电机学精品课件--异步电机的电力拖动

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电机与拖动

第 4 章 异步电机的电力拖动4.1 三相异步电动机的机械特性 4.2 电力拖动系统的稳定运行 4.3 三相异步电动机的起动 4.4 三相异步电动机的调速 4.5 三相异步电动机的制动2012-3-5

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第 4 章 异步电动机的电力拖动

4.1 三相异步电动机的机械特性一、电磁转矩公式1. 电磁转矩的物理公式 Pe = m2 E2 I2 cos 2 E2 = 4.44 f1 kw2N2Φm Pe 60Pe p Pe T = = 2πn = 2π f π 0 π 1 0 T = CTΦm I2 cos 2 4.44 pm2kw2N2 转矩常数: ※ 转矩常数 CT = 2π π2 2012-3-5 大连理工大学电气工程系

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4.1 三相异步电动机的机械特性

2. 电磁转矩的参数公式 m2 p p Pe T = 2π f = 2π f E2 I2 cos 2 π 1 π 1 sE2 R2 m2 p = 2π f E2 π 1 √R22+(sX2)2 √R22+(sX2)2 sR2E22 m2 p = 2π f π 1 R22+(sX2)2 sR2 m2 p (4.44 f1kw2 N2Φm)2 = 2π f π 1 R22+(sX2)2 U1 sR2 m2 p 2 = 2π f 2 2 (4.44 f1kw2N2 4.44 f k N ) π 1 R2 +(sX2) 1 w1 13 2012-3-5 大连理工大学电气工程系

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4.1 三相异步电动机的机械特性

spR2 U12 m2 kw2N2 2 = 2π ( k N ) π w1 1 f1 [R22+(sX2)2] 令 m2 kw2N2 2 KT = 2π ( k N ) π w1 1 spR2 U12 T = KT f1[R22+(sX2)2]

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4.1 三相异步电动机的机械特性

3. 电磁转矩的实用公式 dT 由 = 0, 得 ， ds 临界转差率 由此可见： 由此可见： R2 sM = X ① T (TM) ∝U12 , 2 sM 与 U1 无关。 无关。 最大(临界) 最大(临界)转矩 ② sM∝R2 , pU12 TM = KT 2f1X2 TM 与 R2 无关。 无关。 最大转矩倍数 TM 额定电磁转矩 αMT = T N5 2012-3-5 大连理工大学电气工程系

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4.1 三相异步电动机的机械特性

60 PN TN = 2π nN π 整理上面各式， 整理上面各式，得 2TM T= s sM sM + s 解上述方程， 解上述方程，可得 s TM ± sM = T TM 2 ( T ) -1

若忽略 T0,则

[

]

|s | < |sM| 时取负号 |s | > |sM| 时取负号。 时取负号, 时取负号。6 2012-3-5 大连理工大学电气工程系

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4.1 三相异步电动机的机械特性

当 T=TN 时，则 s = (αMT ± αMT2-1 ) sM

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4.1 三相异步电动机的机械特性

【例 4.1.1 】 Y132M-4 型三相异步电动机带某 例 -负载运行， 负载运行，转速 n = 1 455 r/min,试问该电动机的负载 ， 是多少？ 转矩 TL 是多少？若负载转矩 TL = 45 N·m,则电动机的 ， 是多少？ 转速 n 是多少？

, 解：由电工手册查到该电机的 PN = 7.5 kW, n0 = 1 500 r/min,nN = 1 440 r/min,αMT = 2.2。 , , 。 由此求得 n 0- n 1 500-1455 = = 0.03 s= n 1 500 0 n 0- n N 1 500-1440 = = 0.04 sN = n 1 500 08 2012-3-5 大连理工大学电气工程系

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4.1 三相异步电动机的机械特性

sM = sN (αMT+ αMT2-1 ) = 0.04 ( 2.2 + 2.22-1 ) = 0.166 60 60 PN 7 500 TN = = 2π × N·m = 49.76 N·m π 1 440 2π nN π TM = αMT

TN = 2.2×49.76 N·m = 109.47 N·m × 忽略 T0,则 2TM TL = T2 = T = s sM sM + s 2 ×109.47 = N·m = 38.32 N·m 0.03 0.166 + 0.166 0.039 2012-3-5 大连理工大学电气工程系

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4.1 三相异步电动机的机械特性

当 TL = T2 = T = 45 N·m 时 TM TM 2 s = sM - ( T ) -1 T 109.47 109.47 2 = 0.166× × - ( ) -1 45 45 = 0.036 n = ( 1-s ) n0 - = ( 1-0.036 )×1 500 r/min - × = 1 446 r/min

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4.1 三相异步电动机的机械特性

二、固有特性常数时： 当 U1 、f1、R2、X2 = 常数时： T = f (s ) —— 转矩特性 n = f (T ) —— 机械特性 当 U1L = U1N 、f1 = fN,且绕线型转子中不外 串电阻或电抗时的特性称为固有特性 固有特性。 串电阻或电抗时的特性称为固有特性。T M n

n0S N O11

N M S

1

s

O

T大连理工大学电气工程系

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4.1 三相异步电动机的机械特性

1. 额定状态(N点) 额定状态( 点n n0 额定状态是指各个物理 nN 量都等于额定值的状态。 量都等于额定值的状态。 N点： n = nN , s = sN , 点 T = TN ,P2 = PN。 O 额定状态说明了电动机 额定状态说明了电动机 长期运行的能力 TL≤TN,P2 ≤ PN,I1 ≤ IN。

工作段 N

TN

T

sN = 0.01 ~ 0.09 很小， 很小， T 增加时，n 下降很少 —— 硬特性。 增加时， 硬特性。12 2012-3-5 大连理工大学电气工程系

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4.1 三相异步电动机的机械特性

2. 临界状态(M 点) 临界状态( 的状态。 对应 s = sM,T = TM 的状态。 临界状态明了电动机的 n0 短时过载能力。 短时过载能力。 nM 过载倍数 TM αMT = TN O Y 系列三相异步电动机 αMT = 2 ~ 2.2

临界转速n

M

TM T

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4.1 三相异步电动机的机械特性

3. 堵转状态( S 点) 堵转状态( 的状态。 对应 s = 1,n = 0 的状态。 , —— 又称为起动状态。 又称为起动状态。 堵转状态说明了电动机直接 堵转状态说明了电动机直接 起动的能力。 起动的能力。 起动条件 (1)TS > (1.1 ~1.2)TL。 (2)IS<允许值。 允许值。 TS αST = T N 起动转矩倍数 IS 起动电流倍数 αSC = I N14 2012-3-5

n n0

O

S TS

T

Y 系列三相 异步电动机 αST = 1.6 ~ 2.2 αSC = 5.5 ~ 7.0大连理工大学电气工程系

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4.1 三相异步电动机的机械特性

【例 4.1.2 】 一台 例 一台Y225M-2 型三相异步电 - 动机， 动机，若 TL = 200 N·m,试问能否带此负载： ,试问能否带此负载： (1) 长期运行；(2) 短时运行； 长期运行 运行； 短时运行 运行； (3) 直接起动(设 Is 在允许范围内)。 直接起动( 在允许范围内) 解：查电工手册得知该电机的 PN = 45 kW, , nN = 2 970 r/min,αMT = 2.2, αST= 2.0。 , , 。 (1) 电动机的额定转矩 60 PN 60 45×103 × TN = = N·m = 145 N·m 2π nN 2×3.14 2 970 π × 故不能带

此负载长期运行。 长期运行 由于 TN<TL ,故不能带此负载长期运行。

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