三相异步电动机的机械特性培训教材PPT(34张)
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【PPT】三相异步电动机的机械特性及各种运转状态
sm = s N ( K T + K T − 1) − − − (10 − 28)
sN = n0 − n N − − − (10 − 29) n0
当电动机在额定负载下运行时，转差率很小，忽 s 略 ，得: sm
T= 2Tm s − − − (10 − 31) sm
第二节 三相异步电动机的机械特性
一.异步电动机的固有机械特性 异步电动机的固有机械特性
可以看出： 4.几点规律 4.几点规律 1)当电动机各参数及电源频率不变时 当电动机各参数及电源频率不变时， 1)当电动机各参数及电源频率不变时， Tm 与 UX2 成正比，sm 因与 UX 无关而保持不变 2)当电源频率及电压不变时 当电源频率及电压不变时， 2)当电源频率及电压不变时， sm 与 Tm 近似地与 ( X1 + X2')成反比 3)Tm 与 R2' 之值无关，sm 与 R2'成正比 之值无关， 成正比
( 二)
2.用途： 2.用途： 用途 用于笼型异步电动机的降压起动，以限制电动机的起动电流 (四) 定子电路串联对称电阻 由 (10-16) (10-17) 知道： 最大转矩 Tm 随串联电阻增大而减小； sm 随串联电阻增大而减小 1.转子电路串联对称电阻时机械特性 1.转子电路串联对称电阻时机械特性
5.电动机过载倍数 5.电动机过载倍数 K T
KT = Tm − − − (10 − 21) TN
一般异步电动机的 K T 约等于 1.8 ~ 3.0 起重冶金机械用的电动机， T 可达 3.5 K 过载倍数K T 是电动机短时过载的极限 6.起动转矩倍数 6.起动转矩倍数 K st
异步电动机起动转矩 K
由异步电动机的近似等效电路:
课件-三相异步电动机.ppt
二、旋转磁场的产生
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三相异步电动机
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二、旋转磁场的产生
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三相异步电动机
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二、旋转磁场的产生
三相异步电动机
2、实现旋转磁场的反转
复习提问 方法：把接到三相绕组上的任意两 根电源线对调，就可实现旋转磁场
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iA
A
A
YNZ
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ZX
iC C
Y B
iB
C
B
S
X
当三相定子绕组按图 示排列时，产生一对 磁极的旋转磁场，即 此种接法下，合成磁 场只有一对磁极，则 极对数为1。 即：p=1
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四、三相异步电动机的极数与转速
三相异步电动机
复习提问 导入新课 新课讲解 小结作业 返回
W 1 U2
W
2
V1
V2 U1
W
1
U2
W
2
V1
V2 U1
W
1
U2
W
2
V1
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四、三相异步电动机的极数与转速
三相异步电动机
p=2时
复习提问
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i i1
Im
0
V2 U1 •
W1
N W2
•
U2
S
V1
•
V1
S
U2
W2 • N W1
U1 V2
t 0
i2 i3
小结作业
返回
6三相异步电动机学习课件PPT
sN=
n0－nN n0
=
3 000－2 940 3 000
= 0.02
(2) 定子三相绕组为三角形联结
I1P =
IN 3
= 42.2 3
A = 24.36 A
(3) 输入有功功率
P1N= 3 UN IN N = 3×380×42.2×0.89 W = 24.8 kW
(4)
效率
N =
PN 100% = P1N
例1：三相异步电动机 p=3，电源f1=50Hz，电机额定 转速n=960r/min。
求：转差率s
同步转速：n0
60 f1 p
60 50 3
1000
r
/ min
转差率： s n0 n 1000 960 0.04
n0
1000
转矩平衡
电机输出转矩T2等于电磁转矩T减去空载转矩T0。即：
c
载的变化而自动调整，这种 s=1 能力称为自适应负载能力。
T TL Ts Tm
启动： Ts>TL (负载转矩)，电机启动
转速n，转矩T
c点：转矩达最大Tm ，转速n继续，T，沿cb走
b点：T=TL，转速n不再上升，稳定运行
若TL ，暂时T< TL,n s I2 T
例3：三相异步电动机，额定功率PN=10kW，
§6.1 三相异步电动机的结构与工
作原理
磁铁
磁场旋转
n0 f
n
N
ei
e方向用 右手定则
确定
f方向用 左手定则
确定
S
闭合 线圈
磁极旋转
导线切割磁力线产生感应电动势
e B l v （右手定则）
磁感应强度 导线长 切割速度
异步电机机械特性ppt课件
n0－nN
n0
=
1 500－1440
1 500
= 0.04
.
三相异步电动机的机械特性
sM = sN (MT＋ MT2－1 )
= 0.04 ( 2.2 ＋ 2.22－1 ) = 0.1664
60 TN = 2
PN nN
=
60 2
×71
500 440
N·m = 49.76 N·m
TM = MT TN = 2.2×49.76 N·m = 109.47 N·m
动机，若 TL = 200 N·m，试问能否带此负载： (1) 长期运行；(2) 短时运行；
(3) 直接起动（设 Ist 在允许范围内）。
解：查电工手册得知该电机的 PN = 45 kW，
nN = 2 970 r/min，MT = 2.2， st = 2.0。
(1) 电动机的额定转矩
60 TN = 2
② sM∝R2 ， TM 与 R2 无关。
MT =
TM TN
额定电磁转矩
.
三相异步电动机的机械特性
若忽略 T0，则
60
TN = 2
PN nN
整理上面各式，得
T = ssM2+TMssM 解上述方程，可得
［ ］ ( ) s
sM =
TM ± T
TM 2 －1 T
=
sM s
※ 根据 s 和 sM 的相对大小，取“＋”或取“－”。
TL(T0) n T (T2)
(1) 恒转矩负载特性 ① 反抗性恒转矩负载
由摩擦力产生的。 当 n＞0， TL＞0。 当 n＜ 0，TL＜0。 如机床平移机构、 压延设备等。
.
n
－TL
三相异步电动机技术知识培训课件
高效节能型产品设计理念
高效节能
高效节能型三相异步电动机采用 先进的设计理念和技术手段，通 过提高电动机的效率和功率因数， 降低空载损耗和负载损耗，从而
实现高效节能。
环保材料
在电动机的制造过程中，使用环 保材料，如低噪音、低振动的轴 承和绝缘材料等，以减少对环境
的影响。
智能化控制
通过引入智能化控制系统，实现 对电动机的精确控制，避免能源
安装前准备工作
检查电动机及附件
准备安装工具和材料
检查电动机外观是否完好，附件是否 齐全，如有问题及时处理。
准备所需的安装工具和材料，如螺丝 刀、扳手、垫片等。
确定安装位置
根据现场环境和设备布局，确定电动 机的安装位置，确保通风良好、便于 操作和维护。
安装步骤与调试方法
安装步骤
按照电动机安装图纸和说明书要求， 进行电动机的安装。包括安装底座、 固定电动机、连接电源线和信号线等。
通过变频器改变电源频率，实现平滑启动和 调速，但成本和技术要求较高。
调速方法介绍
变极调速
通过改变电动机定子绕组的极数 来改变旋转磁场的转速，从而实 现调速。但调速范围有限，且不
能平滑调速。
变频调速
通过变频器改变电源频率，实现平 滑调速和高效运行。但成本和技术 要求较高，且可能产生谐波干扰。
滑差调速
转速与极数关系
转速
指电动机每分钟旋转的圈数，单位通常为转/分（rpm）。电动机的转速与其极 数和电源频率有关。
极数
电动机内部磁场的极对数，决定了电动机的同步转速。极数越多，同步转速越 低，但转矩越大。常见的极数有2极、4极、6极等。
绝缘等级及温升限值
绝缘等级
表示电动机绝缘材料的耐热等级，分为A、E、B、F、H等多 个等级。绝缘等级越高，电动机的耐热性能越好，使用寿命 也越长。
第七章三相异步电动机PPT课件
的E额2 定 电26压0V，转子绕组开路时转子绕组滑环上的电动势
（R2已知0.转06子绕, X组2为Y0接.2）。转子不转时转子一相
的sN电阻0.04
，电动机的额定转差率
E。2sN求这台电动机额定I运2行sN时转子电动
势 ，转子电流
的有效值及频率。
解：
（1）转子电势电流频率为
f 2 sNf 1 0.0450 2Hz
r2 ' s rm
pCu2
j x2'
I2'
j xm
pmec+ps
P1
PM
Pm
P2
小结: PM : pCu2 : Pm 1: s : 1 s
pCu1 pFe
pCu 2
pm ps
P1
PM
Pm
P2
第31页/共34页
二、转矩关系
1、由：Pm P2 pmec ps T T2 T0
2、T Pm Pm 1 s PM 1 s 1
四、额定数据
PN kW ，U N V ，I N A，fN Hz，50Hz ， nN r min ，cosN，N等
第6页/共34页
例题：
三相异步电动机，PN 55kW，UN 380V，IN 119A
nN 570 r min ，cosN 0.89。
求：同步转速 n1 ，极对数 p ，
额定负载时的效率N和转差率 sN 。
第26页/共34页
（2）转子额定运行时，转子的电动势为
E2sN sNE2 0.04 260 3 6V
（3）额定运行时，转子电流为
I 2sN E2sN 6 100A Z 2s 0.06
第27页/共34页
第三节 三相异步电动机的功率与转矩
第三章三相异步电动机的机械特性起动和制动.ppt
s
r2
称为附加电阻。
分析
频率折算后，转子回路电阻由两部分
组成，第一部分r2是转子绕组一相的实际 电阻，其上产生的损耗就是转子电路的铜
损 m2I22r2 ；第二部分是附加是附加电阻
1 s s r2
，其上产生的损耗
m2
I
2 2
1
s
s
r2
是虚拟损
耗，实际转子中并不存在但它却是表征实
际转动的转子的总机械功率。
电磁转矩为：
T
Pem 1
m1E2 I2 cos2 2n1
m1(4.44f1N1kw1m )I2 cos2 2f1
60
p
pm1N1kw1 2
m I 2
cos2
CT mI2 cos2
说明
CT
pm1N1kw1 2
I2
E2
(
r2 s
)
2
r2
x22
异步电动机对 电网来说是感 性负载。 一般取主磁通 为参考相量
5.功率和转矩 (1)功率平衡方程式
P1 m1U1I1 cos1 3U1I1 cos1
pCu1 m1I12r1 3I12r1
pFe
m1I
2 0
rm
3I
2 0
rm
Pem P1 pCu1 pFe
0，s
1，1 s
s
r2
0，
1
电动机没有输出，
s
s
r2
相当于短路，这时
就是前面所分析的堵转情况，定、转子电流都
很大，从T形等值电路看，此时的感应电势和
三相异步电动机的机械特性和各种运转状态专题培训课件
sm可以通过下式求出
smsN(KT KT21)
式中
sN
ns
nN ns
实用表达式
T
2 T m ax s sm
sm s
由于机械特性的实用表达式中的临界转差率 Smax在电机铭牌与产品技术手册中是查不到的， 因此实用表达式还存在不方便使用的问题。为 此还应利用已知条件推导临界转差率Smax。
R1
R2 s
2
U
2
X 1 X 2
2
sm
R2
R12 X1X22
s
2
R1
R12
X1
X
2
2
忽略 R1 得机械特性的实用表达式
T
2Tmax
1
sm
R1 R 2
s sm
sm s
2sm
R1 R 2
T 2Tmax s sm sm s
T n
P2
Te与n反向 n n s
s<0
E2s sE2 0 E 2 0
I2acos2 0 I2asin2 0
异步电动机在回馈制 动时的相量图
U 1 超前I 1 角度小于90度 φ < 90°
U 1 超前I 1 角度小于90度 90°< φ < 180°
电机电动状态时的相量图
于是，当s < sN时，电磁转矩Te与转差率s成正比。
三相异步电动机 的固有机械特性
工作区 T 2T m ax s sm
非工作区 （通风机负载除外）
第二节 三相异步电动机的固有机械特性 与人为机械特性
电机学三相异步电动机的机械特性及ppt课件
T
13
二、人为机械特性：据参数表达式知，T与一定转速
下的定子电压 U1，电源频率 f1 ，极对数p，电机
定转子参数有关。人为地改变某些参数可以获得
人为机械特性：
T
m1 0
[(R1
R2
U12R2 / s / s)2 (X1
X
' 2
)
2
]
0
2n0
60
2f1
p
14
1、降低电源电压 U1 ：最大转矩和起动转矩与电源
X
' 2
)
2
]
起动转矩倍数：
K
＝Tst
st
Te
，只有当Kst 1 时，
电机才能起动。
9
三、实用表达式：一般电机产品目录中，有些参数没有，
用参数表达式不方便，因此将T的参数表达式除以Tm参 数表达式，并代入Sm值，有
T＝
2Tm (1
sm
R1 R2'
)
s sm
sm s
2sm
R1 R2'
(当忽略定子电阻时。)
U12
R12
(X1
X
' 2
)
2
]
sm
R2'
X1
X
' 2
(R1
X1
X
' 2
)
Tm
m1U12 20 ( X1
X
' 2
)
7
特点：
1、当各参数及电源频率不变时，临界转差率与定子
相电压无关；而
Tm
U
2 1
。
2、当 f1 及U1 不变时，临界转差率和最大电磁转矩
第十章三相异步电动机的机械特性及运行状态课件
第十章 三相异步电动机的机械特性及运转状态
电机及拖动基础
第十章
自动化教研室
1
第第十十章章 三三相相异异步步电电动动机机的的机机械械特特性性及及运运转转状状态态
电动机的机械特性是指转速n与转矩T之间的关系 n=f（T）。电动机作为一种将电能转化成机械能的 设备，最重要的就是电动机的机械特性。
三相异步电动机的转速n与转差率s之间存在一定
特性的物理表达式。
自动化教研室
5
第十章 三相异步电动机的机械特性及运转状态
仅从物理表达式不能明显地看出电磁转矩T与转差率 s
之间的变化规律。但可从分析转子相电流及转子功率因数 与转差率 之间的关系，间接地找出其变化规律。
a.作曲线：cos '2 f ( s )
和
I
' 2
f ( s ) 分别如图。
T st TN
n ns s nN
sm
O sm
n 1s
O1 TN T st Tmax T
(a) T=f(s)曲线
(b)
n = f(T )曲线
自动化教研室
3
第第十一章节 三三相相异异步步电电动动机机的机机械械特特性性的及三运种转表状达态式
一、物理表达式
三相异步电动机的转矩公式为：
T
CTj
m
I
' 2
cos '2
4. 定子电路串联对称电阻 (增大R1)
ns不变。 sm、Tst、Tm随Rf增大而减小。
适用于笼型电机起动，限制起动电流。(相似于降压起动)
自动化教研室
25
第5十. 转章子电三路相接异入步并电联阻动抗机(的增大机X械2、特R性2) 及运转状态
电机及拖动基础
第十章
自动化教研室
1
第第十十章章 三三相相异异步步电电动动机机的的机机械械特特性性及及运运转转状状态态
电动机的机械特性是指转速n与转矩T之间的关系 n=f（T）。电动机作为一种将电能转化成机械能的 设备，最重要的就是电动机的机械特性。
三相异步电动机的转速n与转差率s之间存在一定
特性的物理表达式。
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5
第十章 三相异步电动机的机械特性及运转状态
仅从物理表达式不能明显地看出电磁转矩T与转差率 s
之间的变化规律。但可从分析转子相电流及转子功率因数 与转差率 之间的关系，间接地找出其变化规律。
a.作曲线：cos '2 f ( s )
和
I
' 2
f ( s ) 分别如图。
T st TN
n ns s nN
sm
O sm
n 1s
O1 TN T st Tmax T
(a) T=f(s)曲线
(b)
n = f(T )曲线
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第第十一章节 三三相相异异步步电电动动机机的机机械械特特性性的及三运种转表状达态式
一、物理表达式
三相异步电动机的转矩公式为：
T
CTj
m
I
' 2
cos '2
4. 定子电路串联对称电阻 (增大R1)
ns不变。 sm、Tst、Tm随Rf增大而减小。
适用于笼型电机起动，限制起动电流。(相似于降压起动)
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第5十. 转章子电三路相接异入步并电联阻动抗机(的增大机X械2、特R性2) 及运转状态
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TN
9550 PN nN
Tm TTN
sN
n1 nN n1
sm sN ( T T2 1 )
将Tm和sm代入即可得到机械特性方程式。
第5章 三相异步电动机的电力拖动
5.1.2 三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性
一、固有机械特性
固有机械特性是指电动机在额定电压和额定频率下，按规定的接 线，定、转子电路不外接阻抗时的机械特性。
1 k2
UN Zs
电网提供的起动电流减小倍数：I st
I st
1 k2
起动转矩减小的倍数：TTsstt
1 k2
自耦变压器一般有三个分接头可供选用。
第5章 三相异步电动机的电力拖动
5.2.2 三相绕线型异步电动机的起动
一、转子回路串电阻起动
在转子回路中串联适当的电阻,既能 限制起动电流，又能增大起动转矩。
除了上述特性外，还有 改变电源频率、极对数等人 为机械特性。
ห้องสมุดไป่ตู้sn
0 n1 sm
sm
10
R2
R2+Rs
Tem
Tst
Tst Tm
第5章 三相异步电动机的电力拖动
5.2三相异步电动机的起动
起动指电动机接通电源后由静止状态加速到稳定运行状态的 过程.对电动机的起动性能要求二：起动电流小,起动转矩不大。
1.起动电流大的原因 起动时, n 0, ,s转 1子感应电动势大,使转子电流大,根据磁动势
第5章 三相异步电动机的电力拖动
在特性曲线上有两个最大转矩，最大转矩对应的转差率称为临界
转差率，可令
dTem ds
求 0得:
sm
R'2
R12
(
X1
X
' 2
)2
R'2
X1
X
' 2
Tm
4
f1[
R1
m1 pU12 R12 (
X1
X
' 2
)2 ]
4
m1 pU12
f1 (
X1
X
' 2
)
1、Tm与U成12 正比； T与m 无U1关。 2、R2越大，s越m 大；T与em 无R2关。 3、Tm和 s都m 近似与漏抗成反比
为了有较大的起动转矩、使起动 过程平滑，应在转子回路中串入多级 对称电阻，并随着转速的升高，逐渐 切除起动电阻。
由上述两个原因使得起动转矩不大.
第5章 三相异步电动机的电力拖动
5.2.1 三相笼型异步电动机的起动
一、直接起动
可以直接起动的条件：起动电流倍数kI
1 4
3
电源容量（kVA ) 电动机容量( kW )
二、降压起动
1.Y-△ 降压起动
适用于正常运行时定子绕组为三角形接线 的电动机。起动时 Y接；运行时△接。
3、绕线式电动机，转子回路电阻越大，起动转矩先增后减。
4、起动转矩倍数
K st
Tst TN
第5章 三相异步电动机的电力拖动
三、实用表达式
利用电磁转矩除以最大电磁转矩可得电磁转矩的实用表达式：
Tem
2Tm s sm sm s
工程上常根据电机的额定功率、额定转速、过载能力来求 出实用表达式。方法是：
sm
转子电流因E2s sE2增大而增
大,导致电机过载。长期欠压
过载运行将使电机过热，减 1 0
少使用寿命。
0.8UN
UN
第5章 三相异步电动机的电力拖动
2. 转子回路串对称电阻时的人为机械特性 串电阻后，机械特性线性段斜率变大，特性变软。
串电阻后, n、 T不m变， s增m 大。
在一定范围内增加电阻，可以 增加 T。st 当 sm时 1 ，Tst 若Tm再增 加电阻， 减T小st。
第5章 三相异步电动机的电力拖动
本章首先讨论三相异步电动机的机械特性，然后以机械 特性为理论基础，分析研究三相异步电动机的起动、制动和 调速等问题。
5.1 三相异步电动机的机械特性
5.2 三相异步电动机的起动
5.3 三相异步电动机的制动 5.4三相异步电动机的调速 思考题与习题
第5章 三相异步电动机的电力拖动
几个特殊点： 1.起动点A: n 0, s 1,Tem Tst
sn 0D sN nN
2.最大转矩点B: n nm , s sm ,Tem Tm sm
3.额定运行点C n nN , s sm ,Tem TN
nm
4.同步运行点D n n1 , s 0,Tem 0 1 0
C
A
TN Tst
5.1三相异步电动机的机械特性
5.1.1 三相异步电动机机械特性的三种表达式
三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速与电磁转矩之 间的关系，由于电机的转速与转差率之间存在一定的关系，所以 异步电动机的机械特性通常用Tem f表( s示) 。
一、物理表达式
Tem
CT
0
I
' 2
cos
2
表明：三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通 与0 转子电流的有
平衡关系,定子电流必然增大.
2.起动转矩不大的原因
从下述公式分析 Tst
Tem
CT
0
I
' 2
cos 2
起动时, s ,远1 大于运行时的 ,转s 子漏抗
尽管 很大I,2但 并不I2 大cos.2
X很2s大 ,sX 2 很低co,s2
由于起动电流大,定子漏阻抗压降大,使定子感应电动势减小, 对应的气隙磁通减小.
B
Tem Tm
第5章 三相异步电动机的电力拖动
二、人为机械特性
人为机械特性是指人为改变电源参数或电动机参数而得到的机 械特性。
1. 降压时的人为机械特性
U1下降后,Tm 和Tst 均下降,
s
0
n
n1
TL
但 sm不变, T 和 kst 减少。
如果电机在定额负载下运 行,U1下降后, n 下降, s 增大,
起动电流关系:
I stY 1 I st 3
起动转矩关系:
TstY 1 Tst 3
Y- △ 降压起动多用于空载或轻载起动
第5章 三相异步电动机的电力拖动
2.自耦变压器降压起动
直接起动时的起动电流：Ist
UN ZS
降压后二次侧起动电流：I1st
U
1
ZS
UN kZ s
变压器一次侧电流：Ist
1 k
I1st
最大转矩与额定转矩之比称为过载能力:
T
Tm TN
第5章 三相异步电动机的电力拖动
在特性曲线上还有一个起动转矩，即 n 0(s时1的) 转矩:
Tst
2
f1 ( R1
m1 pU12 R'2 R'2 )2 ( X1
X
' 2
)2
结论：当其它参数一定时
1、起动转矩与电源电压平方成正比； 2、频率越高，起动转矩越小；漏抗越大，起动转矩越小；
功分量
I
' 2
相cos互 2作用产生的。
二、参数表达式
Tem 2 f1 ( R1
m1 pU12
R2 s
R2 s
)2
(
X1
X
' 2
)2
说明：电磁转矩与电源参数（Ｕ1、f1）、结构参数（R、X、m、
p）和运行参数（s）有关。
第5章 三相异步电动机的电力拖动
三相异步电动机的机械特性 n f (T曲em)线