船舶电力拖动Ⅰ 电机及拖动 教学课件 作者 宋谦 第五章 三相异步电动机的电力拖动.doc

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1、第五章三相异步电动机的电力拖动本章将分析由三相异步电动机和生产机械组成的电力拖动系统的运行性能，重点介绍三相异步电动机的机械特性及起动、制动和调速等各种运行状态。第一节三相异步电动机的电磁转矩电磁转矩对三相异步电动机的拖动性能起着极其重要的作用，直接影响着电动机的起动、调速、制动等性能。其常用表达式有以下三种形式。一、电磁转矩的物理表达式异步电动机的电磁转矩是由转子电流与主磁通相互作用产生的。它的大小和电磁场传递的电磁功率成正比，即与磁通及转子电流的有功分量的乘积成正比。电磁转矩的物理表达式Tem（5－1）式中T

2、em——电磁转矩(N·m)：——每极磁通(Wb)；——转子每相电流的折算值(A)：——转矩常数，。——转子电路的功率因数该式虽然不显含转差率s，但式中的、、都是s的函数。上述电磁转矩表达式很简洁，物理概念清晰，虽然可用于定性分析异步电动机电磁转矩Tem与和之间的关系，但没有直接反映出电磁转矩与电动机参数之间的关系，更没有明显的表示电磁转矩与转速之间的关系。因此，分析何计算异步电动机的机械特性时，一般不采用物理表达式。二、电磁转矩的参数表达式电磁转矩Tem还可用下式表示：Tem其中，，式中——极对数；——电磁功率(

3、kW)。根据简化等效电路，得电磁转矩的参数表达式Tem（5—2）∝或∝由式(5－2)可见，当外施电压U1不变，频率不变，电机参数、、x1、x`2为常值时，电磁转矩Tem是转差率s的函数。(既Tem∝s)因式(5－2)为一个二次方程，当s为某一个值时，电磁转矩有一最大值。令，即可求得产生最大电磁转矩时的临界转筹率sm，即（5—3）∝将式(5－3)代入式(5—2)，求得对应sm的最大电磁转矩，即（5—4）∝或∝由式(5－3)和式(5—4)可见：（1）当电源的频率及电机的参数不变时，最大转矩与电压的平方成正比。（2）最

4、大转矩和临界转差率都与定子电阻及定、转子漏抗、有关。（3）最大转矩与转子回路中的电阻无关，而临界转差率则与成正比，调节转子回路的电阻，可使最大转矩在任意s时出现。转矩的参数表达式常用来分析电动机的电压、频率以及结构参数对电机机械特性的影响。三、电磁转矩的实用表达式(一)、实用表达式在工程计算上，由于得到电动机的绕组参数不易，固参数表达式比较繁琐。为了使用方便，希望通过电动机产品目录或手册中所给的一些技术数据求得机械特性，需导出电磁转矩的实用表达式。经过一系列化简得到（5—5）上式即为电磁转矩实用表达式，式中的最大

5、转矩可以用电动机的额定转矩乘以电动机的过载倍数表示，可以从电机产品目录中查到。即已知和sm，应用该式可方便地作出异步电动机的转矩T－转差率S曲线。（二）计算实用表达式1．U1变，f1、r2不变时Tmax∝U12S大写还是小写？S代表转差率—全部用大写m、n1不变2．r2变，f1、U1不变时Sm∝r2Tmax、n1不变3．f1变，U1/f1、r2不变时Tmax∝（U1/f1）2Sm∝1/f1n1∝f14．在同一直线段内Tem∝sTem/Tmax=2s/s大写还是小写？多处，改m（5-6）第二节三相异步电动机的机械特

6、性图5－1异步电动机固有机械特性曲线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=f(Tem)，因为异步电动机的转速与转差率s之间存在一定的关系，异步电动机的机械特性往往多用Tem=(s)的形式表示，称Tem－s曲线。当电压与频率不变时，式(5－2)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。一、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，Tem与s的关系，即Tem=(s)曲线。当U=UN，=时，固有机械特性曲线如图5—1所

7、示。曲线形状分析如下：（1）AB段。因s较大，Tem近似为双曲线，随s的减小，Tem反而增大。（2）BO段。因s很小，Tem近似为直线，随s的减小，Tem亦减小。曲线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Ts(又称堵转转矩)。此时，n=0，s=1，Tem=Ts，只有当起动转矩Ts大于负载转矩TL时，电动机才能起动。通常起动转矩与额定电磁转矩的比值称为电机的起动转矩倍数，用KT表示，KT=Ts／TN。它表示起动转矩的大小，是异步电动机的一项重要指标，

8、对于一般的笼型电动机，起动转矩倍数KT约为0．8～1．8。(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矩Tm。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