三相异步电动机的机械特性和各种运行状态

– 随着|n|的增加，s、I2 及T 均增大，直至T=Tz（图中 B点）。
3.2 运转状态小结
3、三相异步电动机各种运转状态
制动运转状态 3. 各种运转状态
3.1 电动运转状态 3.2 制动运转状态
3.1.1 回馈制动状态 3.1.2 反接制动状态 3.1.3 能耗制动状态
• 反接制动状态 1） 转速反向的反接制动 – 转子由定子输入的电功率即为电磁功率
3.2 运转状态小结
3、三相异步电动机各种运转状态
制动运转状态 3. 各种运转状态
3.1 电动运转状态 3.2 制动运转状态
3.1.1 回馈制动状态 3.1.2 反接制动状态 3.1.3 能耗制动状态
• 回馈制动状态 – 当异步电动机由于某种原因（例如位能负载 的作用），使其转速高于同步速度时，转子 感应电动势反向，转子电流的有功分量也改 变了方向，其无功分量的方向则不变。此时 异步电动机既回馈电能，又在轴上产生机械 制动转矩，即在制动状态下工作。 – 这时，n>n0，转差率s为：
3.2 运转状态小结
3、三相异步电动机各种运转状态
制动运转状态 3. 各种运转状态
3.1 电动运转状态 3.2 制动运转状态
3.1.1 回馈制动状态 3.1.2 反接制动状态 3.1.3 能耗制动状态
• 回馈制动状态 – 如果异步机定子脱离电网，又希望它能发电，则 必须在异步机定子三相之间接上连接成三角形或 者星形的三组电容器。这时电容器组可供给异步 电动机发电所需要的无功功率，即供给建立磁场 所需要的励磁电流。
3.2 运转状态小结
3、三相异步电动机各种运转状态
制动运转状态 3. 各种运转状态
3.1 电动运转状态 3.2 制动运转状态
3.1.1 回馈制动状态 3.1.2 反接制动状态 3.1.3 能耗制动状态
• 反接制动状态 2） 定子两相反接的反接制动 – 转差率s
n0 (−) − n(+) s= >1 n0 (−)
3.2 运转状态小结
s = (n0 − n ) / n0 < 0
3、三相异步电动机各种运转状态
制动运转状态 3. 各种运转状态
3.1 电动运转状态 3.2 制动运转状态
3.1.1 回馈制动状态 3.1.2 反接制动状态 3.1.3 能耗制动状态
• 回馈制动状态 – 转子电流的有功分量为：
′ ′ I 2a = I 2 cosϕ2
3.2 运转状态小结
3、三相异步电动机各种运转状态
制动运转状态 3. 各种运转状态
3.1 电动运转状态 3.2 制动运转状态
3.1.1 回馈制动状态 3.1.2 反接制动状态 3.1.3 能耗制动状态
• 与直流电动机相同，异步电动机可工作于回馈制 动，反接制动及能耗制动三种制动状态。其共同 特点是电动机转矩与转速的方向相反，以实现制 动。此时，电动机由轴上吸收机械能，并转换为 电能。
• 能耗制动状态 – 能耗制动时的机械特性方程式
3.2 运转状态小结
3、三相异步电动机各种运转状态
制动运转状态 3. 各种运转状态
3.1 电动运转状态 3.2 制动运转状态
第九讲 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（2）
杜少武
第九讲
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（2）
1、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 、 3、三相异步电动机各种运转状态 、 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 异步电动机 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 异步电动机
电容器接成星形时
其中
I 0 = 0.3I1N
3.2 运转状态小结
3I 0 × 10 6 C′ = 2 πf1U N
3、三相异步电动机各种运转状态
制动运转状态 3. 各种运转状态
3.1 电动运转状态 3.2 制动运转状态
3.1.1 回馈制动状态 3.1.2 反接制动状态 3.1.3 能耗制动状态
• 反接制动状态 1） 转速反向的反接制动 – 与直流电动机相似，异步 电动机转子串电阻时，接 通电源，电动机起动转矩 与重物产生的负载转矩方 向相反，且Tst<Tz，在重物 G的作用下，使电动机反
3.2 运转状态小结
备注
3、三相异步电动机各种运转状态
制动运转状态 3. 各种运转状态
3.1 电动运转状态 3.2 制动运转状态
3.1.1 回馈制动状态 3.1.2 反接制动状态 3.1.3 能耗制动状态
• 回馈制动状态 – 电容器C的选择 电容器接成三角形时
1 I 0 ×106 C= 3 2πf1U N
3.2 运转状态小结
3、三相异步电动机各种运转状态
制动运转状态 3. 各种运转状态
3.1 电动运转状态 3.2 制动运转状态
3.1.1 回馈制动状态 3.1.2 反接制动状态 3.1.3 能耗制动状态
• 能耗制动状态 – 如右图所示，为了迅速 停车，将K1断开，脱离 电网，接通K2接入直流 电形成固定磁场，转子 在惯性作用下切割磁力 线旋转，并在转子中形 成感应电流，感应电流 形成的转矩与转速方向 相反，即制动转矩。
• 反接制动状态 2） 定子两相反接的反接制动 – 为了迅速停车或反向，可将定子两 相反接，为限制制动电流可在转子 回路串接电阻，如右图所示。 – 定子相序改变，同步转速n0 与原转 速方向相反，这时E2 、sE2 、I2 及T 均与电动时相反，即T与Tz 同向， 在T与Tz 的共同作用下，电动机转 速快速下降。
• 回馈制动状态 – 回馈制动时异步电动机的机械特性如下图 （第二象限）所示，当电动机电磁转矩与负 载转矩平衡，则电动机稳定运行（A点）。 – 若在转子回路串电阻，可得到不同的稳定转 速。串接电阻越大，稳定转速越高。 – 在回馈制动时，转子一般不串电阻，以免转 速过大。
3.2 运转状态小结
3、三相异步电动机各种运转状态
– 随着|n|的减小，s、I2 及T均减小，当转速降为零 时，切断定子电源，如图中的BC段。 – 若当转速下降到零时，不切断定子电源，电机将 在转子串电阻下反向起动，直至T=Tz ，如图中 CD段。
3.2 运转状态小结
3、三相异步电动机各种运转状态
制动运转状态 3. 各种运转状态
3.1 电动运转状态 3.2 制动运转状态
3.1.1 回馈制动状态
• 反接制动状态 2） 定子两相反接的反接制动 – 定子两相反接的反接制动优点是：制动效果强， 制动速度快； – 定子两相反接的反接制动缺点是：能量损耗大，
3.1.2 反接制动状态
制动准确度差；
3.1.3 能耗制动状态
– 与直流电动机相同，异步电动机带位能负载时， 两相反接使转速反向后，图中D点不能稳定运行， 电机继续加速直至|n|>|n0|，电动机进入回馈制动。
3、三相异步电动机各种运转状态
制动运转状态 3. 各种运转状态
3.1 电动运转状态 3.2 制动运转状态
3.1.1 回馈制动状态 3.1.2 反接制动状态 3.1.3 能耗制动状态
• 回馈制动状态 – 异步电动机在回馈制动状 态下的向量图如右图所示， I1与U1的相位差大于90º。 – 这时电磁转矩为负
3、三相异步电动机各种运转状态
电动运转状态 3. 各种运转状态
3.1 电动运转状态 3.2 制动运转状态
3.1.1 回馈制动状态 3.1.2 反接制动状态 3.1.3 能耗制动状态
• 电动运转状态的特点是电动机转矩的方向与旋转 的方向相同，机械特性落在第一与第三象限。 • 电动状态时，电动机从电网吸收电能，转换成机 械能带动负载。
3.2 运转状态小结
3、三相异步电动机各种运转状态
制动运转状态 3. 各种运转状态
3.1 电动运转状态 3.2 制动运转状态
3.1.1 回馈制动状态 3.1.2 反接制动状态 3.1.3 能耗制动状态
• 能耗制动状态 – 能耗制动时的机械特性方程式 三相绕组内通过三相交流电时，合成磁动势
令
3 F~ = 2 I1W1 2 F− = F~
制动运转状态 3. 各种运转状态
3.1 电动运转状态 3.2 制动运转状态
3.1.1 回馈制动状态 3.1.2 反接制动状态 3.1.3 能耗制动状态
• 回馈制动状态 – 异步电动机回馈制动，一般可用于位能负载下放， 以获得稳定的下放速度。 – 回馈制动还可能发生在异步电动机定子由少极对 数换接成多级对数时，因换接前极对数少转速高， 换接后极对数多同步转速低，使得n>n0 ，从而进 入回馈制动状态。 – 异步电动机在回馈制动时，转子电流的无功分量 方向不变，因此电动机的定子必须接到电网，并 从电网吸收无功功率以建立电动机的磁场。
PT = 3I
2 2
R2 + R f s
(+)
– 转子轴上机械功率
P2 = PT (1 − s)
– 转子电路损耗
( −)
3.2 运转状态小结
∆P2 = PT − P2
3、三相异步电动机各种运转状态
制动运转状态 3. 各种运转状态
3.1 电动运转状态 3.2 制动运转状态
3.1.1 回馈制动状态 3.1.2 反接制动状态 3.1.3 能耗制动状态
′ T = CTJΦ m I 2 cos ϕ 2
– 异步电动机轴上输出的机 械功率也为负
3.2 运转状态小结
P2 = TΩ
3、三相异步电动机各种运转状态
制动运转状态 3. 各种运转状态
3.1 电动运转状态 3.2 制动运转状态
3.1.1 回馈制动状态 3.1.2 反接制动状态 3.1.3 能耗制动状态