第8章_交流电机电力拖动的运行状态.ppt

第8章　交流电机电力拖动的运行状态 　8.1　三相异步电机的机械特性 　　三相异步电动机的机械特性是指在定子电压、频率和参数固定的条件下，电磁转矩Tem与转速n（或转差率s）之间的函数关系Tem=f（n）或Tem=f（s）。通常把Tem=f（s）称为T-s曲线。 　　1. 电磁转矩的物理表达式 　　Tem=CTΦmI2′cosφ2　　式中的I2′、cosφ2均随s变化，使Tem值不易确定。 8.1.1机械特性的物理表达式 2. 机械特性的参数表达式 电磁转矩可用下式计算： 将式（8-2）代入式（8-1）得 图 8-1　三相异步电动机的T-s曲线 　　1） T-s曲线分析　　（1） 额定工作点B。n=nN，s=sN，Tem= TemN，I1=I1N。 　　2） 异步电动机在三个不同象限的运行 8.1.2　机械特性的实用表达式 　　1. 实用公式 式中，　　　　　，其中sm在0.1～0.2的范围内，因此有　　　　　　，而当　　　　 时，对于式（8-13），可忽略　　　。这样， 　　2. 实用公式的应用　　1） Tm和sm的计算 　Tm=KTTN 　（8-15） 　　2） 实用公式应用中需注意的问题　　已知机械特性上任一已知点的Tem和s代入式（8-14），由方程 　　【例8-1】一台三相绕线式异步电动机，已知额定功率PN=150 kW，额定电压U1N=380 V，额定频率f1=50 Hz，额定转速nN=1460 r/min，过载倍数KT=2.3。求电动机的转差率s=0.02时的电磁转矩及拖动恒转矩负载860 N·m时电动机的转速。 　　临界转差率为 设电磁转矩为860 N·m时的转差率为s′，由实用公式得 8.2　固有机械特性和人为机械特性 8.2.1　固有机械特性　　三相异步电动机在额定电压、额定频率不变，定子、转子回路不接入任何电路元件条件下的机械特性称为固有机械特性。 　　1. 改变定子电压的人为机械特性　　一般情况下，改变定子电压U1的大小指的是降低定子电压。其特点是： 图 8-2　改变定子电压的人为机械特性 　　（1） 异步电机的同步转速n1的大小不会改变。 　　2. 定子回路串接三相对称电阻的人为机械特性　　在定子回路内串入三相对称电阻Rf，不影响同步转速n1，但是，电磁转矩Tem、启动转矩Tst、最大电磁转矩Tm和临界转差率sm都随着定子回路电阻值的增大而减小。 图 8-3　定子回路串接三相对称电阻的人为机械特性 　　3. 定子回路串接三相对称电抗的人为机械特性　　在定子回路内串入三相对称电抗Xc，同步转速n1不变，但是，Tst、Tm和sm都减小，这种情况一般用于笼型异步电动机的降压启动。 图 8-4　定子回路串接三相对称电抗的人为机械特性 　　4. 转子回路串接三相对称电阻的人为机械特性　　绕线式三相异步电动机的转子绕组串接三相对称电阻。n1不变，Tm不变。对于绕线转子异步电动机，转子回路串入三相对称电阻相当于增加绕组每相电阻值。 图 8-5　转子回路串接三相对称电阻的人为机械特性 　 8.3　电力拖动中异步电机的运行状态 　　（1） 当电磁转矩Tem与转速n的方向相同时，电动机运行于电动状态。 8.3.1　电动运行　　三相异步电动机在第Ⅰ象限和第Ⅲ象限运行时为电动状态。 图 8-6　三相异步电动机的机械特性 　　能耗制动时，励磁电流If在A、B两相绕组中产生空间固定磁动势FA和FB，其合成磁动势Ff是一个不旋转的空间固定磁动势。 图 8-8　异步电动机定子通入直流时的磁动势 图 8-9　异步电动机能耗制动时制动力产生原理 　　2. 能耗制动的机械特性　　1） 定子电流的等效　　单相绕组产生磁动势幅值计算式　　　　 可得FA及FB分别为 　　为了分析方便，常用一个三相绕组产生的合成磁动势F1等效A、B两相绕组的合成磁动势Ff，即Ff=F1，则有 　　2） 转差率及各电流间的关系　　磁动势F1与转子相对转速为－n，能耗制动时的转差率用ν表示，有 　　能耗制动时异步电机　、　、　之间的相量关系如图所示。 图 8-10　能耗制动时的电流关系 　由相量图可见，各电流值之间有如下关系： 　　3） 能耗制动的机械特性 　　能耗制动运行时的最大转矩TmT及相应的转差率νm分别为 图 8-13　三相绕线式异步电动机的反接制动运行原理 （a） 接线原理图；（b） 机械特性 　　【例8-2】一台三相绕线式异步电动机，PN=22 kW，nN=723 r/min，E2N=197 V，I2N=70.5 A，KT=3，电机运行在固有机械特性曲线的额定工作点上。现采用