三相异步电动机的电力拖动

sm s
只要求出Tm 和 sm就可求出任一
转差率s下的转矩T，并画出三
相异步电动机的机械特性曲线
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6.1 三相异步电动机的机械特性
通常三相异步电动机额定转差率sN=0.01~0.05
电动机工作于额定负载范围内时0<s<sN
此时
s sm
sm s
忽略式中
s sm
，实用表达式简化为：
T 2Tm s sm
启动点D
n 0, s 1,T Ts
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6.1 三相异步电动机的机械特性
3.人为机械特性 人为机械特性是指人为地改变三相异步电动
机的某些参数或电源参数所得到的机械特性。 (1)降低定子回路端电压 (2)转子回路串联对称电阻 (3)定子回路串联对称电抗或电阻
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6.1 三相异步电动机的机械特性
电机与拖动基础
第六章 三相异步电动机的电力拖动
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本章教学基本要求
1.掌握三相异步电动机机械特性的三种表达式 （物理表达式、参数表达式、实用表达式）； 2.掌握三相异步电动机启动、制动、调速的不同 方法及特点； 3.通过实例了解三相异步电动机电力拖动在实际 中的应用。
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重点
实用表达式在工程中的应用: (1)三相异步电动机能否直接启动的判断及启动电 抗器、启动电阻的计算； (2)三相异步电动机的制动方式、制动电阻的计算； (3)三相异步电动机的调速方式及特点。
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6.1 三相异步电动机的机械特性
同步转速点 A Ts
2f1[(r1
3 pU12r2' 2 r2' )2 (x1
x2' )2 ]
n n1, s 0,T 0
图6-3 三相异步电动机固有机械特性
额定运行点 B
n nN , s sN ,T TN
最大转矩点C
T Tm , s sm , n n1 (1 sm )
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6.2 三相异步电动机的启动
6.2.1笼型异步电动机的启动 1.定子串接电阻或电抗器启动
1)接线图
图6-4 鼠笼式异步电动机串电抗器起动
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6.2 三相异步电动机的启动
2)启动转矩和启动电流
rK r1 r2' xK x1 x2' U1 I1's[rK j( X xK )]
U1' I1's (rK jx K )
zK rK jxK xK 0.9zK
图6-5 直接启动等效电路
近似将ZK 看成电抗性质， 将ZK 的模与X 直接相加
I S U1 Z K u IS U1 ZK X
（6-22）
图6-6 串电抗器启动等效电路
TS (U1 ) ( ZK )2 u2 （6-22）
三相异步电机的最大转矩：
Tm
4f1[r1
3 pU12 r12 (x1
x2' )2 ]
(6-5)
(6-6)
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6.1 三相异步电动机的机械特性
2.固有机械特性： 三相异步电动机的固有机械特性是指定子在
额定电压、额定频率下、按规定的接线方式接线， 定子、转子回路不外接电阻（电容或电感）时，所 获得的机械特性曲线。
TS U1
ZK X
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6.2 三相异步电动机的启动
3)电抗器的计算
ZK u ZK X
uzK uX zK
X
1u u
zK
式中短路阻抗
(6-24)
zK
UN 3I s
UN 3KI I N
（定子绕组Y接法）
zK
UN Is / 3
K3IUI NN（定子绕组△接法）
启动电流倍数
KI
Is IN
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6.1 三相异步电动机的机械特性
6.1.1 机械特性的物理表达式
T
CT
m
I
' 2
cos
' 2
(6-1)
CT —— 三相异步电动机的转矩系数；
m —— 三相异步电动机气隙每极磁通量；
I
' 2
—— 转子电流折算值；
cos
' 2
——
转子电路的功率因数；
电动机的电磁转矩与气隙磁通和转子电流有功分 量的乘积成正比，这一表达式又称为三相异步电动机 的物理表达式。该表达式适用于对三相异步电动机运 行进行定性分析。
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6.2 三相异步电动机的启动
定子串电抗启动 降低了启动电流 减小了对供电变压器的冲击 然而启动转矩下降更多 因此，定子串电抗降压启动只适用于电动机空载或 轻载启动。
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6.2 三相异步电动机的启动
（6-15）
临界转差率为 sm 2m sN
（6-16）
过载倍数
m
Tm TN
（6-17）
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6.2 三相异步电动机的启动
启动是指电动机从静止状态开始转动直到某一 转速稳定运行的过程。三相异步电动机直接启动是 指电动机加额定电压，定子、转子回路不串任何电 器元件时的启动。
三相异步电动机直接启动的问题： (1)启动电流大 (2)启动时功率因数低 (3)启动转矩小
6.1.3 机械特性的实用表达式
用式（6-4）除以式（6-6），得到
T
2
r2' s
[r1
r12 (x1 x2' )2 ]
Tm
(r1
r2' s
)2
( x1
x2' ) 2
由式（6-5）可得
r2' sm
r12 (x1 x2' )2
由式（6-11）及式（6-12）得
T
2
2r1 r2'
sm
Tm
s sm
sm s
2r1 r2'
sm
（6-11） （6-12） （6-12）
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6.1 三相异步电动机的机械特性
通常
sm 0.1 ~ 0.2
所以
2r1 r2'
sm
0.2
~
0.4
忽略
2r1 r2'
sm
Ts m
（6-13）式化简为实用表达式
s sm 2 sm s
T 2 Tm s sm
（6-14）
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6.1 三相异步电动机的机械特性
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6.1 三相异步电动机的机械特性
6.1.2 机械特性的参数表达式
1.参数表达式的推导
Pem
3I
' 2
2
r2' s
ILeabharlann Baidu
' 2
U1 (r1 r2' s)2 (x1 x2' )2
参数表达式
T
Pem 1
3I22r2' /
2 f1
s
2
3 pU12r2' / s f1[(r1 r2' s)2 (x1 x2' )2 ]
p
(6-2) (6-3)
(6-4)
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6.1 三相异步电动机的机械特性
图6-2 由参数表达式绘制三相异步电动机机械特性曲线
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6.1 三相异步电动机的机械特性
式（6-4）对s求导,令dT/ds=0
临界转差率(breakdown slip)
sm
r2' r12 (x1 x2' )2