电机与拖动 三相异步电动机的电力拖动

I0
rm
jxm
r2
´.
E1
jx2
E. ´2´
1 s
s
r 2'
+
I 2
U1
r1
r2 s
2
( x1
x2 )2
T
3p
2f 1
U
2 1
r 2' s
2
(r1 r2'/ s) ( x1
2
x2)
7.1.2固有机械特性 1、 在UN， fN， 定转子回路不串入任何电路元件条件下，
s =f(T)称为电动机的固有机械特性（自然机械特性）。
（或转差率s）与电磁转矩T的关系。
7.1.1 机械特性的参数表达式 7. 1. 2 固有机械特性 7. 1. 3 人为机械特性 7. 1. 4 机械特性的实用公式
7.1.1 机械特性的参数表达式
T
PM 1
3 I 2 2
r2 s
2n1
3 I 2 2
r2 s
2f
60
p
.
I1
+ r1 .
U1
-
.
I2
.
jx1
2
x2)
由 dT 0得出最大值点 ds
2
Tm
1 2
2f 1 r1
3 pU1
r1
2
(
x1
x2
)2
sn
0 n1 B
A sm
nN
C
D
T
1 0 TN Ts Tm
sm
r 2'
r2 1
(
x1
x
2)2
定义最大电磁转矩时对应的转差率sm为临界转差率！
2
Tm
1 2
2f 1 r1
3 pU1
r1
2
(
x1
x2
3 pU1
r2 1
( x1
x2
)2
T 2Tm
s sm
sm
s
忽略T0： Tm TN
根据具体的T 、S代入实用公式可计算出sm
sm s
TN
2
TN
2
1
T
T
当额定工作点的sN和TN已知时，
临界转差率可表示为：
sm sN ( 2 1)
例题:已知一台三相异步电动机,额定功率 PN =70KW,
T
A：s=0, n=n1, T =0，理想空载运行点; B：s= sN , n=nN ，T =TN，额定运行点； C：s= sm , n=nm ，T=Tm，电磁转矩最大值点； D：s= 1 , n=0，T =Ts，起动点。
2、最大电磁转矩和过载能力
T
3p
2f 1
(r1
U
2 1
r 2' s
2
r2'/ s) ( x1
额定电压220/380V,额定转速 nN=725r/min,过载倍数
=2.4,求其转距的实用公式(转子不串电阻).
7.2 三相异步电动机的直接起动
电动机的起动指定子接通电网，转速从n=0到n=nN 。
1、电流： I1s
U1
(r1
r
2'/
2
s)
(
x1
2
x2)
•额定运行时，S=SN=0.02~0.06，若取S=0.05，则r2'/s=20 r2 '；
r 2U 1
2
2
(r1 r 2') ( x1 x2)
结论：1、Ts与电压平方成正比。与转子电阻有关。 2、f1增加Ts减小。 3、 漏电抗增加Ts减小。
顺利启动TS>1.1-1.2TL
起动转矩矩倍数（堵转转矩倍数）：
kT=Ts /TN
一般KT=0.8-1.2
7.1.3 人为机械特性
T
3p
2f 1
T
3p 2f 1
(r1
r
U
2 1
r 2' s
2
2'/ s) (x1
2
x2)
sn
0 n1 B
A sm
nN
C
D
T
1 0 TN Ts Tm
(1)0<s≤ 1, n1>n ≥ 0 电动状态
(2)s<0 , n > n1 发电状态
(3)s>1 , n <0 制动状态
sn
0 n1 B
A sm
nN
C
D 1 0 TN Ts Tm
)2
sm
r 2'
r2 1
(
x1
x
2)2
结论： 1、sm与电压无关，与转子电阻成正比。 2、Tm与电压平方成正比，与转子电阻无关。
最大转矩倍数或过载倍数:
Tm
TN
表征了电机的过载能力. 一般过载倍数大小在1.8-2.5之间.
3、起动转矩（堵转转矩）
起动时n=0，s=1。
2
Ts
3p
2f 1
第7 章 三相异步电动机的电力拖动
7.1 三相异步电动机的机械特性 7.2 三相异步电动机的直接起动 7.3 三相鼠笼式异步电动机降压起动 7.4 绕线式三相异步电动机的起动 7.5 三相异步电动机的调速 7.6三相异步电动机的各种运行状态（制动）
7.1 三相异步电动机的机械特性
定义：电动机定子电压、频率和参数固定的条件下，转速n
U
2 1
Байду номын сангаас
r 2' s
2
(r1r2'/ s) ( x1
2
x2)
1、降压人为机械特性 2、定子外串对称阻抗人为机械特性
3、绕线式转子外串对称电阻人为机械特性
1、降压人为机械特性
n n1 sm
自然特性
sm
r 2'
r2 1
(
x1
x
2)2
T 0 降压特性 TN Tst Tm
T
3p
2f 1
U
2 1
r 2' s
U
2 1
r 2' s
2
(r1 r 2'/ s) ( x1
2
x2)
n n1
自然特性
T 0
TN Tst Tm
串电阻特性
2
Tm
1 2
2f 1 r1
3 pU1
r1
2
(
x1
x
2
)2
7.1.4 机械特性的实用公式
T
3p
2f 1
U
2 1
r 2' s
2
(r1 r 2'/ s) ( x1
2
x2)
2
1
Tm 2 2f 1 r1
•起动时，S=1，r2‘/s=r2，IS=KIIN=（4~7）IN
. 起动电流大约为额定电流的4-7倍. 。
+ I 1 r1
.
U1
I2
.
jx1
I0
rm
jxm
r2´ jx2´
.
E1
E. ´2
1 s r2' s
-
-
+
2、起动转矩
T
m1 pU12
r2' s
2f1
(r1
r2' s
)2
( x1
x2' )2
2
(r1 r 2'/ s) ( x1
2
x2)
2、定子外串对称阻抗人为机械特性
sm
n1 n
自然特性
r 2'
r2 1
(
x1
x
2)2
0 定子串阻抗特性TN Tst
T Tm
T
3p
2f 1
U
2 1
r 2' s
2
(r1 r 2'/ s) ( x1
2
x2)
3、绕线式转子外串对称电阻人为机械特性
T
3p
2f 1
•不频繁起动电动机：电动机容量/供电变压器容量<30% 允许直接起动；
5、起动一般要求
起动要求：1） 起动力矩Tst尽可能的大； 2） 起动电流Ist尽可能的小； 3） 起动设备尽可能的简单。
在满足Tst足够大的条件下，尽量减少Ist 。
•起动转矩不大，Tst= KTTN = (0.9-1.3)TN
3、直接起动的缺点：
1）大的IS，使电网U降低，影响其它设备运行。（主害） 2）小的TS，重载电机无法起动 3）大的IS，电机本身发热严重，绝缘易损坏。
4、直接起动应用
利用闸刀或者接触器把电动机直接接到具有额定 电压的电源上。
•设备和操作简单，在电网容量相对较大的情况下采 用，一般7.5KW以下。