第10章 三相异步电动机的机械特性及各种运转状态

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1、 10.1 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 10.2 三相异步电动机的固有与人为机械特性三相异步电动机的固有与人为机械特性 10.3 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 10.4 根据异步电动机的技术数据计算其参数根据异步电动机的技术数据计算其参数10.5 绕线式异步电动机调速与制动电阻计算绕线式异步电动机调速与制动电阻计算10.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性返回目录页返回目录页 物理表达式物理表达式表明：表明：三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通m m与转与转子电流的有功分量子电

2、流的有功分量I2 cos 2相互作用产生的。相互作用产生的。形式上，与直流电动机转矩表达式形式上，与直流电动机转矩表达式T=CTF FIa相似；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，转矩状态下，转矩T与磁通与磁通F Fm及转子电流有功分量之间的关及转子电流有功分量之间的关系较方便。系较方便。221cosFICTmT21111WTkNpmC 转矩系数转矩系数10.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性返回目录页返回目录页由异步电动机的近似等效电路得由异步电动机的近似等效电路得2212122/XXRsRUIFsR

3、ImTS2221221221221/XXsRRsRUmTSF1IFU1X1R2R2X2I21Rss说明：电磁转矩与电源参数（说明：电磁转矩与电源参数（、f1）、结构）、结构参数（参数（R、X、m1、p）和运行参数（）和运行参数（s）有关。）有关。2 电磁转矩的参数表达式电磁转矩的参数表达式 10.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性返回目录页返回目录页221221221/XXsRRsRUmTSFSSnnns/ )()(Tfn 602SSnnSTnOmaxTmss10stT10.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性返回目录页返回目录页临界转差率：临界转差率：221

4、212XXRRsm最大转矩：最大转矩： 将将sm代入代入T = f（s）得：）得：F22121121max2XXRRUmTS0d/dsT通常通常211XXR212XXRsm)(22121maxXXUmTSF10.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性返回目录页返回目录页212XXRsm)(22121maxXXUmTSF小结小结1)当电动机参数及电源频率不变时，当电动机参数及电源频率不变时，Tmax与与U2成正比，成正比，sm保持不变，与保持不变，与U无关；无关；2)当电源频率及电压不变时，当电源频率及电压不变时， sm与与Tmax近似与近似与X1X2成成反比；频率越高，最大电磁转

5、矩和临界转差率越小；反比；频率越高，最大电磁转矩和临界转差率越小；3) Tmax与与R2无关，无关，sm则与则与R2成正比。成正比。10.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性返回目录页返回目录页过载倍数过载倍数 Tmax 是电动机可能产生的最大转矩。是电动机可能产生的最大转矩。如果如果TzTmax，电动机将停转，为保证电动机不会因短，电动机将停转，为保证电动机不会因短时过载而停转，电动机必须有一定的过载倍数时过载而停转，电动机必须有一定的过载倍数KTNmax/TTKT一般电动机的一般电动机的KT1.83.0，起重设备的电动机的，起重设备的电动机的KT可可达达3.5；10.1 三

6、相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性返回目录页返回目录页起动转矩起动转矩除除Tmax外异步电动机还有一个重要的参数，即起动转矩。外异步电动机还有一个重要的参数，即起动转矩。起动时，起动时，s=1（n=0）代入）代入T = f（s），得），得221221221stXXRRRUmTSF结论：当其它参数一定时结论：当其它参数一定时(1) (1) 起动转矩与电源电压平方成正比；起动转矩与电源电压平方成正比；(2)(2)频率越高，起动转矩越小；漏抗越大，起动转矩越小；频率越高，起动转矩越小；漏抗越大，起动转矩越小；(3)(3)绕线式电动机，转子回路电阻越大，起动转矩先增后减。绕线式电动机，转子

7、回路电阻越大，起动转矩先增后减。ststNTKT (4)(4)起动转矩倍数起动转矩倍数10.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性返回目录页返回目录页对鼠笼式异步电动机，则不可通过转子回路串电阻来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增加电动机的TST；l当当TSTTz时，电动机才能起动，在额定负载下，只有时，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。的笼型异步电动机才能额定负载起动。 三相异步电动机的机械特性曲线可分为两个区域：三相异步电动机的机械特性曲线可分为两个区域： (1)稳定运行区域；稳定运行区域； (2)不稳定运行

8、区域。不稳定运行区域。10.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性返回目录页返回目录页稳定运行区域：稳定运行区域： 在此区域内，在此区域内， ， 。此时，。此时，机械特性向下倾斜，无论是对于恒转矩负载还是对于风机、机械特性向下倾斜，无论是对于恒转矩负载还是对于风机、泵类负载，电力拖动系统可以稳定运行；泵类负载，电力拖动系统可以稳定运行；mss 0SmSnnsn)1 (不稳定运行区域：不稳定运行区域： 在此区域内，在此区域内， ， 。对于恒。对于恒转矩负载，系统将无法稳定运行；而对于风机、泵类负载，转矩负载，系统将无法稳定运行；而对于风机、泵类负载，尽管系统可以稳定运行，但由于转速

9、太低，转差率较大，尽管系统可以稳定运行，但由于转速太低，转差率较大，转子铜耗较大，三相异步电动机将无法长期运行。转子铜耗较大，三相异步电动机将无法长期运行。1 ssm)1 (0mSsnnnSTnOmaxTmss10stT稳定运行区域：稳定运行区域：不稳定运行区域：不稳定运行区域：10.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性返回目录页返回目录页ssssTTmm/2maxNmmNssssTT/2maxNNmaxTKTT)1(2NTTmKKss 由于由于 sN sm，上式取号。，上式取号。 3 电磁转矩的实用表达式电磁转矩的实用表达式 T = +2Tmax sms ssm由由 = 1

10、s sm TmaxT( )2TmaxT10.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性解方程，可得各种运行情况下解方程，可得各种运行情况下的转差率与临界转差率的关系的转差率与临界转差率的关系 根据根据 s 和和 sm 的相对大小，取的相对大小，取“”或取或取“”。 返回目录页返回目录页额定负载时，额定负载时，s一般很小，有一般很小，有s/sm TZ。 Ist线路允许值。线路允许值。 起动转矩倍数起动转矩倍数 Kst = TstTN 起动电流倍数起动电流倍数 KI = IstIN返回目录页返回目录页10.2 三相异步电动机的固有与人为机械特性三相异步电动机的固有与人为机械特性 Y 系列

11、三相异步电动机系列三相异步电动机Kst = 1.6 2.2，KI = 5.5 7.0 临界转速临界转速 (3) 临界状态（临界状态（M 点）点）nSnTOM 对应对应 s = sm，T = T max的状态。的状态。nmTmax 临界状态明了电动机的临界状态明了电动机的 短时过载能力。短时过载能力。 过载倍数过载倍数KT =TmaxTN Y 系列三相异步电动机系列三相异步电动机 KT = 2 2.2 临界转差率临界转差率s sm sm = sN (KT KT21 ) 【例例 10.2 】 一台一台Y225M2 型三相异步电型三相异步电动机，若动机，若 TZ = 200 Nm，试问能否带此负载：