第十章 三相异步电动机的机械特性及各种运转状态

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1、本章主要研究三相异步电动机的机械特性及各种运转状态下的机械特性的计算。包括机械特性的三种表达式的建立；固有机械特性与人为机械特性的分析与绘制；三相异步电动机各种运转状态的物理概念、实用条件。异步电动机参数的工程计算方法；异步电动机调速与制动电阻的计算方法。10.3三相异步电动机的各种运转状态10.4根据异步电动机的技术数据计算其参数10.1三相异步电动机机械特性的三种表达式10.2三相异步电动机的固有机械特性与人为机械特性10.5绕线转子异步电动机调速及制动电阻的计算本章小结10.1三相异步电动机机械特性的三种表达式一、物理

2、表达式（10－1）定义：，它反映了在不同转速下，电动机所能提供的出力（转矩）情况。图10－1在图10－1上绘出（10－1）此式称为异步电动机的机械特性的第一种表达式，它反映了不同转速时T与磁通及转子电流的有功分量之间的关系。在物理上三个量之间的关系必须遵循左手定则。故称为物理表达式。二、参数表达式(10-5)带入上式机械特性曲线中的几个特殊点：起动状态点A：对应于转速（或），即起动转矩(或堵转转矩)；将（或）代入式（6-121）便可求出起动转矩为：(10-6)另外起动转矩也是电动机的一个重要参数：只有起动转矩大于负载转矩，电

3、动机才可起动。起动转矩倍数（10－7）定义:起动转矩与额定转矩的比值定义为起动转矩倍数，即：额定运行点B:同步运行点C：对应于（或）。由于无相对切割，该点的电磁转矩。临界运行点D：该点对应于最大电磁转矩，相应的转差率又称为临界转差率。可通过下式求得：式中，正号对应于电动机状态，负号对应于发电机状态（10-9）（10-10）（10-8）定义:将最大电磁转矩与额定转矩的比值定义为最大转矩倍数（或过载能力），用表示，即：若负载转矩大于电动机的最大转矩，电动机停机或无法起动，为保证电机不会因短暂过载而停机，电动机必须具有一定的过载能

4、力，用过载倍数KT表示：KT:一般电动机为1.8~3.0,冶金起重等电动机可达3.5此外，由图6.50还可以看出：三相异步电动机的机械特性曲线可分为两个区域：（1）稳定运行区域；（2）不稳定运行区域。在此区域内，，。此时，机械特性向下倾斜，无论是对于恒转矩负载还是对于风机、泵类负载，电力拖动系统可以稳定运行；稳定运行区域：不稳定运行区域：在此区域内，，。此时，对于恒转矩负载，系统将无法稳定运行；而对于风机、泵类负载，尽管系统可以稳定运行，但由于转速太低，转差率较大，转子铜耗较大，三相异步电动机将无法长期运行。三、实用表达式参

5、数表达式虽然对于理论分析很有用，但其中诸多参数不可查找。若忽略R1（10－11）异步电动机的机械特性可以看成为两部分组成，即当负载转矩小于额定转矩时，机械特性近似为直线，称为机械特性的直线部分。称为工作部分，当时，机械特性为一曲线，有时称为机械特性的曲线部分。有时也称为非工作部分，但其仅针对恒转矩负载或恒功率负载而言。物理表达式适于定性分析转矩T与磁通及转子电流的有功分量之间的关系。参数表达式可以用于分析各参数变化对电动机运行性能的影响。实用表达式最适于进行机械特性的工程计算。10.2三相异步电动机的固有机械特性与人为机械

6、特性一、固有机械特性固有机械特性是指异步电动机工作在额定电压及额定频率下，电动机按规定的接线方式，定子及转子中不外接电阻电容电抗时所获得的机械特性曲线三相异步电动机的机械特性如图10－3所示。电动机的几个特殊运行点：1）起动点A2）额定工作点B3）同步转速点H4）最大转矩点C和C’图10－3三相异步电动机的固有机械特性回馈制动时的过载能力比电动状态时的过载能力大。二、人为机械特性由机械特性的参数表达式1、降低电源电压转矩与电压的平方成正比。临界转差率与电源电压无关。机械特性如图10－4。三相异步电动机降低定子相电压时的人为机

7、械特性图10－4降低电网电压对电动机运行的影响：转速下降；使电动机电流大于额定定流，电动机不能长期连续运行。否则温升最终超过允许值，使电动机寿命缩短，甚至烧毁。2、转子电路串联对称电阻（适于绕线式电动机）机械特性参见下页图10－5。思考：转子串电阻对电机的影响有哪些？转子电路内串联对称电阻时的人为机械特性图10－5。3、定子电路串联对称电抗定子电路内串联对称电抗时的人为机械特性定子电路串联对称电抗一般用于笼型异步电动机的降压起动，以限制电动机的起动电流。定子电路内串联对称电阻时的人为机械特性4、定子电路串联对称电阻与串联对称

8、电抗时相同，定子串联对称电阻一般也用于笼型异步电动机的减压起动。转子电路接入并联阻抗时的电路图和人为机械特性5、转子电路接入并联阻抗由于转子电路参数可变，如果参数配合恰当，电动机在整个加速过程中产生几乎恒定的转矩，在右图上绘出了这样的人为机械特性。特点：在转子频率较高时，电阻值比电抗值小，