電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性演示文稿

電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)5.1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性一、物理表達(dá)式5.1.1三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的三種表達(dá)式二、參數(shù)表達(dá)式

三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率之間存在一定的關(guān)系，所以異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性通常用表示。表明：三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由主磁通與轉(zhuǎn)子電流的有功分量相互作用產(chǎn)生的。

說(shuō)明：電磁轉(zhuǎn)矩與電源參數(shù)（Ｕ1、f1）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（R、X、m、p）和運(yùn)行參數(shù)（s）有關(guān)。當(dāng)前第2頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)

三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線當(dāng)前第3頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)在特性曲線上有兩個(gè)最大轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為臨界轉(zhuǎn)差率，可令求得:

最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比稱為過(guò)載能力:2、越大，越大；與無(wú)關(guān)。1、與成正比；與無(wú)關(guān)。3、和都近似與漏抗成反比當(dāng)前第4頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)在特性曲線上還有一個(gè)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即時(shí)的轉(zhuǎn)矩:

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??；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)當(dāng)前第5頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)三、實(shí)用表達(dá)式工程上常根據(jù)電機(jī)的額定功率、額定轉(zhuǎn)速、過(guò)載能力來(lái)求出實(shí)用表達(dá)式。方法是：將Tm和sm代入即可得到機(jī)械特性方程式。利用電磁轉(zhuǎn)矩除以最大電磁轉(zhuǎn)矩可得電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用表達(dá)式：當(dāng)前第6頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性一、固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定頻率下，按規(guī)定的接線，定、轉(zhuǎn)子電路不外接阻抗時(shí)的機(jī)械特性。sn0nNsNnmsm10TNTstTmTem幾個(gè)特殊點(diǎn)：ABCD1.起動(dòng)點(diǎn)A:2.最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)B:3.額定運(yùn)行點(diǎn)C4.同步運(yùn)行點(diǎn)D當(dāng)前第7頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)二、人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性是指人為改變電源參數(shù)或電動(dòng)機(jī)參數(shù)而得到的機(jī)械特性。1.降壓時(shí)的人為機(jī)械特性snsm10TLUN0TstTmTemn10.8UN0.64Tst0.64Tm

下降后,和均下降,但不變,和減少。

如果電機(jī)在定額負(fù)載下運(yùn)行,下降后,下降,增大,轉(zhuǎn)子電流因增大而增大,導(dǎo)致電機(jī)過(guò)載。長(zhǎng)期欠壓過(guò)載運(yùn)行將使電機(jī)過(guò)熱，減少使用壽命。當(dāng)前第8頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)2.轉(zhuǎn)子回路串對(duì)稱電阻時(shí)的人為機(jī)械特性串電阻后,、不變，增大。在一定范圍內(nèi)增加電阻，可以增加。當(dāng)時(shí)，若再增加電阻，減小。串電阻后，機(jī)械特性線性段斜率變大，特性變軟。

除了上述特性外，還有改變電源頻率、極對(duì)數(shù)等人為機(jī)械特性。10TstTmTems

n0n1smR2TstsmR2+Rs當(dāng)前第9頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)5.2三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

起動(dòng)指電動(dòng)機(jī)接通電源后由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程.對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能要求二：起動(dòng)電流小,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大。1.起動(dòng)電流大的原因

起動(dòng)時(shí),,轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大,使轉(zhuǎn)子電流大,根據(jù)磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系,定子電流必然增大.2.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大的原因從下述公式分析

起動(dòng)時(shí),,遠(yuǎn)大于運(yùn)行時(shí)的,轉(zhuǎn)子漏抗很大,很低,盡管很大,但并不大.

由于起動(dòng)電流大,定子漏阻抗壓降大,使定子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小,對(duì)應(yīng)的氣隙磁通減小.由上述兩個(gè)原因使得起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大.當(dāng)前第10頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)一、直接起動(dòng)可以直接起動(dòng)的條件：起動(dòng)電流倍數(shù)二、降壓起動(dòng)適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組為三角形接線的電動(dòng)機(jī)。起動(dòng)時(shí)Y接；運(yùn)行時(shí)△接。起動(dòng)電流關(guān)系:Y-△降壓起動(dòng)多用于空載或輕載起動(dòng)1.Y-△降壓起動(dòng)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩關(guān)系:當(dāng)前第11頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)2.自耦變壓器降壓起動(dòng)直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流：降壓后二次側(cè)起動(dòng)電流：變壓器一次側(cè)電流：電網(wǎng)提供的起動(dòng)電流減小倍數(shù)：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小的倍數(shù)：自耦變壓器一般有三個(gè)分接頭可供選用。當(dāng)前第12頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)一、轉(zhuǎn)子回路串電阻起動(dòng)

在轉(zhuǎn)子回路中串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮?既能限制起動(dòng)電流，又能增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

為了有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、使起動(dòng)過(guò)程平滑，應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路中串入多級(jí)對(duì)稱電阻，并隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐漸切除起動(dòng)電阻。當(dāng)前第13頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)

電動(dòng)機(jī)由a點(diǎn)開(kāi)始起動(dòng)，經(jīng)b→c→d→e→f→g→h，完成起動(dòng)過(guò)程。起動(dòng)過(guò)程當(dāng)前第14頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)二、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)頻敏變阻器是一鐵損很大的三相電抗器。

起動(dòng)時(shí)，S2斷開(kāi)，轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器,S1閉合，電機(jī)通電開(kāi)始起動(dòng)。起動(dòng)時(shí),,頻敏變阻器鐵損大,反映鐵損耗的等效電阻大,相當(dāng)于轉(zhuǎn)子回路串入一個(gè)較大電阻。隨著上升,減小,鐵損減少,等效電阻減小,相當(dāng)于逐漸切除,起動(dòng)結(jié)束,S2閉合，切除頻敏變阻器，轉(zhuǎn)子電路直接短路。

當(dāng)前第15頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)5.3三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)能耗制動(dòng)實(shí)現(xiàn)：制動(dòng)時(shí)，S1斷開(kāi),電機(jī)脫離電網(wǎng)，同時(shí)S2閉合,在定子繞組中通入直流勵(lì)磁電流。

直流勵(lì)磁電流產(chǎn)生一個(gè)恒定的磁場(chǎng)，因慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子切割恒定磁場(chǎng)，導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。感應(yīng)電流與磁場(chǎng)作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)性質(zhì)，轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流為零，制動(dòng)過(guò)程結(jié)束。

制動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)子的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芟脑谵D(zhuǎn)子回路電阻上——能耗制動(dòng)。當(dāng)前第16頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)nTemA0n1C1B23

對(duì)籠型異步電動(dòng)機(jī),可以增大直流勵(lì)磁電流來(lái)增大初始制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

對(duì)繞線型異步電動(dòng)機(jī),可以增大轉(zhuǎn)子回路電阻來(lái)增大初始制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。制動(dòng)電阻大?。寒?dāng)前第17頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)一、電源兩相反接的反接制動(dòng)反接制動(dòng)實(shí)現(xiàn)：將電動(dòng)機(jī)電源兩相反接可實(shí)現(xiàn)反接制動(dòng)。機(jī)械特性由曲線1變?yōu)榍€2，工作點(diǎn)由A→B→C，n=0,制動(dòng)過(guò)程結(jié)束。繞線式電動(dòng)機(jī)在定子兩反接同時(shí),可在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)制動(dòng)電阻來(lái)限制制動(dòng)電流和增大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩

,曲線3。當(dāng)前第18頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)二、倒拉反轉(zhuǎn)的反接制動(dòng)條件:適用于繞線式異步電動(dòng)機(jī)帶位能性負(fù)載情況。實(shí)現(xiàn)：在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)適當(dāng)大電阻RB。電機(jī)工作點(diǎn)由A→B→C，n=0，制動(dòng)過(guò)程開(kāi)始，電機(jī)反轉(zhuǎn)子，直到D點(diǎn)。在第四象限才是制動(dòng)狀態(tài)。由于電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，n<0，所以s>1。當(dāng)前第19頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)反接制動(dòng)時(shí)，s>1，所以有機(jī)械功率為電磁功率為機(jī)械功率為負(fù)，說(shuō)明電機(jī)從軸上輸入機(jī)械功率；電磁功率為正說(shuō)明電機(jī)從電源輸入電功率，并軸定子向轉(zhuǎn)子傳遞功率。而表明，軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成電功率后，連同定子傳遞給轉(zhuǎn)子的電磁功率一起消耗在轉(zhuǎn)子回路電阻上，所反接制動(dòng)的能量損耗較大。當(dāng)前第20頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)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>n1.

回饋制動(dòng)狀態(tài)實(shí)際上就是將軸上的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能并回饋到電網(wǎng)的異步發(fā)電機(jī)狀態(tài)。一、下放重物時(shí)的回饋制動(dòng)

首先將定子兩相反接,定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步速為-n1，特性曲線變?yōu)?。工作點(diǎn)由A到B。經(jīng)過(guò)反接制動(dòng)過(guò)程（由B到C）、反向加速過(guò)程（C到-n1變化），最后在位能負(fù)載作用下反向加速并超過(guò)同步速，直到C點(diǎn)保持穩(wěn)定運(yùn)行。電機(jī)機(jī)械特性曲線1，運(yùn)行于A點(diǎn)。當(dāng)前第21頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)二、變極或變頻調(diào)速過(guò)程中的回饋制動(dòng)電機(jī)機(jī)械特性曲線1，運(yùn)行于A點(diǎn)。電機(jī)工作點(diǎn)由A變到B，電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)，，電機(jī)處于回饋制動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)電機(jī)采用變極（增加極數(shù)）或變頻（降低頻率）進(jìn)行調(diào)速時(shí)，機(jī)械特性變?yōu)?。同步速變?yōu)?。?dāng)前第22頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)5.4三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速由異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式可知，異步電動(dòng)機(jī)有下列三種基本調(diào)速方法：（1）改變定子極對(duì)數(shù)調(diào)速。（2）改變電源頻率調(diào)速。（3）改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。當(dāng)前第23頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)變極調(diào)速一、變極原理變極調(diào)速只用于籠型電動(dòng)機(jī)。以4極變2極為例：U相兩個(gè)線圈，順向串聯(lián)，定子繞組產(chǎn)生4極磁場(chǎng)：反向串聯(lián)和反向并聯(lián)，定子繞組產(chǎn)生2極磁場(chǎng)：當(dāng)前第24頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)二、三種常用變極接線方式Y(jié)→反并YY，2p-pY→反串Y，2p-p?→YY，2p-p注意：當(dāng)改變定子繞組接線時(shí)，必須同時(shí)改變定子繞組的相序當(dāng)前第25頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)三、變極調(diào)速時(shí)容許輸出

容許輸出時(shí)是指保持電流為額定值條件下，調(diào)速前、后電動(dòng)機(jī)軸上輸出的功率和轉(zhuǎn)矩。1.Y-YY聯(lián)結(jié)方式Y(jié)-YY后,極數(shù)減少一半,轉(zhuǎn)速增大一倍,即，保持每一繞組電流為,則輸出功率和轉(zhuǎn)矩為

可見(jiàn)，Y-YY聯(lián)結(jié)方式時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增大一倍，容許輸出功率增大一倍，而容許輸出轉(zhuǎn)矩保持不變，所以這種變極調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，它適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。當(dāng)前第26頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)2.?-YY聯(lián)結(jié)方式?-YY后,極數(shù)減少一半,轉(zhuǎn)速增大一倍,即，保持每一繞組電流為,則輸出功率和轉(zhuǎn)矩為

可見(jiàn)，?-YY聯(lián)結(jié)方式時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增大一倍，容許輸出功率近似不變，而容許輸出轉(zhuǎn)矩近似減少一半，所以這種變極調(diào)速屬于恒功率調(diào)速，它適用于恒功率負(fù)載。同理可以分析，正串Y-反串Y聯(lián)結(jié)方式的變極調(diào)速屬恒功率調(diào)速。當(dāng)前第27頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)四、變極調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性1.Y-YY聯(lián)結(jié)方式2.△-YY聯(lián)結(jié)方式

變極調(diào)速時(shí),轉(zhuǎn)速幾乎是成倍變化的,調(diào)速的平滑性較差,但具有較硬的機(jī)械特性,穩(wěn)定性好,可用于恒功率和恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載.當(dāng)前第28頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)變頻調(diào)速一、電壓隨頻率調(diào)節(jié)的規(guī)律

當(dāng)轉(zhuǎn)差率s變化不大時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n基本與電源頻率f1正比，連續(xù)調(diào)節(jié)電源頻率，可以平滑地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。但是，

頻率改變將影響磁路的飽和程度、勵(lì)磁電流、功率因數(shù)、鐵損及過(guò)載能力的大小。為了保持變頻率前、后過(guò)載能力不變，要求下式成立：當(dāng)前第29頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)1、恒轉(zhuǎn)矩變頻率調(diào)速此條件下變頻調(diào)速，電機(jī)的主磁通和過(guò)載能力不變。對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載2、恒功率變頻率調(diào)速此條件下變頻調(diào)速，電機(jī)的過(guò)載能力不變，但主磁通發(fā)生變化。對(duì)恒功率負(fù)載得當(dāng)前第30頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)二、頻率調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變頻調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性可用下列各式表示最大轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩臨界點(diǎn)轉(zhuǎn)速降在基頻以下調(diào)速時(shí),保持,即恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。

在基頻以上調(diào)速時(shí),電壓只能，迫使主磁通與頻率成反比降低，近似為恒功率調(diào)速。當(dāng)前第31頁(yè)\共有33頁(yè)\編于星期六\8點(diǎn)變轉(zhuǎn)差率調(diào)速一、繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回