电机与拖动基础 第7章 异步电动机原理.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 3. 堵转转矩 电机启动时，n=0，s=1的电磁转矩，又称为启动转矩。 从式中看出，TS与电压平方成正比，漏电抗越大，起动转矩越小。 起动转矩倍数：起动转矩与额定转矩的比值称为起动转矩倍数，用KT表示， 电动机起动时，只有TS大于(1.1～1.2)倍的负载转矩才可顺利起动。一般异步电动机起动转矩倍数 KT=0.8～1.2。 4. 稳定运行问题 从三相异步电动机机械特性上看，当0＜s＜sm ，机械特性下斜，拖动恒转矩负载和泵类负载运行时均能稳定运行。当 sm＜s＜1，机械特性上翘，拖动恒转矩负载不能稳定运行。拖动泵类负载时，满足T=TL处dT/dndTL/dn条件，即可以稳定运行。但是由于这时候转速低，转差率大，转子电动势E2s=sE2比正常运行时大很多，造成转子电流、定子电流均很大，不能长期运行。因此三相异步电动机长期稳定运行在0＜s＜sN范围内。 7.6.3 人为机械特性 1. 降低定子端电压的人为机械特性: 除了自变量与因变量外，保持其它量都不变，只改变定子电压的大小，研究这种情况下的机械特性。 从表达式上可以看出,异步电机的同步转速与电压无关不同电压的人为机械性，都得通过n1点。我们知道，电磁转矩T与U12成正比，为此最大转矩Tm以及起动转矩TS都要随U1的降低而按U1的平方减小。而最大转矩对应的转差率sm不变。 0 T s n sm 0.5UN 0.8UN UN Tm 0 n1 1.0 0.25Tm 0.64Tm 2．定子回路串入三相对称电阻的人为机械特性 在其他条件不变下，只改变定子回路的电阻。 不影响同步转速，Tm、 Ts、 sm都随定子电阻值增加而减小。 T s 0 n1 0 n R R=0 3.定子回路串入三相对称电抗的人为机械特性 与串电阻类似，不消耗有功功率。 4．转子回路串入三相对称电阻的人为机械特性 绕线式三相异步电动机通过滑环，可以把 三相对称电阻串入转子回路 最大电磁转矩与转子每相电阻值无关，即转子串入电阻后，Tm不变。临界转差率： 转子回路稍串入一些电阻，可以增大 起动转矩，串的电阻合适时，使 7.6.4 机械特性的实用公式 1.实用公式 利用异步电机产品目录中给出的数据，找出异步电动机的机械特性公式，这就是实用公式。 1. 实用公式 式中: 其中sm大约在0.1～0.2范围内，上式中，显然在任何s值时，都有 而q 2可忽略，这样上式可简化为实用公式： 2．实用公式的使用 从实用公式看出，必须先知道最大转矩及临界转差率才能计算。而额定输出转矩可以通过额定功率和额定转速计算，在实际应用中，忽略空载转矩，近似认为TN=T2N。过载能力λ可从产品目录中查到，故Tm= λ TN便可确定。 用额定工作点的sN和TN，可得： 2．实用公式的使用 若不知道额定工作点数据，如在人为机械特性上运行（机械特性照样可以用实用公式计算），但该特性上没有额定运行点，这时可用如下公式： 2．实用公式的使用 当三相异步电动机在额定负载范围内运行时，它的转差率小于额定转差率（sN＝0.01～0.05）。这就是说 忽略s/sm得： 对应于最大转差率sm为： sm=2? sN 该式只能用于sNs0 的范围 7.7 三相异步电动机的工作特性及其测试方法 异步电动机的工作特性: 指U=UN，f=fN 时电动机的转速n、定子电流I1,功率因数cos?1，电磁转矩T，效率η等与输出功率P2的关系。 7.7.1 工作特性的分析 1) 转速特性 n=f(P2) 2) 定子电流特性 I1=f(P2) 3)定子边功率因数cos?1 =f(P2) 7.7.1 工作特性的分析 4) 电磁转矩特性T=f(P2) T=T2+T0 5) 效率特性?=f(P2) 随着负载增加，P2增大，由于机械角速度Ω变化不大，电磁转矩T随的变化近似地为一条直线。 对中、小型异步电动机，大约P2=0.75PN时，效率最高。如果负载继续增大，效率反而要降低。一般来说，电动机的容量越大，效率越高。 7.7.2用试验法测三相异步电动机的工作特性 直接负载试验是在电源电压为额定电压、额定频率的条件下，给电动机的轴上带上不同的机械负载，测量不同负载下的输入功率、定子电流、转速n，即可算出各种工作特性，并画成曲线。 7.8 三相异步电动机参数的测定 和变压器一样，通过做空载和短路（堵转）两个试验，就能求出异步电动机的参数来。 7.8.1 短路(堵转)实验 实验过程:从U1=0.4U