的参数表达式机械特性的参数表达式12222112()UIrrxxs22122122112
3、221)()/(xxsrrsrUmsrImPMpfPPTMM/211221221122112xxsrrfsrpUm它反映了感应电机的电电磁转矩磁转矩T跟电源电压电源电压U1、频率频率f1、电机参数电机参数及转转差率差率S之间的关系。中国石油大学（华东）电气工程系中国石油大学（华东）电气工程系EE221221122112xxsrrfsrpUmT当U1、f1和电机的参数不变时，T仅是S的函数，可得到T=f(S)关系曲线。n与S存在一一对应的关系，所以可以得到n与T的关系n=f(T)，即为感应电动机的机械特性曲线。1S0表示感应电机处于电动状态，S1和S0表示感应电机处于发电状态在机械特性曲线上有两
4、处最大电磁转矩点0dsdT0/)()/(/1221221dsxxsrrsd)(4)(421121122121211211212221212xxfpUmxxrrfpUmTxxrxxrrSmm正号表示电动，负号表示发电，分别对应于B、B点Tm为最大电磁转矩，而Sm为临界转差率，为什么不是最大转差率？感应电机运行时，要有一定的过载能力，通常用 来表示，也称为过载倍数过载倍数，这是感应电动机的一个重要指标，一般感应电动机，过载倍数为1.62.2。/MmNTT中国石油大学（华东）电气工程系中国石油大学（华东）电气工程系EE当电源频率和电机参数不变时21mTU)(4)(421121122121211211
5、212221212xxfpUmxxrrfpUmTxxrxxrrSmmSm与电源电压无关，只与电机参数有关。Tm与 无关，而Sm与 成正比。2r2rSm与f1有何关系？Tm呢？121122()xxf LL中国石油大学（华东）电气工程系中国石油大学（华东）电气工程系EE221221122112xxsrrfsrpUmT将S=1代入，可得到起动转矩221122112122Qm pU rTfr rxx当电源频率和电机参数不变时21QTU在额定电压、额定频率和电机固有参数的条件下，起动转矩是一个固定的值。定义起动转矩与额定转矩之比为起动转矩倍数起动转矩倍数：/MQNKTT一般要求大于1，这样才能带额定负载
6、顺利起动中国石油大学（华东）电气工程系中国石油大学（华东）电气工程系EE3.3.机械特性的实用表达式机械特性的实用表达式,222122112211xxsrrfsrpUmT)(4211211xxfpUmTm222112mrSrxx 22mmmmmSSSSTssTss2mmmTTSSSS求出Tm和Sm即可得到实用表达式中国石油大学（华东）电气工程系中国石油大学（华东）电气工程系EEmMNTT2(1)mNMMSS根据产品目录可以查出PN（单位为kW），nN和M，求出TN：3310106095502NNNNNNNPPPTnn2mmmTTSSSS即可得到T与S的关系，称为实用表达式。实用表达式反映出感应
7、电机机械特性是由一段直线段和一段双曲线构成。中国石油大学（华东）电气工程系中国石油大学（华东）电气工程系EE当SSm时，mmSSSS22mmmmmTTTSSSSSS称为直线表达式注意 ：(1)直线表达式只表示SSm的那一段，不满足S=SASBSCSD=0，所以 IAIBICID中国石油大学（华东）电气工程系中国石油大学（华东）电气工程系EE三、感应电动机的人为机械特性三、感应电动机的人为机械特性人为地改变电动机的任一参数（如U1，f1，p，定子回路电阻或电抗，转子回路电阻或电抗等）的机械特性统称为人为机械特性。1.降低定子端电压的人为特性其它条件与固有特性一样，仅降低定子相电压得到的人为机械特
8、性称为降低定子端电压的人为特性。特点：(1)频率不变，故理想空载点不变(2) ，Sm不变。21mTU(3) 21QTU中国石油大学（华东）电气工程系中国石油大学（华东）电气工程系EE根据这三个特点，可以得到降低端电压人为机械特性的实用表达式：2112mmmmmNTTSSSSUTTU 同理可以写出直线表达式：2mmTTSS211mmNUTTU2mMNSS为什么必须降低定子端电压？频率不变，若端电压高于额定电压，则根据 知，主磁通升高，磁路饱和，励磁电流迅速增大。而且容易引起绝缘损坏。111114.44wmUEf Nk中国石油大学（华东）电气工程系中国石油大学（华东）电气工程系EE2.转子回路串对
9、称三相电阻的人为特性仅绕线式感应电机可以转子回路串电阻。其它条件与固有特性一样，仅在转子回路串入对称三相电阻，得到的人为机械特性称为转子回路串对称三相电阻的人为特性。特点：(1)频率不变，故理想空载点不变(2) ，Sm随转子电阻增大而增大但Tm不变。2mSr(3)Sm1时，TQ随R的增大而减小。中国石油大学（华东）电气工程系中国石油大学（华东）电气工程系EE中国石油大学（华东）电气工程系中国石油大学（华东）电气工程系EE转子串对称三相电阻时的人为特性的实用表达式为：2mmmTTSSSS222211mmSrRRRSrrr 直线表达式为：2mmTTSS21mmSRSr 令Sm=1，可以获得最大的起
10、动转矩：此时222222211211()mrRrRrSrrrXX221122()RrXXr中国石油大学（华东）电气工程系中国石油大学（华东）电气工程系EE3、定转子回路串对称三相电抗器的人为特性笼型感应电机可在定子回路串电抗器，而绕线式感应电机则在定转子回路中都可以串对称三相电抗器。)(4)(421121122121211211212221212xxfpUmxxrrfpUmTxxrxxrrSmm211222112122Qm pU rTf r rxx串入电抗器后，Sm、Tm、TQ均下降。中国石油大学（华东）电气工程系中国石油大学（华东）电气工程系EE2-2 三相感应电动机的起动一、感应电动机的固
11、有起动性能一、感应电动机的固有起动性能感应电动机额定接法、转子回路不串任何阻抗，直接投入额定电压、额定频率的电网，使之从静止状态开始转动直至稳定运行，称为直接起动，这时的起动特性称为固有起动特性。回想一下直流电机的直接起动，起动电流如何？起动转矩如何？又有几种起动方式？大，大。电枢回路串电阻、降压。2)(2)(2121121xxrrUIIQQNKIZU11)74(中国石油大学（华东）电气工程系中国石油大学（华东）电气工程系EE122cos(0.81.8)QMmQNTCIT主磁通与额定值相比，是大还是小，为什么？转子回路的阻抗角与额定值相比，是大还是小？小大尽管起动电流很大，但是起动时的电磁转矩
