三相交流電動機傳動基礎要點

三相交流電動機傳動基礎要點第一頁，共41頁。一、生產機械的機械特性三、三相電動機機械特性二、三相電動機工作特性第二頁，共41頁。一、生產機械的機械特性

1．恒轉矩型機械特性

反抗型（摩擦轉矩型）與位能型

所謂恒轉矩負載特性，就是指負載轉矩Tz與轉速n無關的特性，即當轉速變化時，負載轉矩Tz保持常值。反抗性恒轉矩負載特性的特點是：恒值轉矩Tz總是反對運動的方向。n＞0時，Tz＜0；n＜0時，Tz＞0。

如小車的平移機構。反抗性轉矩負載特性應畫在第一與第三象限內。第三頁，共41頁。第四頁，共41頁。恒值轉矩Tz總是具有固定方向，不隨轉速方向改變而改變。n＞0時，Tz＞0；n＜0時，Tz＞0。

如起重類型負載中的重物。

位能型恒值負載特性的特點是：第五頁，共41頁。2．通風機機械特性Tzn第六頁，共41頁。

通風機負載的轉矩與轉速大小有關，基本上與轉速的平方成正比，即Tz=Kn2式中-----K為比例常數

通風機負載是反抗性的，具有第一，第三象限特性。

第七頁，共41頁。3．恒功率型特性

一些機床，如車床，在粗加工時，切削量大，切削阻力大，此時開低速；在精加工時，切削量小，切削力小，往往開高速。在不同轉速下，負載轉矩基本上與速度成反比，即Tz=K/nPz=TzΩ=Tz×2πn/60=Tz*n/9.55=K式中K=1/9.55為常數Pz---負載（切削）功率

第八頁，共41頁。nTz恒功率負載特性第九頁，共41頁?？梢?，切削功率基本不變，負載轉矩Tz與n的特性曲線呈現恒功率的性質。實際生產機械的負載轉矩特性可能是以上幾種典型特性的綜合。如實際通風機除了主要是通風機負載特性外，由于其軸承上還有一定的摩擦轉矩T1，因而實際通風機負載特性為T=T1+Kn2

第十頁，共41頁。二、三相電動機的工作特性

三相電動機的工作特性是指在額定電壓和額定頻率運行的情況下，電動機的轉速n、定子電流I1、功率因數conφ、電磁轉矩T 、效率η等與輸出功率 P2的關系。1．

轉速特性當電動機空載時，輸出功率P2≈0，此時I2≈0，轉速接近同步轉速即n=n0。負載增大時，轉速略有下降，轉子電勢增大，所以轉子電流增大，以產生更大一點電磁轉矩與負載轉矩平衡。

第十一頁，共41頁。nηCOSφI1TP2n,ηI1,TCOSφ第十二頁，共41頁。2

定子電流特性定子電流的方程式I1=Im+（-I2）空載時I2≈0，此時定子電流幾乎全部為勵磁電流Im。隨著負載的增大，轉子轉速下降，轉子電流增大，定子電流及磁勢亦隨之增大，抵消轉子電流產生的磁勢，以保持磁勢平衡。

第十三頁，共41頁。3.功率因數特性

空載時，定子電流I1基本上是勵磁電流，主要用于無功勵磁，功率因數很低，約為0.1~0.2。當負載增加時，轉子電流有功分量增加，定子電流有功分量隨之增加，即可使功率因數提高。但負載超過額定值時，轉差率s值變大，轉子中的無功分量增加，而使定子功率因數又重新下降了。

第十四頁，共41頁。4.電磁轉矩特性

T=T0+P2/Ω

電動機的負載不超過額定值時，轉速和角速度Ω變化很小，而空載轉矩不變，所以電磁轉矩近似為一條斜率為1/Ω的直線。第十五頁，共41頁。5．

效率特性

η=P2/P1=P2/（P2+pCu1+pFe+pCu2+pΩ）可變損耗pCu1+pCu2

不變損耗pFe+pΩ最大效率出現在大約有3/4的額定負載時。電動機容量愈大，效率就愈高。第十六頁，共41頁。三、三相電動機的機械特性

1.固有機械特性

第十七頁，共41頁。n=f(T)第十八頁，共41頁。起動點A：其特點是：n=0（s=1）；T=TQ；起動電流I1Q=（4~7）I1n額定工作點B：其特點是：

n=nn

（s=sn）；T=Tn；運行電流I1=I1n同步速點H：其特點是：n=n0

（s=0）；T=0；I2=0；I1=I0；H點是電動狀態(tài)與回饋。最大轉矩點：電動最大轉矩點P；回饋制動最大轉矩點P’。

第十九頁，共41頁。1．人為機械特性降低Ux：當電網電壓降低時，最大轉矩Tm及啟動轉矩與U2x成正比地降低；同步轉速保持不變。電壓降低后，如負載保持額定值不變，電動機的電流將大于額定值，電動機如長期運行，最終溫升將超過允許值，導致縮短電機壽命，甚至燒壞電機的后果。

第二十頁，共41頁。第二十一頁，共41頁。轉子回路串接對稱電阻：

n0不變；Tm也不變；Sm隨R的增大而增大；TQ之值將改變，一開始隨R的增大而增加，一直增大到RQ時，TQ=Tm，如R繼續(xù)增大，TQ將開始減小。轉子電路串接對稱電阻可用于起動，也可用于調速。第二十二頁，共41頁。第二十三頁，共41頁。三相異步電動機的各種運轉狀態(tài)1．

電動運轉狀態(tài)

電動運轉狀態(tài)的特點是電動機轉矩T的方向與旋轉方向n相同。在第一象限及第三象限工作。第三象限相當于電動機工作在逆向電動（反轉電動）狀態(tài)，在電動狀態(tài)工作時，電動機由電網吸取電能，變換成機械能以帶動負載。

第二十四頁，共41頁。第二十五頁，共41頁。2.制動運轉狀態(tài)

電動機也可工作于回饋制動、反接制動及能耗制動三種制動狀態(tài)。其共同特點是電動機轉矩M與轉速n的方向相反，以實現制動。此時電動機由軸上吸收機械能，并轉為電能。第二十六頁，共41頁。1）

回饋制動狀態(tài)

當電動機由于某種原因，使其轉速高于同步轉速n0時，即n>n0時，轉差率s=（n0-n）/n0<0。如在轉子中串接不同電阻，可得到不同的穩(wěn)定轉速。串電阻愈大，穩(wěn)定的轉速將愈高。一般在回饋制動時不串電阻，以免轉速過大。

第二十七頁，共41頁。第二十八頁，共41頁。

電動機轉子電路串接較大電阻時接通電動機，啟動轉矩的方向與重物產生的方向相反。而且TQ<TZ

，在重物的作用下，迫使電動機反TQ的方向旋轉，并在重物下放的方向加速。2)反接制動狀態(tài)

轉速反向的反接制動：

第二十九頁，共41頁。第三十頁，共41頁。

定子兩相反接的反接制動：

電動機帶動生產機械原在電動狀態(tài)下穩(wěn)定運行，為了迅速停車或反向，可將兩相反接，定子相序改變。兩相反接制動的優(yōu)點是制動效果強，缺點是能量損耗大，電流沖擊大。

第三十一頁，共41頁。第三十二頁，共41頁。1）

能耗制動狀態(tài)

制動時電動機脫離交流電網，在定子繞組中通入直流電流，在定子內形成一個固定磁場。轉子導體切割磁場，而產生感應電勢、電流及制動轉矩，特性2對應于定子直流電流較大，特性3對應串接電阻較大。第三十三頁，共41頁。第三十四頁，共41頁。ues