交流电力拖动系统基础机械特性.ppt

第3章 交流电力拖动系统基础 以交流电动机为原动机的电力拖动系统称为交流电力拖动系统。 交流电动机有异步电动机和同步电动机，这两种类型的电动机相比较，异步电动机具有结构简单、运行可靠、维护方便、价格低廉等优点，交流电力拖动系统中的电动机主要是三相异步电动机。 本章主要内容 三相异步电动机的机械特性 起动 制动 基本调速方法 过渡过程 异步电动机的机械特性 指其转速n或转差率s与电磁转矩T的关系，即 n=f(T) 或 s=f(T) 异步电动机的转差率s 3.1 三相异步电动机的机械特性 一、异步电动机机械特性的三种表达式 二、异步电动机的固有机械特性分析 一、异步电动机的机械特性的三种表达式 异步电动机机械特性的物理表达式 异步电动机机械特性的参数表达式 异步电动机机械特性的实用表达式 1、异步电动机机械特性的物理表达式 异步电动机的电磁转矩公式为： T=CT?I2cos?2 上式表达了电磁转矩与每极磁通、转子电流、转子功率因数的关系，即电磁转矩与每极磁通及转子电流的有功分量的乘积成正比。 上式即为异步电动机机械特性的物理表达式 就物理意义而言，该式为电磁力定律在异步电机中的反映，因而得名。 该式常用于理解电磁转矩产生的物理本质，并定性分析表达式中各物理量之间的关系。 异步电动机的机械特性曲线 异步电动机机械特性的物理表达式，从物理意义上说明了电磁转矩与磁通、转子电流、转子功率因数之间的关系，无法从该式看出电磁转矩与电机参数的关系。 为了表示这种关系，下面将推导异步电动机机械特性的参数表达式。 2、异步电动机机械特性的参数表达式 由其等值电路可得三相异步电动机的电磁功率为 电磁转矩等于电磁功率除以旋转磁场的速度（即同步角速度）?0，即 由简化等值电路，可以获得折算后的转子电流为 上式表达了电磁转矩与电机的结构参数、电源电压、电源频率及转差率的关系。 即为异步电动机机械特性的参数表达式。 按此式同样可绘出异步电动机的机械特性曲线。 若考虑?0=2?f1/p，则上式可变为： 在电机参数（r1、r2、xsc）不变和电网频率不变的情况下，异步电动机的电磁转矩与定子电压U1的平方成正比。T?U12 机械特性参数表达式为关于转差率s的二次方程，因此必然对应于某一转差率sm时，有一最大转矩Tmax。 令dT/ds=0，即可求出sm为： 6个小结论 T?U12，Tmax?U12； Tmax与r2无关； sm? r2； sm与U1无关； 两个临界点的临界转差率的绝对值相等； 发电状态的最大转矩TmaxG大于电动状态的最大转矩TmaxM，即|TmaxG| |TmaxM|。 异步电动机机械特性的参数表达式，是以电机的有关参数表示的公式，可用于机械特性的计算或用于分析电机参数变化对机械特性的影响。但在电机产品目录和铭牌上，电机的参数（如r1、r‘2、xsc）是查不到的，因而参数表达式用起来不方便。 这就需要推导出一个异步电动机机械特性的实用表达式。 3、异步电动机机械特性的实用表达式 ? 异步电动机机械特性的较准确实用表达式 上式可以进行简化, 一般sm?0.1~0.2, 即??0.2~0.4。 异步电动机机械特性的简化实用表达式 Tmax、sm值可按电机产品目录的数据计算得出。 此表达式在工程计算中有广泛应用。 以上两式只作分析异步电机特点时使用，不能用作计算特性曲线。在s=sm时，T值不是上两式中任一式所求出的2Tmax，而应为Tmax。 异步电动机机械特性的3种表达式是同一机械特性的不同表达形式，可以从一种形式推导出另外两种形式。三者形式不同应用场合也有所不同。 物理表达式适用于定性分析T与Φ、I2‘、cos?2’之间的关系； 参数表达式适用于分析参数变化对电机运行性能的影响； 实用表达式最适用于进行机械特性的工程计算（定量计算），工程上应用最广泛。 二、固有机械特性的分析 异步电动机的固有机械特性是指异步电动机在额定电压及额定频率下，按规定的接线方式接线，定子及转子电路中不外接电阻（或电容、电抗）时所得到的机械特性。 异步电动机的固有机械特性曲线 1、起动点—A点 异步电动机机械特性上异步电动机刚投入电网，但尚未转动的瞬间。 此时，s=1（n=0），T=Tst。 对应于起动点的转矩称为起动转矩，用Tst表示。 把s=1代入参数表达式，即得起动转矩(starting torque)为 由前式可知，当电机参数和电网频率不变时，起动转矩与电源电压的平方成正比，即Tst?U12； 当电机参数和电网频率不变时，r?2增大，最初起动转矩上升。当r?2增大到一定程度后，r?2再继续增大，起动转矩反而会随之下降。 原因：最初r?2增大时，使转子功