[工学]异步电动机机械特性 起动

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1、第十章三相异步电动机的机械特性及各种运行状态本次课程内容和教学要求内容：三相异步电动机固有和人为机械特性。要求：掌握机械特性各种表达式和适用场合。第一节三相异步电动机机械特性的三种表达式三相异步电动机的机械特性是指在电动机定子电压、频率以及绕组参数一定的条件下，电动机电磁转矩与转速或电磁转矩与转差率的关系，即n=ƒ(T)或T=ƒ(s)。机械特性可用函数表示，也可用曲线表示，用函数表示时，有三种表达式：物理表达式、参数表达式和实用表达式。一、机械特性物理表达式电磁转矩为：物理表达式反映了不同转速时电磁转矩T与主磁通Φm以及转子电流有功分量I2ˊcosφ2之间的关系，此表达式一般用来定

2、性分析在不同运行状态下转矩的大小和性质。说明：为异步机的转矩系数；为转子电流折算值；为转子功率因数。二、参数表达式由物理表达式、功率关系、简化等值电路可推出参数表达式：参数表达式说明，异步电动机的电磁转矩T与定子每相电压UΦ平方成正比，若电源电压波动大，会对转矩造成很大影响。在电压、频率及绕组参数一定的条件下，电磁转矩T与转速n之间的关系可用曲线表示。机械特性曲线：TNTstTmaxTsnsNsms=1nsnN0s=0①最大转矩Tm最大转矩：两式中“+”为电动状态（特性在第Ⅰ象限）；“-”为制动状态（特性在第Ⅱ象限）。最大转矩对应的临界转差率为：最大转矩近似表达式：通常情况下，可忽略

3、R1，则有：最大转矩与额定转矩的比值称为过载倍数，其值大小反映电动机过载能力，用KT表示，即：一般异步电动机过载倍数KT=1.8～3.0，特殊三相异步电动机KT可达3.5。②起动转矩Tst起动瞬间n=0或s=1时，电动机相当于堵转，这一时刻的电磁转矩称为起动转矩或堵转转矩，用Tst表示，则有：起动转矩与额定转矩的比值称为起动转矩倍数或堵转转矩倍数，用Kst表示，则有：一般普通异步电动机起动转矩倍数为0.8～1.2TN，可看出只有Kst﹥1的笼型异步电动机才能启动。三、实用表达式由于在产品手册中查不到电动机内部参数，因此可用实用表达式求的电动机特性。过载能力倍数：，Tmax及sm可由

4、产品手册查的。由于s/sm«sm/s，工程上经常简化为使用。第二节三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性一、固有机械特性异步电动机的固有机械特性是指U1=U1N，ƒ1=ƒ1N，定子三相绕组按规定方式连接，定子和转子电路中不外接任何元件时测得的机械特性n=ƒ（T）或T=ƒ（s）曲线。对于同一台异步电动机有正转（曲线1）和反转（曲线2）两条固有机械特性。特性上的各特殊点：(1)同步转速点A：在该点：n=ns，s=0，T=0，E2s=0，I2=0，I1=I0，电动机处于空载状态。(2)额定运行点B：在该点处：n=nN，T=TN，I1=I1N，I2=I2N，P2=PN，电动机处于额定运

5、行状态。(3)临界点C：在该点处：s=sm，T=Tm，对应的电磁转矩是电动机所能提供的最大转矩。(4)起动点D：在该点处：n=0，s=1，T=Tst，I=Ist。nNsmTsnns0TNTstTmaxDCBA二、人为机械特性异步电动机的人为机械特性是指人为改变电动机的电气参数而得到的机械特性。由参数表达式可知，改变定子相电压UΦ、定子频率f1、极对数p、定子回路电阻R1和电抗X1、转子回路电阻R2和电抗X2，都可得到不同的人为机械特性。1.降低定子电压UΦ在参数表达式中，保持其它参数不变，只改变定子电压UΦ的大小，可得改变定子电压的人为机械特性。降电压人为机械特性曲线：可看出Tm∝U

6、12；Tst∝U12；而ns和sm与电压无关。分析：定子电压UΦ下降后，电动机的起动转矩和最大转矩都明显降低，电动机转速n下降，转差率s增大，转子阻抗角增大，则转子功率因数下降。snsm0TzUNTstTmaxTns0.8UN0.64Tst0.64Tmax2.转子电路串联对称电阻由公式可知：sm∝R2；一开始Tst∝R2；而ns和Tm与R2无关。Tst2Tst1TstTmaxTR2+RΩ3sm2R2+RΩ2sm1R2+RΩ101nsnSsmR2分析:当转子电阻R2增大时，同步转速ns和临界转矩Tm不变，但临界转差率sm变大，起动转矩Tst随转子电阻R2增大而增大，直至Tst=Tm。当

7、转子电阻R2再增大时，起动转矩Tst反而减小。转子串入对称三相电阻的方法应用于绕线式异步电动机的起动和调速。3.定子电路串联对称电抗如果定子回路串入对称的电抗，同步转速ns仍不变，但最大转矩Tm、临界转差率sm、起动转矩Tst也都变小。这种方法可实际应用于鼠笼式异步电动机的起动，以限制起动电流。Tns0TmaxsmnsTm’xstsm’4.定子回路串联对称电阻当定子电阻Rf增大时，同步转速ns不变，但临界转矩Tm、临界转差率sm、起动转矩Tst都变小。0T