感應(yīng)電機(jī)的機(jī)械特性和運(yùn)行特性(與“特性”有關(guān)文檔共48張)

感應(yīng)電機(jī)的特性分析掌握感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性了解感應(yīng)電機(jī)的工作特性24.3舉例1第1頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指在電動(dòng)機(jī)定子電壓、頻率以及繞組參數(shù)一定的條件下，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率的關(guān)系，即n=?(T)或s=?(T)。機(jī)械特性可用函數(shù)表示，也可用曲線表示，用函數(shù)表示時(shí)，有三種表達(dá)式：物理表達(dá)式、參數(shù)表達(dá)式和實(shí)用表達(dá)式。2第2頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性（1）物理表達(dá)式電磁轉(zhuǎn)矩為：3第3頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)：轉(zhuǎn)子電流折算值：轉(zhuǎn)子功率因數(shù)：物理表達(dá)式它反映了不同轉(zhuǎn)速時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩T與主磁通Φm以及轉(zhuǎn)子電流有功分量之間的關(guān)系，此表達(dá)式一般用來定性分析在不同運(yùn)行狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)。4第4頁，共48頁。三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指在電動(dòng)機(jī)定子電壓、頻率以及繞組參數(shù)一定的條件下，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率的關(guān)系，即n=?(T)或s=?(T)。Tmax與R’2無關(guān)，但sm∝R’2。起動(dòng)電流倍數(shù)i*st（5.起動(dòng)瞬間n=0或s=1時(shí)，電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于堵轉(zhuǎn)，這一時(shí)刻的電磁轉(zhuǎn)矩稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩或堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，用Tst表示，則有：兩式中“+”為電動(dòng)狀態(tài)（特性在第Ⅰ象限）；電磁轉(zhuǎn)矩Te與電壓、頻率、繞組參數(shù)、轉(zhuǎn)差率有關(guān)?！?”為制動(dòng)狀態(tài)（特性在第Ⅱ象限）。在參數(shù)表達(dá)式中，保持其它參數(shù)不變，只改變定子電壓U1的大小，可得改變定子電壓的人為機(jī)械特性。定子電流特性：I1＝f(P2)T＝f（s）→n＝f（T）異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)：定子回路串入對(duì)稱電抗的人為機(jī)械特性感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性（2）參數(shù)表達(dá)式異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與定子每相電壓U1平方成正比，若電源電壓波動(dòng)大，會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)矩造成很大影響。5第5頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性機(jī)械特性曲線在電壓、頻率及繞組參數(shù)一定的條件下，電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率s之間的關(guān)系可用曲線表示如圖所示。6第6頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性7第7頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性①最大轉(zhuǎn)矩Tm最大轉(zhuǎn)矩Tm是T=?（s）的極值點(diǎn)，最大轉(zhuǎn)矩為：最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)差率為：8第8頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性兩式中“+”為電動(dòng)狀態(tài)（特性在第Ⅰ象限）；“-”為制動(dòng)狀態(tài)（特性在第Ⅱ象限）。最大轉(zhuǎn)矩近似表達(dá)式通常情況下，可忽略r1，則有：9第9頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值稱為過載倍數(shù)，其值大小反映電動(dòng)機(jī)過載能力，用Km表示，即：一般異步電動(dòng)機(jī)過載倍數(shù)Km=1.5～2.2。10第10頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性②起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst起動(dòng)瞬間n=0或s=1時(shí)，電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于堵轉(zhuǎn)，這一時(shí)刻的電磁轉(zhuǎn)矩稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩或堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，用Tst表示，則有：11第11頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)或堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，用kst表示，則有：一般普通異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為0.8～1.2。12第12頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性（3）實(shí)用表達(dá)式實(shí)用表達(dá)式：13第13頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性認(rèn)為，一般異步電動(dòng)機(jī)的，在任何s值時(shí)都有：，而

可以忽略，簡化得：14第14頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率：當(dāng)拖動(dòng)額定負(fù)載時(shí)，TL=TN臨界轉(zhuǎn)差率為：額定轉(zhuǎn)矩為：15第15頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性從產(chǎn)品目錄查出該異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)PN、nN、Km應(yīng)用實(shí)用公式就可方便得出機(jī)械特性表達(dá)式。異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性是指U1=U1N，?1=?1N，定子三相繞組按規(guī)定方式連接，定子和轉(zhuǎn)子電路中不外接任何元件時(shí)測(cè)得的機(jī)械特性n=?（T）或T=?（s）曲線。對(duì)于同一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)有正轉(zhuǎn)（曲線1）和反轉(zhuǎn)（曲線2）兩條固有機(jī)械特性。16第16頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性17第17頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性說明特性上的各特殊點(diǎn)(1)同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)A同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)又稱理想空載點(diǎn)，在該點(diǎn)處：s=1，n=n1，T=0，E2s=0，I2=0，I1=I0，電動(dòng)機(jī)處于理想空載狀態(tài)。(2)額定運(yùn)行點(diǎn)B在該點(diǎn)處：n=nN，T=TN，I1=I1N，I2=I2N，P2=PN，電動(dòng)機(jī)處于額定運(yùn)行狀態(tài)。18第18頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性(3)臨界點(diǎn)C在該點(diǎn)處：s=sm，T=Tm，對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩是電動(dòng)機(jī)所能提供的最大轉(zhuǎn)矩。Tmˊ是異步電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的最大轉(zhuǎn)矩，若忽略r1的影響時(shí)，有Tmˊ=Tm。(4)起動(dòng)點(diǎn)D在該點(diǎn)處：s=1，n=0，T=Tst，I=Ist。19第19頁，共48頁。當(dāng)U1＝U1N時(shí)，求：T＝f(s)根據(jù)簡化等效電路：U1·Z1σI1·Im·-I’2·Z’2cZmZ1σ感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性20第20頁，共48頁。電磁轉(zhuǎn)矩Te與電壓、頻率、繞組參數(shù)、轉(zhuǎn)差率有關(guān)。當(dāng)電壓、頻率、繞組參數(shù)為常數(shù)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩僅與轉(zhuǎn)差率有關(guān)。T＝f(s)感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性21第21頁，共48頁。Tes01-∞+∞電動(dòng)機(jī)狀態(tài)發(fā)電機(jī)狀態(tài)電磁制動(dòng)狀態(tài)TmaxTstsm臨界轉(zhuǎn)差率感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性22第22頁，共48頁。＋：電動(dòng)機(jī)－：發(fā)電機(jī)感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性23第23頁，共48頁。結(jié)論：

Tmax∝U12，但sm與U1無關(guān)；Tmax、sm∝1/（X1σ＋X’2σ）

Tmax∝1/f12；sm∝1/f1；

Tmax與R’2無關(guān)，但sm∝R’2。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性24第24頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性3、人為機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性是指人為改變電動(dòng)機(jī)的電氣參數(shù)而得到的機(jī)械特性。由參數(shù)表達(dá)式可知，改變定子電壓U1、定子頻率f1、極對(duì)數(shù)p、定子回路電阻r1和電抗x1、轉(zhuǎn)子回路電阻r2ˊ和電抗x2ˊ，都可得到不同的人為機(jī)械特性。25第25頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性（1）降低定子電壓的人為機(jī)械特性在參數(shù)表達(dá)式中，保持其它參數(shù)不變，只改變定子電壓U1的大小，可得改變定子電壓的人為機(jī)械特性。討論電壓在額定值以下范圍調(diào)節(jié)的人為特性（為什么？）26第26頁，共48頁。當(dāng)電網(wǎng)電壓下降15％時(shí)，問感應(yīng)電機(jī)能否正常運(yùn)行？Tmax∝U12，但sm與U1無關(guān)；從產(chǎn)品目錄查出該異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)PN、nN、Km應(yīng)最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)kT（1.當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻r2再增大時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst反而減小。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域：從同步點(diǎn)到最大電磁轉(zhuǎn)矩一段。T＝f（s）→n＝f（T）認(rèn)為，一般異步電動(dòng)機(jī)的，在任何s值時(shí)都有：，而效率特性：η＝f(P2)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的

轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性在該點(diǎn)處：s=1，n=0，T=Tst，I=Ist。從產(chǎn)品目錄查出該異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)PN、nN、Km應(yīng)U1↘15％→U1＝85％UN認(rèn)為，一般異步電動(dòng)機(jī)的，在任何s值時(shí)都有：，而認(rèn)為，一般異步電動(dòng)機(jī)的，在任何s值時(shí)都有：，而異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性是指人為改變電動(dòng)機(jī)的電氣參數(shù)而得到的機(jī)械特性。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性Tm∝U12；Tst∝U12；n1和sm與電壓無關(guān)27第27頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性（2）定子回路串入對(duì)稱電阻的人為機(jī)械特性當(dāng)定子電阻r1增大時(shí)，同步轉(zhuǎn)速n1不變，但臨界轉(zhuǎn)矩Tm、臨界轉(zhuǎn)差率sm、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst都變小28第28頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性29第29頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性定子回路串入對(duì)稱電抗的人為機(jī)械特性如果定子回路串入對(duì)稱的電抗，同步轉(zhuǎn)速n1仍不變，但臨界轉(zhuǎn)矩Tm、臨界轉(zhuǎn)差率sm、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst也都變小。兩種接線可實(shí)際應(yīng)用于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，以限制起動(dòng)電流。30第30頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性31第31頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性（3）轉(zhuǎn)子回路串入對(duì)稱電阻的人為機(jī)械特性32第32頁，共48頁。感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性分析當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻r2增大時(shí)，同步轉(zhuǎn)速n1和臨界轉(zhuǎn)矩Tm不變，但臨界轉(zhuǎn)差率sm變大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst隨轉(zhuǎn)子電阻r2增大而增大，直至Tst=Tm當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻r2再增大時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst反而減小。轉(zhuǎn)子串入對(duì)稱三相電阻的方法應(yīng)用于繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速。33第33頁，共48頁。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的

轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性Tes01smU1U’1U”1U1>U’1>U’’1R”2>R’2>R2R2TmaxR’2R”2Tmax∝U12sm∝R2重點(diǎn)0Tes134第34頁，共48頁。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩繞線型轉(zhuǎn)子35第35頁，共48頁。電磁轉(zhuǎn)矩的幾種計(jì)算公式簡化定義基本參數(shù)36第36頁，共48頁。不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性根據(jù)：n＝n1（1-s）T＝f（s）→n＝f（T）TenOnsTeTL穩(wěn)定運(yùn)行條件：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域：從同步點(diǎn)到最大電磁轉(zhuǎn)矩一段。37第37頁，共48頁。機(jī)械特性38第38頁，共48頁。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作特性前提條件U1＝U1N，f1＝fN工作特性轉(zhuǎn)速特性：n＝f(P2)定子電流特性：I1＝f(P2)功率因數(shù)特性：cosφ1＝f(P2)電磁轉(zhuǎn)矩特性：T＝f(P2)效率特性：η＝f(P2)P2On＝f(P2)I1＝f(P2)I10cosφ1＝f(P2)T＝f(P2)T0η＝f(P2)39第39頁，共48頁。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)工作特性的求取直接負(fù)載法：利于負(fù)載實(shí)驗(yàn)，計(jì)算工作特性，適用于中小容量的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)；參數(shù)計(jì)算法：在電動(dòng)機(jī)參數(shù)已知的情況下，利用等效電路，通過迭代方法，計(jì)算工作特性和運(yùn)行數(shù)據(jù)。40第40頁，共48頁。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)額定效率ηN（75%～95%）額定功率因數(shù)cosφN（0.75～0.92）最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)kT（1.6～3.0）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)kst（1.6～3.0）起動(dòng)電流倍數(shù)i*st（5.0～7.0）41第41頁，共48頁。分析題一臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，過載能力kT=1.6。當(dāng)電網(wǎng)電壓下降15％時(shí)，問感應(yīng)電機(jī)能否正常運(yùn)行？U1↘15％→U1＝85％UNT2≈T∝U12Tmax＝kTTN可正常運(yùn)行42第42頁，共48頁。例題1一繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)為：PN=330kW，U1N=6000V