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文檔簡介
三相電機電磁轉(zhuǎn)矩與機械特性田玉主講老師:電工電子技術
知識目標01
1.認識三相異步電機的電磁轉(zhuǎn)矩2.認識三相異步電機的機械特性3.認識三相異步電機的三個典型轉(zhuǎn)矩能力目標021.會計算額定轉(zhuǎn)矩2.會根據(jù)三個典型轉(zhuǎn)矩的影響因素分析電機的故障3.會根據(jù)機械特性分析電機的運行狀態(tài)
思政目標03學習中國電機人的奮斗精神,為科技發(fā)展做貢獻學習目標K知識引入中國電機成就--永磁電機為了提升電機的功率密度,工程師發(fā)現(xiàn)可以把圓線改為扁形的線,因為圓線會導致相鄰的三根線有間隙,而扁形的線則幾乎沒有間隙,就提高了電機的功率密度。但是扁線電機加工難度很大,為了解決這個難題,工程師在扁形銅線上涂了10層特殊材料,使用更先進的纏繞方式才解決了這個難題,現(xiàn)在全球主要的扁線加工產(chǎn)能基本在中國大陸,也就是說我們掌握了永磁電機最關鍵的兩項:永磁材料和扁線加工現(xiàn)在在國內(nèi)生產(chǎn)的特斯拉ModelY就換裝了新的國產(chǎn)電機,不斷價格更低了,扭矩和功率反而比大陸以外的同類電機提升近10%,這就是國產(chǎn)永磁電機的崛起,也讓我們在這個領域整體上真正領先了世界。電磁轉(zhuǎn)矩T由轉(zhuǎn)子導體中的電流I2(電流的有功分量I2cos
2
)和旋轉(zhuǎn)磁場每極磁通
相互作用而產(chǎn)生
CT——與電動機結構有關的常數(shù)
cos
2——轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)一、三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩定子
三相異步電動機結構和工作原理與變壓器相似。三相異步電動機的定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組相當于變壓器的一次繞組和二次繞組,它們都是彼此相互獨立的電路。定子繞組外接交流電源,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速n1切割靜止的定子繞組,產(chǎn)生感應電動勢e1。與變壓器原理相似。上式表明,旋轉(zhuǎn)磁場的磁通量Φ由電源電壓U1決定。當U1不變時,Φ就基本是恒定的,與電動機轉(zhuǎn)軸上的機械負載無關。
定子電壓:定子磁通:一、三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子感應電動勢轉(zhuǎn)子頻率轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子功率因數(shù)電動機的轉(zhuǎn)子繞組相當于變壓器的二次繞組,但轉(zhuǎn)子繞組電路的電量的頻率f2與交流電源頻率f1不同,而是小于f1,這是因為旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速切割定子繞組;而以相對轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子繞組61.TU12
電源電壓變化時,對轉(zhuǎn)矩的影響很大。2.T受轉(zhuǎn)子電阻的影響(非線性)。
∵R2
、X20為常數(shù),U1和f1一定(電源電壓為額定值)
∴
T只隨轉(zhuǎn)差率S(轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n)變化。
T=f(S)—固有轉(zhuǎn)矩特性
n=f(T)
—機械特性K——常數(shù)U1——定子繞組的相電壓3.電動機正常工作時:一、三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩二、三相異步電動機的機械特性bc段,是電動機的非穩(wěn)定運行區(qū):在bc區(qū)段內(nèi),若機械負荷增大,電機轉(zhuǎn)速n2下降,隨轉(zhuǎn)速n2下降,電磁轉(zhuǎn)矩減小,轉(zhuǎn)速進一步下降,直至停轉(zhuǎn)。所以電機在bc區(qū)段內(nèi)不可能穩(wěn)定運行
當電動機的電源電壓U1保持恒定,轉(zhuǎn)子電路的參數(shù)R2、X20為定值時,其轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩T的關系稱為機械特性。(一)穩(wěn)定運行區(qū)和非穩(wěn)定運行區(qū)n0TnTnabc
最大轉(zhuǎn)矩
啟動轉(zhuǎn)矩
臨界轉(zhuǎn)差率ab段,是電動機的穩(wěn)定運行區(qū):在此區(qū)段內(nèi),若機械負荷增大,因阻力矩大于電磁轉(zhuǎn)矩,電機轉(zhuǎn)速n2下降,隨轉(zhuǎn)速n2下降,電磁轉(zhuǎn)矩增大,當電磁轉(zhuǎn)矩與阻力矩平衡時,電機以較低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行二、三相異步電動機的機械特性
當Sm=R/X20
電磁轉(zhuǎn)矩為最大轉(zhuǎn)矩,最大轉(zhuǎn)矩Tmax與額定轉(zhuǎn)矩TN之比稱為過載系數(shù),,表示電機過載能力。一般電機過載系數(shù)在1.8-2.5之間。(二)三個典型轉(zhuǎn)矩n0TnTnabc
最大轉(zhuǎn)矩
啟動轉(zhuǎn)矩
臨界轉(zhuǎn)差率電動機在額定狀態(tài)下運行時電磁轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩1.額定轉(zhuǎn)矩(Nm)2.最大轉(zhuǎn)矩Tmax3.起動轉(zhuǎn)矩起動時,電機轉(zhuǎn)速n=0,s=1代入得起動轉(zhuǎn)矩
上式表示起動轉(zhuǎn)矩與電源電壓、轉(zhuǎn)子繞組電阻成正比。提高電源電壓或轉(zhuǎn)子繞組電阻可提高電機起動能力,電機越易于起動,起動越迅速。起動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比稱為起動系數(shù),表示電機起動能力。一般電機起動系數(shù)1.7~2.2之間二、三相異步電動機的機械特性
最大電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓成正比,當電源電壓降低,最大電磁轉(zhuǎn)矩按平方規(guī)律下降,當負載大于最大電磁轉(zhuǎn)矩,電機停車,這時旋轉(zhuǎn)磁場以最大相對轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子繞組,轉(zhuǎn)子電流、定子電流最大。如不及時切斷電源容易出現(xiàn)“悶車”,即電機因過熱而燒毀。(二)三個典型轉(zhuǎn)矩
臨界轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子繞組電阻成正比,增大轉(zhuǎn)子繞組電阻,臨界轉(zhuǎn)差率提高,臨界轉(zhuǎn)速下降,而最大電磁轉(zhuǎn)矩不變,機械特性圖變化如圖,這時穩(wěn)定運行區(qū)范圍變大,調(diào)速范圍大,另外起動轉(zhuǎn)矩增大,起動性能好。繞線式電機外接可調(diào)電阻,轉(zhuǎn)子繞組電阻大,所以其調(diào)速性能、起動性能好。nnmnm′
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