相异步电动机的电力拖动

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1、第五章三相异步电动机的电力拖动电气工程系胡幸鸣前一章分析异步电动机的基本电磁关系，是与电磁关系相似的变压器对比，运用基本方程式、等效电路和相量图的三大分析方法。第五章三相异步电动机的电力拖动本章将分析由异步电动机和生产机械组成的电力拖动系统的运行性能，即异步电动机拖动生产机械作起动、制动和调速等各种状态运转时的性能。而在分析异步电动机的电力拖动时，是与直流电动机对比，运用机械特性和基本方程对起动、制动和调速分析其原理和进行相关计算，得出各种运行状态时的不同的性能特点第一节三相异步电动机的电磁转矩表达式描述

2、电力拖动系统各种运行状态的有效工具是机械特性。而异步电动机的机械特性是由电磁转矩和转差率的关系特性演化而来的。因此首先研究与之相关的异步电动机的各种电磁转矩表达式。一、电磁转矩的物理表达式由相关公式可推得：异步电动机的电磁转矩T与主磁通、转子电流的有功分量成正比，与主磁通成正比，物理意义非常明确，所以称为电磁转矩的物理表达式。它常用来定性分析三相异步电动机的运行问题。转矩常数例5-1为何在农村用电高峰期间，作为动力设备的三相异步电动机易烧毁？解电动机的烧毁是指绕组过电流严重，绕组的绝缘因过热损坏，造成绕组

3、短路等故障。由于用电高峰期间，水泵、打稻机等农用机械用量大，用电量增加很多，电网线路电流增大大，线路压降增大，使电源电压下降较多，这样影响到农用电动机，使其主磁通大为下降，在同样的负载转矩下，由电磁转矩的物理表达式可知转子电流大为增加，尽管主磁通下降，空载电流会下降，但它下降的程度远为转子电流增加的程度大，根据磁通势平衡方程式，定子电流也将大为增加，长期超过额定值就会发生“烧机”现象。二、电磁转矩的参数表达式由相关公式可推得：上式反映了三相异步电动机的电磁转矩T与电源相电压U1、频率f1、电动机的的参数(

4、r1、r’2、X1、X’2、p及m1)以及转差率s之间的关系，称为参数表达式。当U1、f1及电动机的参数不变时，电磁转矩T仅与转差率s有关，对应于不同s的值，有不同的T值，将这些数据绘成曲线，就是T=f(s)曲线，也称T-s曲线。三相异步电动机的T-s曲线(1)电动状态(0

5、T-s曲线(2)发电状态(s<0)(3)制动状态(s>1)转子受外力拖动，n↑→n>n1→s<0，T<0，T为制动转矩曲线与电动状态关于原点对称当n1与n转向相反时，s>1磁场反向转子反向对应的T-s曲线是电动状态T-s曲线的延伸产生的T与n转向相反，起制动作用，此时电机处于制动状态例5-2一台三相Y联结的绕线转子异步电动机，其UN=380V，fN=50Hz，nN=950r/min参数r1=r’2=1.4，X1=3.12，X’2=4.25，不计T0，试求：1)额定转矩TN；2)临界转差率、最大转矩及

6、过载能力；3)欲使起动时产生最大转矩，在转子回路所串电阻值(折算到定子侧)。解由nN=950r/min，则对应的n1=1000r/min1)额定转矩略T0，以sN=0.05代入参数表达式，得额定负载时的电磁转矩T=TN2)临界转差率、最大转矩及过载能力临界转差率最大转矩过载能力3)欲使起动时产生最大转矩，在转子回路所串电阻值（折算到定子侧)据题意得三、电磁转矩的实用表达式在实际中用参数表达计算T，需电动机的内部参数，比较麻烦。因此推导出电磁转矩的实用表达式为电机手册和产品目录中的PN、nN、m等值来计算

7、以上三种异步电动机的电磁转矩表达式，应用场合有所不相同。一般物理表达式适用于定性分析T与1及I’2cos2间的关系；参数表达式可分析参数的变化对电动机运行性能的影响；实用表达式适用于工程计算。Tmax=mTN=9.55mPN/nN式中实际使用时，先根据巳知数据计算出Tmax和sm，再把它们代入实用表达式，取不同的s值即可得到不同的T值了。第二节三相异步电动机的机械特性我们常用机械特性n=f(T)曲线来分析拖动系统中电动机的电力拖动问题，它与T-s曲线的变换关系如下：T-s曲线变换为n-T曲线一、固

8、有机械特性指三相异步电动机工作在UN和fN下，由电动机本身固有的参数所决定的机械特性。在正常工作情况下,与直流他励电动机一样固有机械特性是硬特性。最大转矩点起动点同步点第二节三相异步电动机的机械特性二、人为机械特性在分析电动机拖动系统的运行时，常利用人为机械来进行分析。由机械特性的参数表达式可知，人为地改变异步电动机的任何一个参数(U1、f1、p、定子回路电阻或电抗、转子回路电阻或电抗等)，都可以得到各不相同的机械特性。这些机