电机及拖动基础 教学课件 作者 汤天浩 第11章－交流电动机的电力拖动.ppt

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1、第11章交流电动机的电力拖动电机及拖动基础11.1异步电动机的机械特性11.2异步电动机的起动11.3异步电动机的调速11.4异步电动机的制动11.5同步电动机的电力拖动*1引言本章以异步电动机为重点讨论交流电力拖动系统的起动、调速和制动的原理、方法及性能。第1节主要介绍异步电动机的机械特性；第2节主要介绍异步电动机的起动性能和起动方法；第3节介绍异步电动机的调速原理；第4节介绍异步电动机的制动方法和特性；第5节介绍同步电动机的起动和调速等问题。第11章交流电动机的电力拖动211.1异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性是指在定子电压、频率和参数固定的条件下，电磁转矩T

2、e与转速n（或转差率s）之间的函数关系。11.1.1机械特性的三种表达式1.物理表达式在第9章我们已导出异步电动机的电磁转矩公式（11-1）第11章交流电动机的电力拖动3这样，由上式可间接得到异步电动机的机械特性关系。虽然不能直接得到异步电动机的机械特性关系，但因其在形式上与直流电动机的转矩方程相似，物理概念清楚，因此被称为机械特性的物理表达式。第11章交流电动机的电力拖动42.参数表达式根据异步电动机电磁转矩与电磁功率的关系，可以写出电磁转矩与转子电流的关系（11-4）在上式中，固定Us、f1及阻抗等参数，电磁转矩只是转差率的函数，也就是异步电动机的机械特性关系。这里，电磁

3、转矩方程是以异步电动机参数的形式表示的，便于根据电动机参数进行计算，因此称为机械特性的参数表达式。由便可画出Te-s曲线。第11章交流电动机的电力拖动53.实用表达式实际应用时，三相异步电动机的参数不易得到，所以参数表达式使用不便。若能利用异步电机产品目录中给出的数据，找出异步电动机的机械特性公式，即便是比较粗糙，但也很有实用价值，这就是实用公式。(1)最大电磁转矩的确定在参数表达式（11-4）中令，可得到最大电磁转矩（11-5）最大转矩对应的转差率称为临界转差率，用sm表示为（11-6）第11章交流电动机的电力拖动6式中“+”号适用于电动机状态；“-”号适用于发电机状态。一

4、般情况下，的值不超过值的5%，可以忽略Rs的影响。这样（11-7）也就是说，异步发电机状态和电动机状态的最大电磁转矩的绝对值可近似认为相等，临界转差率也近似认为相等，机械特性具有对称性。上两式说明：最大电磁转矩与电压的平方成正比，与漏电抗成反比；临界转差率与转子电阻成正比，与电压大小无关。第11章交流电动机的电力拖动7最大电磁转矩与额定电磁转矩的比值即最大转矩倍数，又称为过载能力，用表示为（11-8）(2)实用表达式的推导用式（11-4）去除以式（11-5）得因为第11章交流电动机的电力拖动8其中当定子电阻的范围为，q的范围为。若定子电阻满足，就有。所以只要满足定子电阻很小

5、的条件上式可简化为（11-9）这就是三相异步电动机机械特性的实用公式。第11章交流电动机的电力拖动9(3)实用公式的使用从实用公式可知，必须在知道最大转矩Tem和临界转差率sm的基础上才能进行计算。额定输出转矩T2N可以通过额定功率PN和额定转速nN计算，在实际应用中，忽略空载转矩，近似认为TN=T2N。另外，过载能力可以从产品目录中查到，这样。将额定工作点的sN和TN代入式（11-9），得（11-10）（11-11）第11章交流电动机的电力拖动10这样在实用表达式中，在按产品目录求出Tem与sm后，只剩下Te与s两个未知数了。如欲绘制异步电动机的机械特性，只要给定一系列的s

6、值，按实用表达式求出相应的Te值即可绘制出机械特性曲线。当电动机在额定负载以下运行时，转差率s很小，，实用表达式可进一步近似写为（11-12）由此可见，当时，Te与s成正比，机械特性是一条直线。上式称为机械特性的近似计算公式，应用这个公式时，sm可按下式计算（11-13）第11章交流电动机的电力拖动11对于异步电动机机械特性的3种表达式，其应用场合各有不同。一般物理表达式适用于定性地分析Te与及间的关系；参数表达式多用于分析各参数变化对电动机运行性能的影响；实用表达式最适用于进行机械特性的工程计算。11.1.2固有机械特性1.固有机械特性曲线三相异步电动机在电压、频率均为额定

7、值不变时，在定转子回路中不串入任何电路元件条件下的机械特性称为固有机械特性。其T-s曲线（也即T-n曲线）见图11-1所示。其中曲线1为电源正相序时的机械特性曲线，此时异步电动机处于正向电动运行状态；曲线2为电源负相序时的机械特性曲线，此时异步电动机处于反向电动运行状态。第11章交流电动机的电力拖动12异步电机的机械特性可视为由两部分组成，即当时，机械特性近似为直线，称为机械特性的直线部分，又可称为工作部分，因为电动机不论带何种性质的负载均能稳定运行；当时，机械特性为一曲线，称为机械特性的曲线部分，有时