第10章 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)

第10章三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)

10.1三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的三種表達(dá)式10.2三相異步電動(dòng)機(jī)的固有與人為機(jī)械特性10.3三相異步電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)10.4根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)計(jì)算其參數(shù)10.5繞線式異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速與制動(dòng)電阻計(jì)算10.1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性返回目錄頁(yè)

物理表達(dá)式表明：三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由主磁通Φm與轉(zhuǎn)子電流的有功分量I2'

cosφ'

2相互作用產(chǎn)生的。形式上，與直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩表達(dá)式T=CTFIa相似；稱物理表達(dá)式，用于物理上分析異步電動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，轉(zhuǎn)矩T與磁通Fm及轉(zhuǎn)子電流有功分量之間的關(guān)系較方便。——轉(zhuǎn)矩系數(shù)10.1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性返回目錄頁(yè)由異步電動(dòng)機(jī)的近似等效電路得說明：電磁轉(zhuǎn)矩與電源參數(shù)（ＵΦ、f1）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（R、X、m1、p）和運(yùn)行參數(shù)（s）有關(guān)。2電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式

10.1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性返回目錄頁(yè)nSTnO1010.1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性返回目錄頁(yè)臨界轉(zhuǎn)差率：最大轉(zhuǎn)矩：將sm代入T=f（s）得：通常10.1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性返回目錄頁(yè)小結(jié)當(dāng)電動(dòng)機(jī)參數(shù)及電源頻率不變時(shí)，Tmax與UΦ2成正比，sm保持不變，與UΦ無關(guān)；當(dāng)電源頻率及電壓不變時(shí)，sm與Tmax近似與X1＋X2'成反比；頻率越高，最大電磁轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率越??；

Tmax與R2'無關(guān)，sm則與R2'成正比。10.1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性返回目錄頁(yè)過載倍數(shù)Tmax

是電動(dòng)機(jī)可能產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩。如果Tz>Tmax，電動(dòng)機(jī)將停轉(zhuǎn)，為保證電動(dòng)機(jī)不會(huì)因短時(shí)過載而停轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)必須有一定的過載倍數(shù)KT一般電動(dòng)機(jī)的KT＝1.8～3.0，起重設(shè)備的電動(dòng)機(jī)的KT可達(dá)3.5；10.1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性返回目錄頁(yè)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩除Tmax外異步電動(dòng)機(jī)還有一個(gè)重要的參數(shù)，即起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。起動(dòng)時(shí)，s=1（n=0）代入T=f（s），得結(jié)論：當(dāng)其它參數(shù)一定時(shí)(1)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方成正比；(2)頻率越高，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越小；漏抗越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越小；(3)繞線式電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子回路電阻越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩先增后減。(4)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)10.1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性返回目錄頁(yè)對(duì)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，則不可通過轉(zhuǎn)子回路串電阻來增加電動(dòng)機(jī)的TST；當(dāng)TST>Tz時(shí)，電動(dòng)機(jī)才能起動(dòng)，在額定負(fù)載下，只有KST>1的籠型異步電動(dòng)機(jī)才能額定負(fù)載起動(dòng)。

三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線可分為兩個(gè)區(qū)域：

(1)穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域；

(2)不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域。10.1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性返回目錄頁(yè)穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域：

在此區(qū)域內(nèi)，，。此時(shí)，機(jī)械特性向下傾斜，無論是對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載還是對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載，電力拖動(dòng)系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行；不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域：

在此區(qū)域內(nèi)，，。對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，系統(tǒng)將無法穩(wěn)定運(yùn)行；而對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載，盡管系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行，但由于轉(zhuǎn)速太低，轉(zhuǎn)差率較大，轉(zhuǎn)子銅耗較大，三相異步電動(dòng)機(jī)將無法長(zhǎng)期運(yùn)行。nSTnO10穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域：不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域：10.1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性返回目錄頁(yè)

由于sN

sm，上式?。?hào)。3電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用表達(dá)式

T=+2Tmax

sms

ssm由［］=±－1ssmTmaxT(

)2TmaxT10.1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性解方程，可得各種運(yùn)行情況下的轉(zhuǎn)差率與臨界轉(zhuǎn)差率的關(guān)系

※

根據(jù)s和sm的相對(duì)大小，取“＋”或取“－”。

返回目錄頁(yè)額定負(fù)載時(shí)，s一般很小，有s/sm<<sm/s，則10.1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性返回目錄頁(yè)

電動(dòng)狀態(tài)，由于sN

sm，則(

)2［］=－－1sNsmTmaxTNTmaxTN即有下面的關(guān)系sm=sN(KT＋

KT2－1)sN=sm(KT－

KT2－1)

【例

10.1】

Y132M－4型三相異步電動(dòng)機(jī)帶某負(fù)載運(yùn)行，轉(zhuǎn)速n=1455r/min，試問該電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TZ是多少？若負(fù)載轉(zhuǎn)矩TZ=45N·m，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n是多少？

由電工手冊(cè)查到該電機(jī)的PN=7.5kW，

nS=1500r/min，nN=1440r/min，KT=2.2。由此求得nS－nnSs

===0.031500－14551500nS－nNnSsN===0.041500－1440150010.1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性解：返回目錄頁(yè)sm=sN(KT＋

KT2－1)=0.04(2.2

＋

2.22－1)=0.1664602TN=PNnN602=×N·m=49.76N·m75001440Tmax

=KTTN=2.2×49.76N·m=109.47N·m10.1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性忽略

T0，則TZ

=T2

sms=T=＋2Tmax

ssm=N·m=38.32N·m+2×109.470.030.1660.1660.03返回目錄頁(yè)當(dāng)

TZ

=T2=T=45N·m時(shí)=0.166×－－1(

)2109.4745109.474510.1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性=0.036n=(1－s)nS=(1－0.036)×1500r/min=1446r/minTmaxTs=sm

－－1TmaxT(

)2返回目錄頁(yè)10.2三相異步電動(dòng)機(jī)的固有與人為機(jī)械特性返回目錄頁(yè)10.2三相異步電動(dòng)機(jī)的固有與人為機(jī)械特性1.三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性

當(dāng)Uφ、f1、R2、X2=常數(shù)時(shí)：

T=f(s)——轉(zhuǎn)矩特性

n=f(T)——機(jī)械特性當(dāng)Uφ=

UN、f1=fN，且繞線型轉(zhuǎn)子中不外串電阻或電抗時(shí)，機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性。返回目錄頁(yè)10.2三相異步電動(dòng)機(jī)的固有與人為機(jī)械特性O(shè)Ts1n0TnOMSNNM

S(1)額定狀態(tài)（N點(diǎn)）

額定狀態(tài)是指各個(gè)物理量都等于額定值的狀態(tài)。

N點(diǎn)：n=nN，s=sN

，

T=TN，P2=PN。額定狀態(tài)說明了電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行的能力。

實(shí)際上TZ≤TN，P2≤PN，I1≤IN。nNTNn0TnON工作段返回目錄頁(yè)10.2三相異步電動(dòng)機(jī)的固有與人為機(jī)械特性

sN=0.01~0.09很小，

T

增加時(shí)，n下降很少——硬特性。(2)起動(dòng)狀態(tài)（S點(diǎn)）

對(duì)應(yīng)s=1，n=0的狀態(tài)。

——又稱為堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。起動(dòng)時(shí)T=

Tst，

I1=Istn0TnOSTstTst——直接起動(dòng)的能力。

起動(dòng)條件

①Tst>TZ。②

Ist＜線路允許值。

起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)Kst=TstTN

起動(dòng)電流倍數(shù)KI=IstIN返回目錄頁(yè)10.2三相異步電動(dòng)機(jī)的固有與人為機(jī)械特性

Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)Kst=1.6~2.2，KI=5.5~7.0

臨界轉(zhuǎn)速(3)臨界狀態(tài)（M點(diǎn)）nSnTOM

對(duì)應(yīng)s=sm，T=

Tmax的狀態(tài)。nmTmax

臨界狀態(tài)明了電動(dòng)機(jī)的短時(shí)過載能力。

過載倍數(shù)KT=TmaxTNY系列三相異步電動(dòng)機(jī)

KT

=2~2.2

臨界轉(zhuǎn)差率smsm=sN(KT＋KT2－1)

【例

10.2】一臺(tái)Y225M－2型三相異步電動(dòng)機(jī)，若TZ=200N·m，試問能否帶此負(fù)載：(1)長(zhǎng)期運(yùn)行；(2)短時(shí)運(yùn)行；(3)直接起動(dòng)（設(shè)Ist在允許范圍內(nèi)）。解：

查電工手冊(cè)得知該電機(jī)的PN=45kW，nN=2970r/min，KT=2.2，Kst=2.0。

(1)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩602TN=PNnN602×3.14

==145N·m45×1032970由于TN＜TZ，故不能帶此負(fù)載長(zhǎng)期運(yùn)行。返回目錄頁(yè)10.2三相異步電動(dòng)機(jī)的固有與人為機(jī)械特性(2)電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩

Tmax=KTTN=2.2×145N·m=319N·m由于Tmax＞TZ

，故可以帶此負(fù)載短時(shí)運(yùn)行。(3)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

Tst=KstTN=2.0×145N·m=290N·m由于Tst＞TZ，且超過1.1倍TZ，故可以帶此負(fù)載直接起動(dòng)。返回目錄頁(yè)10.2三相異步電動(dòng)機(jī)的固有與人為機(jī)械特性返回目錄頁(yè)10.2三相異步電動(dòng)機(jī)的固有與人為機(jī)械特性2.三相異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性人為地改變電動(dòng)機(jī)的任一個(gè)參數(shù)（如Uφ、f1、p、定子回路電阻或電抗、轉(zhuǎn)子回路電阻或電抗）的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性。①降低定子端電壓的人為特性；②改變轉(zhuǎn)子回路的電阻的人為特性；③改變定、轉(zhuǎn)子回路電抗的人為特性；④改變極數(shù)后的人為特性；⑤改變輸入頻率的人為特性；返回目錄頁(yè)10.2三相異步電動(dòng)機(jī)的固有與人為機(jī)械特性(1)降低定子電壓時(shí)的人為特性Tmax∝Uφ2；Tst∝Uφ2；nS和sm與電壓無關(guān)。返回目錄頁(yè)10.2三相異步電動(dòng)機(jī)的固有與人為機(jī)械特性s"U1'＞U1"U1"0snsm10nSs'U1'TTZT'm1R2'ΩSsT=I2'2

降低U1轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后

T=TZs"

＞s'

n"＜n'I2"＞I2'1s'1s"I2'2=I2''21sNI2N'2=1sI2'2如電動(dòng)機(jī)原在額定狀態(tài)下運(yùn)行，降壓后：I2'＞

I2N'

返回目錄頁(yè)10.2三相異步電動(dòng)機(jī)的固有與人為機(jī)械特性(2)轉(zhuǎn)子回路串對(duì)稱電阻時(shí)的人為特性返回目錄頁(yè)10.2三相異步電動(dòng)機(jī)的固有與人為機(jī)械特性

根據(jù)sm=R2'

/(X1+X2')

，Tmax與R2'

無關(guān)。R2'

＜R2"R2'

＜X1+X2'R2"'

＞X1+X2'R2"

=X1+X2'Tmaxsm＜1sm=1sm＞1R2"R2"'R2'

TsO0n0R2'

＜R2"＜R2"'

當(dāng)R2'

＜X1+X2'

時(shí)，sm＜1，

R2'

→Tst。當(dāng)R2''

=X1+X2時(shí)，

sm=1，Tst=

Tmax。當(dāng)R2''

'

＞X1+X2時(shí)，

sm＞1，R2'

→Tst。返回目錄頁(yè)10.2三相異步電動(dòng)機(jī)的固有與人為機(jī)械特性分析

當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻R2'增大時(shí)，同步轉(zhuǎn)速nS和臨界轉(zhuǎn)矩Tmax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=Tmax。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。返回目錄頁(yè)10.2三相異步電動(dòng)機(jī)的固有與人為機(jī)械特性（3）定子回路串聯(lián)對(duì)稱電抗時(shí)的人為機(jī)械特性

由上面公式可知，X1增大時(shí)，nS不變，Tmax

、sm、Tst隨X1的增大而減小。返回目錄頁(yè)10.2三相異步電動(dòng)機(jī)的固有與人為機(jī)械特性nSnTOXst=0Xstsm'sm

定子回路串聯(lián)對(duì)稱電抗用于籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)，以限制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流。10.2三相異步電動(dòng)機(jī)的固有與人為機(jī)械特性定子回路串聯(lián)對(duì)稱電阻，R1增大時(shí)，nS不變，Tmax

、sm、Tst隨R1的增大而減小，與定子回路串對(duì)稱電抗相似。定子回路串聯(lián)對(duì)稱電阻亦可用于籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)，以限制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流。第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)1.電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)nSnTMTnMTnO正向電動(dòng)反向電動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)有兩大運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)：電動(dòng)狀態(tài)與制動(dòng)狀態(tài)。特點(diǎn)：

1）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相同。

2）機(jī)械特性在第一、三象限內(nèi)。

3）電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)吸收電能，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能帶動(dòng)負(fù)載。第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)2.制動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與直流電動(dòng)機(jī)相同，異步電動(dòng)機(jī)可工作于回饋制動(dòng)，反接制動(dòng)及能耗制動(dòng)三種制動(dòng)狀態(tài)。其共同特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向相反，以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)由軸上吸收機(jī)械能，并轉(zhuǎn)換為電能。

機(jī)械特性位于第二象限和第四象限。與直流電動(dòng)機(jī)相同，異步電動(dòng)機(jī)可工作于回饋制動(dòng)，反接制動(dòng)及能耗制動(dòng)三種制動(dòng)狀態(tài)。其共同特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向相反，以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)由軸上吸收機(jī)械能，并轉(zhuǎn)換為電能。nTMTMTnOn第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)1).回饋制動(dòng)

實(shí)現(xiàn)：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在外力作用下，使|

n|

＞|

nS|，s＜0。電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。(1)正向回饋制動(dòng)原理

當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)由于某種原因，使得n>nS時(shí)，轉(zhuǎn)差率s<0,則轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)sE2反向。轉(zhuǎn)子電流的有功分量為：第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)轉(zhuǎn)子電流的無功分量為：上兩式說明：當(dāng)s<0時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的有功分量改變方向,無功分量的方向沒變。＜0，電磁轉(zhuǎn)矩改變方向，和電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反，制動(dòng)。第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)異步電動(dòng)機(jī)在回饋制動(dòng)時(shí)的相量圖s＜0回饋制動(dòng)時(shí)電機(jī)的機(jī)械特性在第二象限。轉(zhuǎn)子中串接電阻?？傻玫饺藶闄C(jī)械特性，并可得到不同的穩(wěn)定速度。第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)異步電動(dòng)機(jī)軸上輸入機(jī)械功率。能量轉(zhuǎn)換關(guān)系：機(jī)械功率被轉(zhuǎn)換成電功率后，一部分被轉(zhuǎn)子電阻消耗掉，剩余的通過氣隙傳遞到定子。第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)傳遞到定子的電磁功率，有一部分被定子電阻和定子鐵心損耗掉，剩余的從定子輸出，即定子繞組把電能回饋給電網(wǎng)。第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)(2)回饋制動(dòng)過程分析①調(diào)速過程中的回饋制動(dòng)TnOf1'f1"f1'＞

f1"TZABCDTnOYYYTZABCDMTZnTMTZnT第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)OnTTZnS－nS②反向回饋下放重物時(shí)的回饋制動(dòng)（電源兩相反接）GRΩ

T3~M3~TnTZBAC正向電動(dòng)反接制動(dòng)Dn回饋制動(dòng)反向電動(dòng)第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)

＜0（n＞nS）

＜0——向電源回饋電功率。＜0——軸上輸入機(jī)械功率(位能負(fù)載的位能)。

PΩ=Pe－pCu2

|PΩ|=|Pe|

+pCu2——機(jī)械功率轉(zhuǎn)換成電功率，再減去轉(zhuǎn)子電阻上消耗的功率，剩余的為電磁功率。

制動(dòng)時(shí)的功率s=-nS-(-n)-nS=nS-nnS第四象限：Pe=m1I2'2R2'＋RΩ'

sPΩ=(1－s)Pe

第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)

制動(dòng)效果RΩ

→下放速度

?！鶠榱吮苊馕ｋU(xiǎn)的高速，一般不串聯(lián)

RΩ。OnTTZnS－nS第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)（3）特點(diǎn)和應(yīng)用特點(diǎn)：

n>nS，從電網(wǎng)吸收無功功率建立磁場(chǎng)，向電網(wǎng)輸送有功功率，經(jīng)濟(jì)。應(yīng)用：電機(jī)拖動(dòng)位能性負(fù)載(如繞線式異步機(jī))下放重物。第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)

【例

10.3】一臺(tái)三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)，已知PN=20kW，nN=1420r/min，U2N=187V，I2N=68.5A，KT=2.3，拖動(dòng)TZ=

100N·m的位能性負(fù)載?，F(xiàn)欲采用回饋制動(dòng)下放該重物，在轉(zhuǎn)子電路中串聯(lián)電阻RΩ=0.0159。試求：(1)切換后的瞬間（B點(diǎn)）的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；(2)在D點(diǎn)下放重物時(shí)的轉(zhuǎn)速。解：欲采用回饋制動(dòng)下放該重物，定子兩相應(yīng)反接。第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)滿足題意要求的機(jī)械特性:BAC0D12nSn-nSnAnDTBTZTsmB-TmaxTmaxsm第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)(1)nB=

nA=

1442r/minnS－nBnSsB=

－1500－1442－1500==1.96smB

=sm

R2＋RΩ

R2=×0.233

=0.277

0.10.0841TB=－+2TM

smBsB

sBsmB=－

=－85.77Nm+2×309.5

0.2771.96

1.960.277第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)(2)轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻

RΩ

時(shí)，Tmax不變，sm∝(R2＋RΩ)nD=(1－sD)nS

=(1＋0.046)×(－1500)r/min=－1569r/min=－0.277×－－1=－0.046(

)2309.5100309.5100(

)2sD=－smB

－－1TmaxTZTmaxTZ第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)2).反接制動(dòng)(1)定子兩相反接的反接制動(dòng)——迅速停車3~M3~3~M3~RΩ制動(dòng)前的電路制動(dòng)時(shí)的電路①制動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)：將電動(dòng)機(jī)電源兩相反接。TZ制動(dòng)前：正向電動(dòng)狀態(tài)。制動(dòng)時(shí)：定子相序改變，

nS變向。OnT1nS2－nS

Bs=

－nS

－n－nS=nS＋nnS即：s

＞1(第二象限)。同時(shí)：sE2、I2

反向，T

反向。ACA點(diǎn)B點(diǎn)(T＜0，制動(dòng)開始)慣性n↓C點(diǎn)(n=0，T≠0)，制動(dòng)結(jié)束。返回目錄頁(yè)第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)MTZnTT0MTZTnT0取決于RΩ

的大小。②制動(dòng)效果AOnT1nS－nS③制動(dòng)時(shí)的功率Pe=m1I2'2R2'＋RΩ'

s＞0

pCu2

=m1(R2'＋RΩ')

I2'2=Pe－PΩ=Pe＋|PΩ|＜0

PΩ=(1－s)Pe三相電能電磁功率Pe轉(zhuǎn)子機(jī)械功率Pm定子轉(zhuǎn)子電阻消耗掉返回目錄頁(yè)第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)

定子兩相反接的反接制動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：制動(dòng)效果強(qiáng)，制動(dòng)速度快。定子兩相反接的反接制動(dòng)缺點(diǎn)：能量損耗大，制動(dòng)準(zhǔn)確度差。④

制動(dòng)過程分析對(duì)于反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載

當(dāng)制動(dòng)到n=0時(shí)，即C點(diǎn)，若|T|＞|TZ|，則電動(dòng)機(jī)將反向啟動(dòng)。最后穩(wěn)定運(yùn)行于D點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)工作于反向電動(dòng)狀態(tài)。

返回目錄頁(yè)第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)－TZTZOnT1nS2－nS

BACD

所以反接制動(dòng)特別適合于要求頻繁正、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械，以便迅速改變旋轉(zhuǎn)方向，提高生產(chǎn)率。如果采用定子兩相反接制動(dòng)只是為了停車，那么當(dāng)制動(dòng)到n=0前，必須切斷電動(dòng)機(jī)的電源，否則會(huì)出現(xiàn)|T|＞|TZ|，使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

MTZnTT0MTZTnT0MTZTnT0返回目錄頁(yè)第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩位能性負(fù)載

制動(dòng)前：正向電動(dòng)狀態(tài)。制動(dòng)時(shí)：定子相序改變，

nS變向。s=

－nS

－n－nS=nS＋nnS即：s

＞1(第二象限)。同時(shí)：E2s、I2

反向，T

反向。A點(diǎn)B點(diǎn)(T＜0，制動(dòng)開始)慣性n↓C點(diǎn)(n=0，T≠0)，制動(dòng)結(jié)束。TZ1OnTnS2－nS

BACMTZnTMTZTnT0T0返回目錄頁(yè)第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)到

C點(diǎn)時(shí)，在制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的共同作用下，M將反向起動(dòng)、加速，T與n都為負(fù)，反向電動(dòng)。TZ1OnTnS2－nS

BACFnF

到n=﹣nS時(shí)，雖然T=0，但在負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用下，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)反向加速，電磁轉(zhuǎn)矩改變方向，為正，與電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反，制動(dòng)，直到F點(diǎn)，穩(wěn)定運(yùn)行,因|n|＞|nS|，回饋制動(dòng)。MTZnTT0MTZTnT0E返回目錄頁(yè)第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)特性總結(jié)

當(dāng)電機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，在電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的共同作用下，迫使電動(dòng)機(jī)很快減速到C點(diǎn)，n=0，制動(dòng)結(jié)束。

BC段為電源反接制動(dòng)的制動(dòng)特性，要想停車，需在n=0前拉閘，否則，若電機(jī)拖動(dòng)反抗性負(fù)載，而且C點(diǎn)的電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩T大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則反向起動(dòng)到D點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。CD段為反向電動(dòng)狀態(tài)特性。若電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性負(fù)載，則要從反向電動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)加速到-n1(E)點(diǎn)，再到反向回饋制動(dòng)狀態(tài)的F點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。(2)轉(zhuǎn)速反向的反接制動(dòng)——下放重物OnT1nSBCTZAD①實(shí)現(xiàn)方法與制動(dòng)原理帶位能性負(fù)載，定子相序不變，繞線轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)適當(dāng)大的對(duì)稱電阻RΩ（對(duì)應(yīng)機(jī)械特性的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩）。A點(diǎn)B點(diǎn)(TB＜TZ)，慣性n↓C點(diǎn)(n=0，TC＜TZ)在TZ作用下M反向起動(dòng)D點(diǎn)(nD＜0，TD

=TZ)

制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)②制動(dòng)效果改變RΩ

的大小，改變特性2的斜率，改變nD。返回目錄頁(yè)第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)2MTZnTT0MTZnTT0③制動(dòng)時(shí)的功率s=nS－nnS第四象限：＞1(n＜0)Pe=m1I2'2R2'＋RΩ'

s

＞0

pCu2

=m1(R2'＋RΩ')

I2'2=Pe－PΩ=Pe＋|PΩ|＜0

PΩ=(1－s)Pe——定子輸入電功率——軸上輸入機(jī)械功率（位能負(fù)載的位能）——電功率與機(jī)械功率均消耗在轉(zhuǎn)子電路中。返回目錄頁(yè)第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)④特點(diǎn)和應(yīng)用特點(diǎn)：

s>1，運(yùn)行過程中能量消耗多，改變轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻，可變速度。應(yīng)用：適用于位能性負(fù)載下放重物。第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)

例10.4

一臺(tái)繞線式異步電動(dòng)機(jī)，PN=60kW,nN=577r/min,I1N=133A，I2N=160A，E2N=253V，KT=2.9，ηN=89%，cosφN=0.77，求：（1）當(dāng)電動(dòng)機(jī)以轉(zhuǎn)速300r/min提升TZ=0.8TN的重物時(shí)，轉(zhuǎn)子回路應(yīng)串入多大電阻？（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)以轉(zhuǎn)速300r/min下放TZ=0.8TN的重物時(shí)，轉(zhuǎn)子回路應(yīng)串入多大電阻？（3）當(dāng)電動(dòng)機(jī)以額定轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，突然將定子電源兩相反接，要求反接瞬間制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不超過2TN，轉(zhuǎn)子回路應(yīng)串入多大電阻？（4）在（3）的情況下，如負(fù)載轉(zhuǎn)矩TZ=0.8TN，要求下放速度為660r/min，轉(zhuǎn)子電路應(yīng)串入多大電阻？請(qǐng)畫出對(duì)應(yīng)以上各種情況的機(jī)械特性。第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)

或（因小于sN，舍去）解：第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)或（因小于s1,舍去）（1）當(dāng)電動(dòng)機(jī)以轉(zhuǎn)速300r/min提升TZ=0.8TN的重物時(shí)第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)在轉(zhuǎn)子回路串入的電阻為（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)以轉(zhuǎn)速300r/min下放TZ=0.8TN的重物時(shí)第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)或

(因小于s2，舍去)。在轉(zhuǎn)子回路串入的電阻為第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)

（3）在nN=577r/min時(shí)，突然將定子電源兩相反接當(dāng)反接瞬間制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不超過2TN時(shí)

和第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)

在轉(zhuǎn)子回路串入的電阻為（4）以660r/min的速度，下放TZ=0.8TN的重物時(shí)第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)

和

因小于sm，舍去）在轉(zhuǎn)子回路串入的電阻為第10.3三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)返回目錄頁(yè)

對(duì)應(yīng)以上各種情況的機(jī)械特性（2）D（4）CEB-nSnOAT（1）nBnNnSnEnDTN-0.8TN0.8TN（3）（3）第