三相异步电动机的机械特性起动制动课件.pptx
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- 三相 异步电动机 机械 特性 起动 制动 课件
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1、第三章第三章 三相异步电动机的机械特性、起动三相异步电动机的机械特性、起动和制动和制动第一节第一节 三相异步电动机机械特性三相异步电动机机械特性2222222222222cos)/(/cosXsRRXsRsR一、一、物理表达式物理表达式122cosTmTCI式中:式中:11112wTpm N kC异步机的转矩系数异步机的转矩系数 异步机每极磁通异步机每极磁通 m222222XsREI1第1页,共58页。物理表达式的几点讨论:物理表达式的几点讨论:v1.1.三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩T T是由主磁通和是由主磁通和转子电流相互作用产生的转子电流相互作用产生的v2.T2.T和气
2、隙磁通以及转子电流的有功分量成正和气隙磁通以及转子电流的有功分量成正比;(因为转子电流滞后于转子电势,在气比;(因为转子电流滞后于转子电势,在气隙磁场同一极性下面的各转子有效导体中,隙磁场同一极性下面的各转子有效导体中,电流方向不完全相同)电流方向不完全相同)221cosICTmT2第2页,共58页。vT,T,磁通,转子电流的有功分磁通,转子电流的有功分量三者之间的关系:左手定量三者之间的关系:左手定则;则;vn=f(In=f(I2 2)曲线曲线v 曲线曲线vn=f(T)n=f(T)曲线曲线)(cos2fn 221cosICTmT3第3页,共58页。物理表达式的局限性:物理表达式的局限性:v用
3、于物理分析异步电动机在各种运转状态下,用于物理分析异步电动机在各种运转状态下,转矩和气隙磁通及转子电流有功分量之间的转矩和气隙磁通及转子电流有功分量之间的关系,但不能和具体的参数联系起来。不利关系,但不能和具体的参数联系起来。不利于定量地分析问题于定量地分析问题v需要参数表达式需要参数表达式4第4页,共58页。异步电动机的异步电动机的机械特性机械特性二、参数表达式二、参数表达式 21112wmEf N k 12sfp1222cossmTE I 可得可得222ZIE222/cosZsR2122smRTIs则得则得5第5页,共58页。由于异步电动机的电磁功率为由于异步电动机的电磁功率为221 2e
4、RPm IsesPT 分子分母同乘以分子分母同乘以(1-s),),即得即得 2PT 由异步电动机的近似等效电路由异步电动机的近似等效电路 2222112UIRRXXs 得异步电动机的得异步电动机的机械特性参数表达式:机械特性参数表达式:221222112sRUmsTRRXXs6第6页,共58页。v1.1.几个状态几个状态v2.42.4个特殊点个特殊点三相异步电动机三相异步电动机的固有机械特性的固有机械特性7第7页,共58页。221212XXRRsm临界转差率临界转差率 0d/dsT使使 ,即可求得,即可求得 最大转矩最大转矩 21max2211122sUmTRRXX 由于由于211XXR212
5、XXRsm21max122()smUTXX 起动转矩起动转矩 221221212stsU RmTRRXX起动转矩倍数起动转矩倍数 N/TTKstst8第8页,共58页。三、实用表达式三、实用表达式1max212212mmmmRTsRTsRssssR忽略忽略 R1 得机械特性的得机械特性的实用表达式:实用表达式:max2mmTTssssNTTTmTTss*)1(max2N9第9页,共58页。第二节第二节 三相异步电动机的固有机械特性三相异步电动机的固有机械特性 与人为机械特性与人为机械特性一、固有机械特性一、固有机械特性 固有机械特性是指异步电动机工作在额定电压及额定频率下,固有机械特性是指异步
6、电动机工作在额定电压及额定频率下,电动机按规定的接线方法接线,定子及转子电路中不外接电阻(电电动机按规定的接线方法接线,定子及转子电路中不外接电阻(电抗或电容)时所获得的机械特性曲线抗或电容)时所获得的机械特性曲线。三相异步电动机三相异步电动机的固有机械特性的固有机械特性1)起始点)起始点A;2)额定工作点)额定工作点B;3)同步转速点)同步转速点H;4)最大转矩点)最大转矩点P和和P。10第10页,共58页。二、人为机械特性二、人为机械特性三相异步电动机降低定子三相异步电动机降低定子相电压时的人为机械特性相电压时的人为机械特性(一)降低(一)降低 xU 降低后电动机电流将大于降低后电动机电流
7、将大于额定值,电动机如长时连续运行,额定值,电动机如长时连续运行,最终温升将超过允许值,导致电最终温升将超过允许值,导致电动机寿命缩短,甚至烧坏。动机寿命缩短,甚至烧坏。xU转子电路内串联对称电阻转子电路内串联对称电阻时的人为机械特性时的人为机械特性(二)转子电路内串联对称电阻(二)转子电路内串联对称电阻 转子电路串联对称电阻转子电路串联对称电阻适用于绕线转子异步电动机适用于绕线转子异步电动机的起动,也可用于调速。的起动,也可用于调速。11第11页,共58页。(三)定子电路串联对称电抗(三)定子电路串联对称电抗定子电路内串联对称电抗定子电路内串联对称电抗时的人为机械特性时的人为机械特性 定子电
8、路串联对称电抗定子电路串联对称电抗一般用于笼型异步电动机的一般用于笼型异步电动机的降压起动,以限制电动机的降压起动,以限制电动机的起动电流。起动电流。定子电路内串联对称电阻定子电路内串联对称电阻时的人为机械特性时的人为机械特性(四)定子电路串联对称电阻(四)定子电路串联对称电阻 与串联对称电抗时相同,与串联对称电抗时相同,定子串联对称电阻一般也用于定子串联对称电阻一般也用于笼型异步电动机的减压起动笼型异步电动机的减压起动。12第12页,共58页。例题3113第13页,共58页。一一.异步电动机的起动指标异步电动机的起动指标1.1.起动的要求:起动的要求:v起动电流要小,以减小对电网的冲击起动电
9、流要小,以减小对电网的冲击v起动转矩要大,以加速起动过程,缩短起动时间起动转矩要大,以加速起动过程,缩短起动时间2.2.异步电动机的实际起动情况:异步电动机的实际起动情况:v(1 1)转子电路的电阻降低很多,起动电流显著增加,)转子电路的电阻降低很多,起动电流显著增加,增加的起动电流还会使电机磁路饱和,使漏抗减小,这增加的起动电流还会使电机磁路饱和,使漏抗减小,这又会使电流进一步增大。又会使电流进一步增大。v笼形异步电动机起动电流达额定电流的笼形异步电动机起动电流达额定电流的4 47 7倍,某些倍,某些型号甚至可达型号甚至可达8 81212倍倍第二节第二节 三相笼形异步电动机的起动三相笼形异步
10、电动机的起动14第14页,共58页。过大的起动电流会造成:过大的起动电流会造成:v电动机发热,影响电动机寿命;电动机发热,影响电动机寿命;v过大的起动电流还会使电网产生过大的电压过大的起动电流还会使电网产生过大的电压降落,影响接在电网上的其他设备的正常运降落,影响接在电网上的其他设备的正常运行。行。v(2)起动电流大,但是异步电动机的起动转)起动电流大,但是异步电动机的起动转矩并不大;因为功率因数小矩并不大;因为功率因数小v起动转矩小则会对需满载起动的机械造成困起动转矩小则会对需满载起动的机械造成困难。难。15第15页,共58页。3.3.要改善异步电动机的起动性能,关键在于设要改善异步电动机的
11、起动性能,关键在于设法限制起动电流,增大起动转矩。法限制起动电流,增大起动转矩。4.4.把异步电动机起动分成把异步电动机起动分成4 4种情况:种情况:v(1 1)小容量电动机轻载起动)小容量电动机轻载起动v(2 2)中大容量电动机轻载起动)中大容量电动机轻载起动v(3 3)小容量电动机重载起动)小容量电动机重载起动v(4 4)中大容量电动机重载起动)中大容量电动机重载起动16第16页,共58页。一般规定,异步电动机的功率小于一般规定,异步电动机的功率小于7.5kW时允时允许直接起动。许直接起动。如果功率大于如果功率大于7.5kW,而电源总容量较大,能,而电源总容量较大,能符合下式要求者,电动机
12、也可允许直接起动。符合下式要求者,电动机也可允许直接起动。一一.直接起动小容量电动机轻载起直接起动小容量电动机轻载起动动11NstIIKIAkVAkV341起动电动机容量电源总容量如果不能满足要求,则必须采用如果不能满足要求,则必须采用减压起动减压起动的方法的方法 。17第17页,共58页。还要考虑其他一些因素:还要考虑其他一些因素:v起动是否频繁起动是否频繁v供电线路的距离供电线路的距离v同一台变压器其他用户的要求同一台变压器其他用户的要求18第18页,共58页。v轻载:对起动转矩要求并不高,此时的主要矛盾是电流;轻载:对起动转矩要求并不高,此时的主要矛盾是电流;v降低起动电流的方法,主要靠
13、降低起动电流的方法,主要靠降低电压降低电压;v由于笼形异步电动机的转子本身不可能外接任何阻抗,由于笼形异步电动机的转子本身不可能外接任何阻抗,那么只能在定子电路采取措施。那么只能在定子电路采取措施。二二.减压起动大中容量电动机轻载起减压起动大中容量电动机轻载起动动 异步电动机的异步电动机的机械特性参数表达式:机械特性参数表达式:221222112sRUmsTRRXXs19第19页,共58页。v减压起动减小起动电流的同时,也减小了起动转矩;减压起动减小起动电流的同时,也减小了起动转矩;v所以,只能用于对起动转矩要求不高的场合。所以,只能用于对起动转矩要求不高的场合。若忽略励磁电流,则:若忽略励磁
14、电流,则:2222112UIRRXXs v降低每相绕组电压的措施:降低每相绕组电压的措施:v(1 1)定子绕组串电阻或电抗;)定子绕组串电阻或电抗;v(2 2)自耦变压器)自耦变压器v(3 3)星形三角形起动(改变定子绕组接法)星形三角形起动(改变定子绕组接法)20第20页,共58页。(一)定子绕组串电阻或电抗减压起动(一)定子绕组串电阻或电抗减压起动 笼型异步电动机电阻笼型异步电动机电阻减压起动的原理图减压起动的原理图笼型异步电动机电抗笼型异步电动机电抗减压起动的原理图减压起动的原理图21第21页,共58页。sI11UkRkjXstR1sI1UkRkjX1U等值电路:等值电路:22第22页,
15、共58页。注意:注意:v(1 1)降压起动方法虽然降低了起动电流,但)降压起动方法虽然降低了起动电流,但起动转矩也显著减小,只适用于空载或轻载起动转矩也显著减小,只适用于空载或轻载起动;起动;v(2 2)串电阻降压起动一般用于低压电动机,)串电阻降压起动一般用于低压电动机,串电抗降压起动一般用于高压电动机;串电抗降压起动一般用于高压电动机;v(3 3)降压起动除了限制起动电流,有时以减)降压起动除了限制起动电流,有时以减小起动转矩为主要目的,以减轻对机构的冲小起动转矩为主要目的,以减轻对机构的冲击并保证平稳加速。击并保证平稳加速。23第23页,共58页。v3.3.起动电阻或电抗的计算起动电阻或
16、电抗的计算v4.R4.Rk k和和X Xk k的估算的估算v5.5.例题例题3 32 224第24页,共58页。(二)自耦补偿减压起动(二)自耦补偿减压起动 异步电动机自耦补偿异步电动机自耦补偿起动的原理线路图起动的原理线路图25第25页,共58页。21xUNUNxxstIUIU21xstININ121xININ所以所以2121stININ通过自耦变压器,电网所提供的起动通过自耦变压器,电网所提供的起动电流降低为:电流降低为:222111xstNNIIINN自耦变压器的自耦变压器的减压原理图减压原理图26第26页,共58页。总结:总结:v与直接起动相比,起动电压降低为与直接起动相比,起动电压降
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