三相异步电动机的电力拖动

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7.1 三相异步电动机的机械特性
机械特性曲线被Tmax分成两个性质不同的区域，即AB段 和BO段。
当电动机起动时，只要起动转矩Ts大于负载转矩Tfz，电 动机便转动起来。电磁转矩T的变化沿曲线AB段运行。随着 转速的上升，AB段中的T一直增大，所以转子一直被加速， 使电动机很快越过AB段进入BO段，在BO段随着转速的上升， 电磁转矩下降。当转速上升到某一定值时，电磁转矩T与负 载转矩Tfz相等，此时，转速不再上升，电动机就稳定运行在 BO段，所以AB段称为不稳定区，BO段称为稳定区。
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7.2 三相异步电动机的起动
异步电动机的起动就是转速从零开始到稳定运行为止的 这一过程。衡量异步电动机起动性能的好坏要从起动电流、 起动转矩、起动过程的平滑性、起动时间及经济性等方面来 考虑，其中最主要的是：
（1）电动机应有足够大的起动转矩。
（2）在保证一定大小的起动转矩的前提下，起动电流越小越 好。
电动机在刚起动时s=1，若忽略励磁电流，由T型电路可 得起动电流为
Is
U1
r1 r2
2
X
2 1
X 2
2
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7.2 三相异步电动机的起动
起动电流即短路电流，数值很大，一般电动机的起动电 流可达额定电流值的4∽7倍。这样大的起动电流，一方面使 电源和线路上产生很大的压降，影响其他用电设备的正常运 行，使电灯亮度减弱，电动机的转速下降，欠电压继电保护 动作而将正在运转的电气设备断电等。另一方面电流很大将 引起电机发热，特别对频繁起动的电机，发热更加厉害。
上额定负载转矩，因空载转矩比较小，有时认为额定电磁转
矩等于额定负载转矩。额定负载转矩可从铭牌数据中求得，
即
TN
9550
PN nN
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7.1 三相异步电动机的机械特性
7.1.2 人为机械特性
人为机械特性就是人为地改变电源参数或电机参数而得到 的机械特性
（1）降低定子电压的人为机械特性 由公式(6-38)可见，当定子电压U1降低时，电磁转矩与
第七章 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 三相异步电动机的启动 7.3 三相异步电动机的调速 7.4 三相异步电动机的反转与制动 小结
7.1 三相异步电动机的机械特性
机械特性是指在一定条件下，电动机的转速与转矩之间 的关系，即n=f(T)。因为异步电动机的转速n与转差率s之间 存在一定的关系，异步电动机的机械特性往往多用T=f(s)的 形式表示，称T-s曲线。当电压与频率不变时，式(6-38)就是 机械特性方程。机械特性分固有机械特性和人为机械特性两 种。
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7.2 三相异步电动机的起动
7.2.1 直接起动
直接起动是最简单的起动方法。起动时用刀开关、电磁 起动器或接触器将电动机定子绕组直接接到电源上，其接线 图如图7-4所示。直接起动时，起动电流很大，一般选用熔体 的额定电流为电机额定电流的2.5～3.5倍。
对于一般小型笼型异步电动机如果电源容量足够大时， 应尽量采用直接起动方法。对于某一电网，多大容量的电动 机才允许直接起动，可按下列经验公式来确定
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7.1 三相异步电动机的机械特性
（2）临界点B。一般电动机的临界转差率约为0.1～0.2，在 Sm下，电动机产生最大电磁转距Tmax。电动机经常工作在不 超过额定负载的情况下。但在实际运行中，负载免不了会发 生波动，出现短时超过额定负载转矩的情况。如果最大电磁 转矩大于波动时的峰值，电动机还能带动负载，否则便不行 了。最大转矩Tmax与额定转矩TN之比为过载能力λ，它也是 异步电动机的一个重要指标，一般λ=1.6～2.2。
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7.1 三相异步电动机的机械特性
电动机一般都工作在稳定区域BO段上，在这区域里， 负载转矩变化时，异步电动机的转速变化不大，它随转矩的 增加而略有下降，这种机械特性称为硬特性。三相异步电动 机的这种硬特性十分适合一般金属切销机床。
前面已讲过，异步电动机额定电磁转矩等于空载转矩加
KI =
Is IN
1 4
3
电源总容量 电动机额定功率
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7.2 三相异步电动机的起动
7.2.2 笼型异步电动机的降压起动
降压起动是指电动机在起动时降低加在定子绕组上的电 压，起动结束时加额定电压运行的起动方式。
T≈
ຫໍສະໝຸດ Baidu
3 pU12
r2 s
，近似为双曲线，随s的减小，T反而增
2f1 X1 X 2 2
大。
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7.1 三相异步电动机的机械特性
（2）BO段。因s很小，T
线，随s的减小，T亦减小。
3 pU12
2f1
r2 s
3 pU12 s ，近似为直
2f1r2
曲线有几个特殊点分析如下：
（1）起动点A。电动机刚接入电网，但尚未开始转动的瞬间 轴上产生的转矩叫电动机起动转矩(又称堵转转矩)。
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7.1 三相异步电动机的机械特性
7.1.1 固有机械特性
异步电动机的固有机械特性是指在额定电压和额定频率
下，按规定方式接线，定、转子外接电阻为零时，T与s的关 系，即T=f(s)曲线。
当U=UN，f=fN时，固有机械特性曲线如图7-1所示。
曲线形状分析如下：
(1)AB段。因s较大，且异步电动机中r1+r2’<<xl+x2’，
U12成正比地降低。同步点不变，Sm不变，最大转矩Tmax与起 动转矩Ts都随电压平方降低，其特性曲线如图7-2所示。
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7.1 三相异步电动机的机械特性
(2) 转子串电阻时的人为机械特性 此法适用于绕线转子异步电动机。在转子回路内串入三
相对称电阻时，同步点不变，Sm与转子电阻成正比变化，最 大转矩Tmax与转子电阻无关而不变，其机械特性如图7-3所示。
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7.1 三相异步电动机的机械特性
（3）同步点o。在理想电动机中，n=n1，s=0，T=0。 （4）额定点C。根据电力拖动稳定运行的条件，T-s曲线中的
AB段为不稳定区，BO段是稳定运行区，即异步电动机稳定 运行区域为0<s<sm。为了使电动机能够适应在短时间过载而 不停转，电动机必须留有一定的过载能力，额定运行点不宜 靠近临界点，一般SN=0.02～0.06。