第三章 三相异步电动机的电力拖动.doc

第三章 三相异步电动机的电力拖动 本章要求 了解有关异步电机调速的基本概念；掌握三相异步电机的机械特性方程及画法；掌握异步电机各种人为机械特性的画法和变化的规律；重点掌握三相异步电机的起动、制动、调速过程以及绕线式异步电机的分段起动电阻和各种制动方法中限流电阻的计算。 本章重点 三相异步电机的机械特性,起动、制动过程. 本章简述 三相异步电机拖动与直流电机拖动相比电机可靠性高、维护小，随着电力电子技术的发展，异步电机调速的精度达到甚至超过直流电机调速精度，三相异步电机的应用会更加广泛。利用机械特性可以分析在异步电机拖动中的各种运行情况，包括电机的起动、制动、和调速。为了限制起动电流采用了降压起动方式，在制动的三种方法涵盖异步电机的各种运行状态，包括正向电动和制动、反向电动和制动、能耗制动及回馈再生发电状态。这些组成了异步电机的四象限运行。 本章学时 9学时 第一节 三相异步电动机的机械特性 本节学时 2学时 本节重点 1、三相异步电机的机械方程（固有特性和人为特性） 2、三相异步电机的实用机械特性表达式的求法 3、三相异步电机的人为机械特性的画法以及各自的变化规律 教学方法 结合理论，推导出三相异步电机的机械特性方程，在此基础上分析并得出机械特性的实用表达式。认识各种人为机械特性及其变化规律。 教学手段 以传统教学手段与电子课件相结合的手段，让学生在有限的时间内掌握更多的相关知识。 教学内容： 三相异步电动机的机械特性是指在一定条件下，电动机的转速n与电磁转矩T之间的关系=f(T)。由于异步电动机的转速n与转差率s及旋转磁场的同步速之间的关系为,所以异步电动机的机械特性往往用T=f(s)的形式表示。简称为T-S曲线。 （3-1） 式中为极对数，=，为电磁功率，它有两种表达式即 （3-2） （3-3） （3-4）分别为折算到定子边的转子电阻和漏抗，是转子边的功率因数。 3-2），（3-3），电磁转矩也有两种表达式，一种是物理表达式，另一种是参数表达式，分述如下。 （3-5） （36） 式中， 是常数N1为定子绕组每相串联匝数， 为基波绕组系数。 将式（3-6）和直流电机电磁转矩的表达式相比,三相异步电动机的电磁转除了和气隙磁通及转子电流有关外，还和转子电路的功率因数有关。这是由于在异步电动机中，转子电流滞后于转子电势，在同一极性气隙磁场下面的各转子有效导体中，电流方向不完全相同。所以异步电动机的电磁转矩与气隙磁通和转子电流的有功分量成正比。此式常用于从物理意义上分析异步电动机在各种运行状态下之间的数量与方向关系 1．机械特性参数表达式的推导 由异步电动机的型等效电路图31，略去激磁电流可得， 3-7）3-1） （3-8）3-8）表明了电动机的电磁转矩与电源相电压,频率,电机定转子参数以及转差率之间的关系对于一台已经制造好了的电机,其参数 等均不变，若不变，则T=f(s)或T=f(n),称为机械特性的参数表达式。图3-2为按式（3-8）绘制的机械特性曲线，即三相异步电动机的T—S曲线。图中第一象限的部n＜n1，，为电动机运行状态第二象限部分，，为发电回馈制动状态。图32中称为临界转差率，其值大约在0.2左右。当转差率0时，随着S的增加，T也增加，到时，转矩达到最大值。而当以后，增加时，电磁转矩反而减小。T—S曲线的形状可分析如下式（3-8）可以写成 （39） 式中，，分别为定、转子的漏电感。 当S很小时，忽略上式分母中S各项，则有 3-10） T—S曲线近似为一直线，如图3-中所示S时，可忽略式（39）分母中的,则有 T 3-11）S接近于1时，T—S曲线为对称于原点的一段双曲线，如图3-中S为中间数值时，T—S曲线从直线过渡到双曲线。另外T—S曲线上和时的起动转矩是异步电动机两个重要的参数，分述如下。 是电动机所能提供的极限转矩，对式（3-8）求导数,并令=0，得到： （312）3-12）代入（3-8），可得最大转矩为 （3-13） +）对应电动状态，（-）适用于发电状态。通常式（3-1）和（3-1）可近似变为 （3-14） （3-15） 由式（3-14），（315）可见，发电和电动两种情况下，和的绝对值是相等