电力拖动基础-讲义3
93页1、补充 电机负载运行时 1 转子电动势的频率 2 转子绕组的感应电动势 3 转子绕组的电阻和漏抗 忽略集肤效应 认为不变 4 转子绕组的功率因数 结论 转子功率因数随S的增加而减小 1 转子电动势的频率 2 转子绕组的感应电动势 3 转子绕组的电阻和漏抗 忽略集肤效应 认为不变 4 转子绕组的功率因数 结论 转子功率因数随S的增加而减小 电力拖动基础讲义 3 5 转子绕组的电流 正常运行时 转子端电压U2 0 有效值 结论 转子电流I2随S的增加而增加 等效电路图 第三章交流电动机的机械特性 运转状态及速度调节 第一节异步电动机的机械特性 一 固有机械特性的三种表达方式 1 物理表达式 表明 三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通与转子电流的有功分量相互作用产生的 1 每极磁通 与转差率s之间的关系从空载到额定负载时 s很小 定子压降很小 使为外施电压 保持不变 故近似不变 所以 保持不变 S增大 负载大于额定负载 S IL ILr1 E1 2 I2与S的关系 S较小时 r2 S X2 I2 SS较大时 考虑X2 I2 增大缓慢 3 转子功率因数cos 2与转差率S的关系 S 0时 cos
2、2 1 S cos 2 总之 S从零增加时 基本不变 cos 2 略有减小 I2 随S增加很快 所以T基本随I2 的增加成正比变化 S增加很多时 I2 基本不变 及cos 2 均减小很多 所以T减少 T随S的增加而增加 而后又减小 故T有一个极值 2 参数表达式 电磁功率 电磁转矩 转子电流 xSC x1 x2 说明 电磁转矩与电源参数 f 结构参数 r x m p 和运行参数 s 有关 临界转差率sm和最大电磁转矩Tmax 式中 正号表示电动机状态 负号表示发电机状态 3 实用表达式 上式称为较准确的实用表达式 由于Sm 0 1 0 2 故 0 2 0 4 进一步简化得简化实用表达式 转差率较小时 S Sm 略去S Sm得 转差率较大时 S Sm 略去Sm S得 Tst 0 二 固有机械特性的分析 1 起动点电机投入电网但尚未转动 n 0 s 1 T U12 I U1 Tst在电压频率不变时 r2 增大 最初使Tst增大 r2 继续增大 使Tst下降 原因 r2 cos 2 T r2 I2 cos 2基本保持不变 I2cos 2 T 为得到最大转矩 可以调整转子回路电阻使Sm 1 即
3、 Tst Tmax 2 临界点 Sm Tmax 机械特性上电磁转矩为最大的点 异步电动机最大转矩与额定转矩之比称为过载倍数 又称过载能力 用 m表示 一般 m 1 6 2 2 设计时考虑一个安全系数 Km 0 85 m 3 额定工作点 指异步机机械曲线对应于额定转矩TN额定转速nN的点 随着电机容量的增大 额定转差率SN减小 当PN大于100kW时 SN 0 014 0 025 容量相同 极数相同时 笼型电机的SN小于绕线式电机 4 理想空载点 n n0 s 0 T 0 指异步电动机机械特性上转速为同步转速的点 为理想情况 一般由于空载损耗的存在 异步电机不可能工作在此点 s 0 E2 sE2 0 I2 0 T 0 第二节异步电动机固有机械特性的计算与绘制 已知 额定功率PN 额定转速nN 额定电压UN 额定电流IN 过载能力 m 额定效率 N 额定功率因数cos N等 鼠笼型异步电动机给出 起动转矩倍数 st和起动电流倍数ist 绕线式异步电动机给出 转子额定电压E2N 定子加额定电压时转子开路时的线电压 和转子额定电流I2N 定子加额定电压时转子电流 一 鼠笼型异步电动机固有机械特
4、性的计算与绘制 1 利用机械特性的简化实用表达式计算 1 求TmaxTmax mTN 2 求Sm将额定点 s sN 的条件代入 绘制曲线 利用机械特性的较准确的实用表达式计算 1 求Tmax 2 求Sm 额定点 s sN 起动点 s sst 1 st 求解得出 二 绕线式异步电动机固有机械特性的计算与绘制 1 利用机械特性的简化实用表达式计算 利用机械特性的较准确的实用表达式计算 利用额定点 s sN 第三节异步电动机人工机械特性及其计算 一 降低电源电压时的人工机械特性 Tmax U12Tst U12Sm与U1无关 对于恒负载转矩A点 A 点 故降压运行时 会引起转子 定子电流的增加 二 转子电路内串接对称电阻时的人工机械特性 特点 1 最大转矩不变 与r2 无关 2 转子电阻增加 临界转差率增大 3 转子电阻增加 起动转矩先增大后减小 4 同步转速n0不变 机械特性曲线 2 固有机械特性与人工机械特性的关系 1 临界转差率之比等于转子电阻之比 2 对应于同一转矩转差率之比等于转子电阻之比 说明速度降与转子总电阻成正比 3 人工机械特性的计算与绘制 1 绘制固有机械特性 2 利用任意
5、转矩T1得对应与固有机械特性的转差为Sar 求出Sar1 3 连续取点 连接曲线得到人工机械特性 三 定子串接对称电抗时的人工机械特性 特点 x1增大 1 同步转速n0不变 2 Sm Tmax Tst随串入电抗的增大而减小 机械特性斜率增大 过载能力下降 起动电流下降 可用于鼠笼型电机的降压起动 第四节鼠笼式异步电动机的起动方式 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 起动电流不能太大 起动转矩足够大 起动设备简单 经济 操作简便 普通工业用直流电动机不同 三相鼠笼型异步电机允许直接全压起动 第2篇三相异步电动机 从下述公式分析 起动时 远大于运行时的 转子漏抗很大 很低 尽管很大 但并不大 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 由上述两个原因使得起动转矩不大 起动时 转子感应电动势大 使转子电流大 根据磁动势平衡关系 定子电流必然增大 起动电流大的原因 起动电流可达额定电流的4 7倍 短时大电流冲击 笼型转子可承受 但对电源产生冲击 起动过频繁电机会过热 起动转矩小 会使起动时间拖长 负载重时可能不能起动
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