电机与拖动异步电机的电力拖动.ppt

LFChun 制作 大连理工大学电气工程系第 4 章 异步电机的电力拖动4.1 三相异步电动机的机械特性 4.2 电力拖动系统的稳定运行 4.3 三相异步电动机的起动 4.4 三相异步电动机的调速 4.5 三相异步电动机的制动 第第 4 4 章章 异步电机的电力拖动异步电机的电力拖动4.1 三相异步电动机的机械特性 4.2 电力拖动系统的稳定运行 4.3 三相异步电动机的起动 4.4 三相异步电动机的调速 4.5 三相异步电动机的制动 电机与拖动返回主页大连理工大学电气工程系4.1 三相异步电动机的机械特性一、电磁转矩公式 1. 电磁转矩的物理公式 Pe = m2 E2 I2 cos2 E2 = 4.44 f1 kw2N2Φm T = Pe Ω060Pe 2n0= T = CTΦm I2 cos2※ 转矩常数: p Pe 2 f1 = 4.44 pm2kw2N2 2CT = 第 4 章 异步电动机的电力拖动大连理工大学电气工程系m2 p 2 f1= E2sE2√R22＋(sX2)2 R2√R22＋(sX2)2 2. 电磁转矩的参数公式 p Pe 2 f1T = m2 p 2 f1= E2 I2 cos2 m2 p 2 f1=sR2E22R22＋(sX2)2 (4.44 f1kw2 N2Φm)2 m2 p 2 f1=sR2R22＋(sX2)2 4.44 f1kw2N2 m2 p 2 f1=sR2R22＋(sX2)2 ()U14.44 f1kw1N1 24.1 三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系( )2m2 2=spR2 U12f1 ［R22＋(sX2)2］ kw2N2 kw1N1令 ( )2m2 2KT =kw2N2 kw1N1T = KTspR2 U12f1［R22＋(sX2)2］ 4.1 三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系3. 电磁转矩的实用公式 由= 0， 得 dT ds最大（临界）转矩 TM = KTpU12 2f1X2临界转差率 R2 X2sM =由此可见： ① T (TM) ∝U12 ， sM 与 U1 无关。

② sM∝R2 ，TM 与 R2 无关额定电磁转矩 最大转矩倍数 TM TNMT =4.1 三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系若忽略 T0，则60 2TN =PN nNT = +2TM sM ss sM整理上面各式，得［ ］= ± －1 ssM TM T( )2TM T4.1 三相异步电动机的机械特性解上述方程，可得 |s | |sM| 时取负号大连理工大学电气工程系当 T=TN 时，则 = s sM4.1 三相异步电动机的机械特性(MT ± MT2－1 )大连理工大学电气工程系【例 4.1.1 】 Y132M－4 型三相异步电动机带某 负载运行，转速 n = 1 455 r/min，试问该电动机的负载 转矩 TL 是多少？若负载转矩 TL = 45 N·m，则电动机的 转速 n 是多少？由电工手册查到该电机的 PN = 7.5 kW，n0 = 1 500 r/min，nN = 1 440 r/min，MT = 2.2。

由此求得 n0－n n0s == = 0.03 1 500－1455 1 500n0－nN n0sN == = 0.04 1 500－1440 1 5004.1 三相异步电动机的机械特性解： 大连理工大学电气工程系sM = sN (MT＋ MT2－1 ) = 0.04 ( 2.2 ＋ 2.22－1 ) = 0.166 60 2TN =PN nN60 2= × N·m = 49.76 N·m 7 500 1 440 TM = MT TN= 2.2×49.76 N·m = 109.47 N·m 4.1 三相异步电动机的机械特性忽略 T0，则 TL = T2 sM s= T = ＋ 2TM s sM = N·m = 38.32 N·m +2 ×109.47 0.03 0.166 0.166 0.03 大连理工大学电气工程系当 TL = T2 = T = 45 N·m 时 = 0.166× － －1 ( )2109.47 45109.47 454.1 三相异步电动机的机械特性= 0.036 n = ( 1－s ) n0= ( 1－0.036 )×1 500 r/min = 1 446 r/minTM Ts = sM － －1 TM T( )2大连理工大学电气工程系OTs二、固有特性当 U1 、f1、R2、X2 = 常数时：T = f (s ) —— 转矩特性n = f (T ) —— 机械特性当 U1L = U1N 、f1 = fN，且绕线型转子中不外 串电阻或电抗时的特性称为固有特性。

1n0TnOMS NNMS4.1 三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系额定状态是指各个物理量都等于额定值的状态 N点： n = nN ， s = sN ，T = TN ，P2 = PN额定状态说明了电动机长期运行的能力TL≤TN，P2 ≤ PN，I1 ≤ IN1. 额定状态（N点） nNTNn0TnONsN = 0.01 ~ 0.09 很小，T 增加时，n 下降很少 —— 硬特性工作段4.1 三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系临界转速 2. 临界状态（M 点）n0nTOM对应 s = sM，T = TM 的状态nMTM临界状态明了电动机的短时过载能力过载倍数αMT =TM TNY 系列三相异步电动机 MT = 2 ~ 2.24.1 三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系3. 堵转状态（ S 点）对应 s = 1，n = 0 的状态—— 又称为起动状态堵转状态说明了电动机直接 起动的能力起动条件(1)TS > (1.1 ~1.2)TL2)IS＜允许值 起动转矩倍数n0TnOS TSST = TS TN起动电流倍数 SC = IS INY 系列三相异步电动机 ST = 1.6 ~ 2.2 SC = 5.5 ~ 7.04.1 三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系【例 4.1.2 】 一台Y225M－2 型三相异步电 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 Is 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= 2.01) 电动机的额定转矩 60 2TN =PN nN60 2×3.14= N·m = 145 N·m45×103 2 970 由于 TN＜TL ，故不能带此负载长期运行4.1 三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系(2) 电动机的最大转矩TM = MT TN = 2.2×145 N·m = 319 N·m 由于 TM＞TL ，故可以带此负载短时运行 (3) 电动机的起动转矩 TST = STTN = 2.0×145 N·m = 290 N·m 由于 TST＞TL ，且超过 1.1 倍 TL ，故可以带此负 载直接起动4.1 三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系U1'＞U1“三、人为特性 1. 降低定子电压时的人为特性sMTsOU1'U1“U1'＞U1“sMnTOU1'U1“SM 与U1无关 T 正比于 U124.1 三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系2. 增加转子电阻时的人为特性 sM 正比于 R2 ， TM 与 R2 无关。

4.1 三相异步电动机的机械特性TMTsOR2' 1.1TL，所以所选 m 和β 合适 (4) 求出转子每相绕组电阻 R2 = = 2.2 266.320.043 3×580 3n0－ nN n0sN = 1 500－ 1 435 1 500= = 0.043 3 β = TNsNT1 m4.3 三相异步电动机的起动 R2 =sN U2N3 I2N=  = 0.084 4  0.043 3×290 1.732×86大连理工大学电气工程系4.3 三相异步电动机的起动 (5) 求出各级起动电阻 RST1 = (β－1)R2 = (2.2－1) ×0.084 4 =0.1  RST2 = (β2－ β)R2= (2.22－2.2) ×0.084 4 =0.22  RST3 = (β3－ β2)R2 = (2.23－ 2.22) ×0.084 4 =0.49  大连理工大学电气工程系频敏变阻器频率高：损耗大，电阻大。

频率低：损耗小，电阻小转子电路起动时f2 高，电阻大， TST' 大， IST' 小转子电路正常运行时 f2 低，电阻小，自动切除变阻器※五、绕线型异步电动机转子电路串联频敏变阻器起动 频敏变阻器 4.3 三相异步电动机的起动 大连理工大学电气工程系※六、改善起动性能的三相笼型异步电动机1. 深槽型异步电动机槽深 h 与槽宽 b 之比为：h / b = 8 ~ 12漏电抗小↑漏电抗大增大↑电流密度起动时，f2 高，漏电抗大，电流的集肤效应使导条的等效面积减小，即 R2 ，使 TST 运行时， f2 很低，漏电抗很小，集肤效 应消失，R2→  4.3 三相异步电动机的起动 大连理工大学电气工程系2.双笼型异步电动机电阻大 漏抗小电阻小 漏抗大上笼 （外笼）下笼 （内笼）起动时， f2 高，漏抗大，起主要作用，I2 主要集中在外笼，外笼 R2 大→ TST 大外笼 —— 起动笼运行时， f2 很低 ，漏抗很小，R2 起主要作用，I2 主要集中在内笼内笼 —— 工作笼4.3 三相异步电动机的起动 大连理工大学电气工程系4.4 三相异步电动机的调速1. 改变磁极对数 p 2. 改变转差率 s 3. 改变电源频率 f1(变频调速)调速方法：n = (1－ s) n0 = (1－ s)60 f1p—— 有级调速。

无级调速第 4 章 异步电动机的电力拖动大连理工大学电气工程系一、电动机的调速指标1. 调速范围2. 调速方向3. 调速的平滑性 —— 平滑系数4. 调速的稳定性 —— 静差率D、δ、 nN 的关系(nN = nmax)D =nmaxnminσ = nini－1 δ= ×100% n0－n n0 TnOn01n02△nN△nND =nNδnN (1－δ) 4.4 三相异步电动机的调速 大连理工大学电气工程系例如：nN = 1 430 r/min，△nN = 115 r/min ，要求δ≤30%、则 D = 5。