异步电机拖动版终稿课件.pptx
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- 异步电机 拖动 版终稿 课件
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1、第5章 三相异步电动机的电力拖动5.1 5.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性5.2 5.2 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动5.3 5.3 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动5.45.4三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速思考题与习题本章首先讨论三相异步电动机的机械特性,然后以机械本章首先讨论三相异步电动机的机械特性,然后以机械特性为理论基础,分析研究三相异步电动机的起动、制动和特性为理论基础,分析研究三相异步电动机的起动、制动和调速等问题。调速等问题。第5章 三相异步电动机的电力拖动基本要求:基本要求:1.1.熟练掌握三相异步电动机电磁转矩的物理表达式和
2、参数表达熟练掌握三相异步电动机电磁转矩的物理表达式和参数表达式、掌握实用表达式及其计算;式、掌握实用表达式及其计算;2.2.熟练掌握三相异步电动机固有机械特性曲线,深入理解特性熟练掌握三相异步电动机固有机械特性曲线,深入理解特性曲线上的起动点、最大转矩点,额定运行点和同步点的意义;曲线上的起动点、最大转矩点,额定运行点和同步点的意义;3.3.掌握三相异步电动机降低定子电压的人为机械特性和绕线转掌握三相异步电动机降低定子电压的人为机械特性和绕线转子异步电动机串联对称电阻的人为机械特性以及与固有特性比子异步电动机串联对称电阻的人为机械特性以及与固有特性比较,人为机械特性的最大转矩、起动转矩和临界转
3、差率的变化较,人为机械特性的最大转矩、起动转矩和临界转差率的变化情况;情况;4.4.了解三相笼型异步电动机直接起动的特点,熟练掌握星一三了解三相笼型异步电动机直接起动的特点,熟练掌握星一三角形降压起动和自耦变压器降压起动的方法及其有关计算;角形降压起动和自耦变压器降压起动的方法及其有关计算;5.5.掌握三相绕线转子异步电动机的转子串电阻起动方法;掌握三相绕线转子异步电动机的转子串电阻起动方法;第5章 三相异步电动机的电力拖动6.6.了解三相绕线转子异步电动机的转子串接频敏变阻器起了解三相绕线转子异步电动机的转子串接频敏变阻器起动方法及其特点;动方法及其特点;7.7.了解三相异步电动机软起动的工
4、作原理和起动方法;了解三相异步电动机软起动的工作原理和起动方法;8.8.掌握能耗制动的方法及转子电阻大小和直流励磁电流大掌握能耗制动的方法及转子电阻大小和直流励磁电流大小对制动的影响,了解能耗制动机械特性曲线的特点;小对制动的影响,了解能耗制动机械特性曲线的特点;9.9.掌握电源两相反接制动和倒拉反转反接制动的方法制动掌握电源两相反接制动和倒拉反转反接制动的方法制动时的能量关系;时的能量关系;10.10.掌握回馈制动的条件、回馈制动机械特性的形状,了解掌握回馈制动的条件、回馈制动机械特性的形状,了解生产实践中出现回馈制动的例子;生产实践中出现回馈制动的例子;11.11.掌握三相异步电动机的三种
5、调速方法。掌握三相异步电动机的三种调速方法。第5章 三相异步电动机的电力拖动教学内容:教学内容:5.1.1 5.1.1 三相异步电动机机械特性的三种表达式三相异步电动机机械特性的三种表达式5.1.2 5.1.2 三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性教学目的与要求:教学目的与要求:1 1 熟练掌握异步电动机机械特性表达式熟练掌握异步电动机机械特性表达式2 2 熟练掌握各物理量对机械特性的影响熟练掌握各物理量对机械特性的影响3 3 掌握机械特性的求取方法掌握机械特性的求取方法5.1三相异步电动机的机械特性第5章 三相异步电动机的电力拖动5.1三相异步
6、电动机的机械特性一、物理表达式一、物理表达式5.1.1 5.1.1 三相异步电动机机械特性的三种表达式三相异步电动机机械特性的三种表达式二、参数表达式二、参数表达式022emTTCI cos 表明:三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通表明:三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通 与转子电流的与转子电流的有功分量有功分量 相互作用产生的。相互作用产生的。022cosI221122211122emRm pUsTRf(R)(XX)s 说明:电磁转矩与电源参数(说明:电磁转矩与电源参数(1 1、f f1 1)、结构参数()、结构参数(R R、X X、m m、p p)和运行参数()和运行参数(s s)有关。)
7、有关。三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速与电磁转矩三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速与电磁转矩之间的关系,即之间的关系,即 ,由于电机的转速与转差率之间存在一,由于电机的转速与转差率之间存在一定的关系,所以异步电动机的机械特性通常用定的关系,所以异步电动机的机械特性通常用 表示。表示。)(sfTem)(nemTf第5章 三相异步电动机的电力拖动 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 曲线曲线)(emTfn 分析:分析:(1 1)0 0n nn n1 1,0 0S S1 1,n n1 1、T Temem0 0,电动机状态,第一象限;,电动机状态,第一象限;(2 2)n n
8、n n1 1,S S0 0,n n 0 0,发电机状态,第二象限;,发电机状态,第二象限;(3 3)n n0 0,S S0 0,n n 0 0,T Tem em 0 0,电磁制动状态,第四象限,电磁制动状态,第四象限 1.1.额定转矩额定转矩NTNNST)(95506021000PNmNnPnPTNNNNNN 2.2.最大转矩最大转矩 (停转转矩)(停转转矩)mT第5章 三相异步电动机的电力拖动在特性曲线上有两个最大转矩,最大转矩对应的转差率称为临界在特性曲线上有两个最大转矩,最大转矩对应的转差率称为临界转差率,可令转差率,可令 求得求得:0 dsdTem222212112mRRsXXR(XX
9、)221111221121111244mm pUm pUTf(XX)fRR(XX)2 2)越大,越大,越大;越大;与与 无关;无关;2R2RmsmT1 1)与与 成正比;成正比;与与 无关;无关;mT21Ums1U3 3)和和 都近似与漏抗成反比;都近似与漏抗成反比;mTms忽略忽略R1忽略忽略R1讨论:讨论:4 4)2mSmS211f1TX1TX2pUmT,m第5章 三相异步电动机的电力拖动mTNTT 最大转矩与额定转矩之比称为过载能力最大转矩与额定转矩之比称为过载能力:3.3.过载能力过载能力反映电动机短反映电动机短时过载能力时过载能力5.1T为满足要求为满足要求一般:一般:1.6 1.6
10、 2.22.2,起重、冶金机械专用电动机,起重、冶金机械专用电动机 2.2 2.2 2.82.8TT4.4.起动转矩起动转矩时的时的 称为称为 ,当,当 时,电机才能起动。时,电机才能起动。10sn,emTstTstTLT211222112122stm pU RTf(RR)(XX)第5章 三相异步电动机的电力拖动讨论:讨论:2 2)频率越高,起动转矩越小;)频率越高,起动转矩越小;4 4)在一定范围内,增大转子回路电阻,起动转矩增加。)在一定范围内,增大转子回路电阻,起动转矩增加。ststNTKT 5 5)起动转矩倍数)起动转矩倍数21stUT 1 1)参数、频率一定时,起动转矩与电源电压平方
11、成正比;)参数、频率一定时,起动转矩与电源电压平方成正比;21stUT 当转子回路串入当转子回路串入 后,当后,当 时,时,stR1XXRRRs22121st2m)(mstTT 即起动转矩达最大值。即起动转矩达最大值。串入电阻计算:串入电阻计算:iestst222121stkkRRRXXRR,)(一般:一般:=1.02.0 =1.02.0,起重、冶金专用的笼型电动机:,起重、冶金专用的笼型电动机:=2.84.0 =2.84.0stkstk3 3)漏抗越大,起动转矩越小;)漏抗越大,起动转矩越小;第5章 三相异步电动机的电力拖动三、实用表达式表达式2memmmTTssss 工程上常根据电机的额定
12、功率、额定转速、过载能力来工程上常根据电机的额定功率、额定转速、过载能力来求出实用表达式。方法是:求出实用表达式。方法是:利用电磁转矩除以最大电磁转矩可得电磁转矩的实用表达式利用电磁转矩除以最大电磁转矩可得电磁转矩的实用表达式:9550NNNPTn 第一步:第一步:kWr/min(N Nm m)第二步:由第二步:由 ,求出,求出 。mTNTT NmTTT第5章 三相异步电动机的电力拖动11NNnnsn 第三步:第三步:TNmmNssss12TTmN)(1s0s2s2Tm2N2mTNmNTsssss2TTmemmmss将将T Tm m和和s sm m代入即可得到机械特性方程式,可作出代入即可得到
13、机械特性方程式,可作出 。)(sfTem第5章 三相异步电动机的电力拖动5.1.25.1.2 三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性一、固有机械特性一、固有机械特性固有机械特性固有机械特性是指电动机在额定电压和额定频率下,按规定的接是指电动机在额定电压和额定频率下,按规定的接线,定、转子电路不外接阻抗时的机械特性。线,定、转子电路不外接阻抗时的机械特性。sn0nNsNnmsm10TNTstTmTem几个特殊点:几个特殊点:A AB BC CD1.1.起动点起动点A:A:01emstn,s,TT 2.2.最大转矩点最大转矩点B:B:mmemmnn,s
14、s,TT 3.3.额定运行点额定运行点C CNmemNnn,ss,TT 4.4.同步运行点同步运行点D D100emnn,s,T 第5章 三相异步电动机的电力拖动二、人为机械特性人为机械特性人为机械特性是指人为改变电源参数或电动机参数而得到的机是指人为改变电源参数或电动机参数而得到的机械特性。械特性。1.1.降压时的人为机械特性降压时的人为机械特性snsm10TLUN0TstTmTemn10.8UN0.64Tst0.64Tm 下降后下降后,和和 均下降均下降,但但 不变不变,和和 减少。减少。1UmTstTmsstkT 如果电机在额定负载下运如果电机在额定负载下运行行,下降后下降后,下降下降,
15、增大增大,转子电流因转子电流因 增大而增增大而增大大,导致电机过载。长期欠压导致电机过载。长期欠压过载运行将使电机过热,减过载运行将使电机过热,减少使用寿命。少使用寿命。1Uns22sEsE 第5章 三相异步电动机的电力拖动2.2.转子回路串对称电阻时的人为机械特性转子回路串对称电阻时的人为机械特性串电阻后串电阻后,、不变,不变,增大。增大。nmTms在一定范围内增加电阻,可以在一定范围内增加电阻,可以增加增加 。当。当 时时 ,若,若再增加电阻,再增加电阻,减小。减小。stT1ms stmTT stT 串电阻后,机械特性线性段斜率变大,特性变软。串电阻后,机械特性线性段斜率变大,特性变软。除
16、了上述特性外,还有除了上述特性外,还有改变电源频率、极对数等人改变电源频率、极对数等人为机械特性。为机械特性。1 0TstTmTems n0n1smR2TstsmR2+Rs3.3.定子串接对称电抗或电阻时定子串接对称电抗或电阻时 的人为机械特性的人为机械特性第5章 三相异步电动机的电力拖动教学重点:教学重点:1 1 机械特性的表达式机械特性的表达式2 2 各物理量对机械特性的影响各物理量对机械特性的影响教学难点:教学难点:各物理量对机械特性的影响各物理量对机械特性的影响作业:作业:P182:5.5小结小结3 3 机械特性的求取机械特性的求取第5章 三相异步电动机的电力拖动5.25.2三相异步电
17、动机的起动三相异步电动机的起动教学内容:教学内容:5.2.1 5.2.1 三相笼型异步电动机的起动三相笼型异步电动机的起动5.2.2 5.2.2 三相绕线型异步电动机的起动三相绕线型异步电动机的起动教学目的与要求:教学目的与要求:2 2 掌握起动的方法和原理掌握起动的方法和原理1 1 掌握起动电流大而起动转矩不大的原因掌握起动电流大而起动转矩不大的原因第5章 三相异步电动机的电力拖动5.25.2三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 1.1.定义:定义:起动指电动机接通电源后,由静止状态加速到稳定运行起动指电动机接通电源后,由静止状态加速到稳定运行状态的过程。状态的过程。2.2.起动性能指标
18、起动性能指标 (Starting of three-phase asynchronous motor)(Starting of three-phase asynchronous motor)概述:概述:(1 1)起动电流倍数)起动电流倍数)(INstkI/I (2 2)起动转矩倍数)起动转矩倍数)(stNstkT/T (3 3)起动时间)起动时间stt (4 4)起动设备的简易性、可靠性)起动设备的简易性、可靠性3.3.对起动的要求对起动的要求 (1 1)希望起动电流小)希望起动电流小stI(2 2)希望起动转矩大)希望起动转矩大stT (3 3)起动时间)起动时间stt (4 4)起动设备简
19、单、经济、可)起动设备简单、经济、可靠,操作方便。靠,操作方便。第5章 三相异步电动机的电力拖动(1 1)起动电流大的原因)起动电流大的原因 物理概念上讲:起动时物理概念上讲:起动时,转子感应电动势大转子感应电动势大,使转使转子电流大子电流大,根据磁动势平衡关系根据磁动势平衡关系,定子电流必然增大定子电流必然增大.1,0sn5.2.15.2.1 三相笼型异步电动机的起动三相笼型异步电动机的起动 (Starting of three-phase basket rotor winding asynchronous motor)一、直接起动 又称全压起动,起动方法简单,不需要起动设备,起动性能又称全
20、压起动,起动方法简单,不需要起动设备,起动性能差。主要表现:差。主要表现:21kT74kIststIst 为什么起动电流大,而起动转矩不大呢?为什么起动电流大,而起动转矩不大呢?等效电路上:起动时等效电路上:起动时,st222II0Rss1sR1,0,或,sn第5章 三相异步电动机的电力拖动2.2.起动转矩不大的原因起动转矩不大的原因从下述公式分析从下述公式分析022stemTTTCI cos 起动时起动时,远大于运行时的远大于运行时的 ,转子漏抗转子漏抗 很大很大,很低很低,尽管尽管 很大很大,但但 并不大并不大.1ss22sXXs2cos2I22cosI 由于起动电流大由于起动电流大,定子
21、漏阻抗压降大定子漏阻抗压降大,使定子感应电动势减小使定子感应电动势减小,对应的气隙磁通减小对应的气隙磁通减小.由上述两个原因使得起动转矩不大由上述两个原因使得起动转矩不大.起动电流大的影响:起动电流大的影响:1 1)线路压降大,造成电网电压降低;)线路压降大,造成电网电压降低;2 2)线路及电机热损耗大;)线路及电机热损耗大;3 3)在端部产生电磁力使其变形,损坏绝缘,转子鼠笼条断)在端部产生电磁力使其变形,损坏绝缘,转子鼠笼条断条。条。第5章 三相异步电动机的电力拖动可以直接起动的条件:起动电流倍数可以直接起动的条件:起动电流倍数 )kW()kVAkI电电动动机机容容量量电电源源容容量量(3
22、41二、降压起动 适用于正常运行时定子绕组为三角形适用于正常运行时定子绕组为三角形接线(接线()的电动机。)的电动机。起动时起动时 Y Y接;运行接;运行时时接。接。1.Y-1.Y-降压起动降压起动 一般情况下,直接起动只用于小容量电动机(一般情况下,直接起动只用于小容量电动机(7.5kW以下),大容量电动机是否允许直接起动,取决于电源容以下),大容量电动机是否允许直接起动,取决于电源容量。量。降压的目的是限制起动电流。限流降压的目的是限制起动电流。限流的同时起动转矩也降低,适用于对起动的同时起动转矩也降低,适用于对起动转矩要求不高的场合。转矩要求不高的场合。第5章 三相异步电动机的电力拖动起
23、动电流关系起动电流关系:13stYstII 设电动机额定电压为设电动机额定电压为U UN N,每相漏阻抗为每相漏阻抗为Z Zs s,得:,得:YY起动电流:起动电流:sNstYZ3/UI 起动电流:起动电流:sNstZU3I13stYstTT 据据 ,可得起动转矩关系,可得起动转矩关系:21stUT sNstYZ3/UIY-Y-降压起动时,降压起动时,和和 都降为直接起动时的都降为直接起动时的 ,故,故Y-Y-降压起动多用于空载或轻载起动。降压起动多用于空载或轻载起动。stIstT31第5章 三相异步电动机的电力拖动2.2.自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动NstSUIZ 直接起动时的起动电
24、流:直接起动时的起动电流:11NstSsUUIZkZ 降压后二次侧起动电流:降压后二次侧起动电流:设自耦变压器变比为设自耦变压器变比为k,则,则st1st1NIIUUk自耦变压器一次侧电流自耦变压器一次侧电流,即降压后电网供给的,即降压后电网供给的电流电流自耦变压器二次侧电流自耦变压器二次侧电流,即降压后流过电动机,即降压后流过电动机定子绕组的电流定子绕组的电流第5章 三相异步电动机的电力拖动1211NststsUIIkk Z 自耦变压器的一次侧,即电网提供的起动电流:自耦变压器的一次侧,即电网提供的起动电流:21ststIIk 电网提供的起动电流减小倍数:电网提供的起动电流减小倍数:QJ2型
25、三个抽头比(即型三个抽头比(即1/k)分别为:分别为:55%、64%、73%。起动转矩降低的倍数为:起动转矩降低的倍数为:2211)(kUUTTNstst结论:结论:(1)采用自耦变压器降压起动时,起动电流和起动转矩都)采用自耦变压器降压起动时,起动电流和起动转矩都降低到直接起动时的降低到直接起动时的 。2k1 (2)适用于容量较大的低压电动机,可获得较大的起动转矩。)适用于容量较大的低压电动机,可获得较大的起动转矩。(3)起动用自耦变压器有)起动用自耦变压器有QJ2和和QJ3两个系列,两个系列,QJ3型三个抽头比(即型三个抽头比(即1/k)分别为:分别为:40%、60%、80%。第5章 三相
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