电机与电气控制技术全册课件.pptx

项目一：认识CA6140型普通车床的电机系统14三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的机械特性电力拖动系统运动方程和负载转矩特性3三相异步电动机的电磁转矩特性25电力拖动系统的稳定性判断6电力拖动系统的选择与运行维护

一、电动机的电磁转矩三相异步电动机的工作原理：定子绕组通入三相交流电，产生旋转磁场n1，转子导体被动切割磁力线，产生感应电动势E2和感应电流I2（转子电流），载流转子导体在旋转磁场中受到电磁力F的作用，电磁力F与转子半径的乘积是电磁转矩T，电磁转矩T带动转子旋转。电磁转矩T是电动机将电能转换成机械能的最重要的物理量。它是定子旋转磁场的各个磁极的磁通Φm与转子电流I2相互作用，而在转子上形成的旋转力矩。电动机和发电机在运行时，转子都会受到电磁转矩的作用。电磁转矩是个向量，既有大小，又有方向。电动机正常运行时，电磁转矩与转子转向相同，为驱动转矩。发电机正常运行时，电磁转矩与转子转向相反，为制动转矩。

1.物理表达式物理表达式没有反映出电磁转矩T与转速n的关系，不适用于电磁转矩的定量计算。由电磁功率表达式及转子电动势公式推导而来物理表达式反映了三相异步电动机电磁转矩产生的物理本质，适用于对电动机的运行性能作定性分析。三相异步电动机的电磁转矩T，由定子旋转磁场的主磁通Φm与转子电流I2s的有功分量相互作用而产生，并与二者成正比。二、电磁转矩的三种表达式掌握各参数的含义T=Pem/Ω=CTΦmI2scosφ2T-电磁转矩，Pem-传送到转子上的电磁功率，Ω-转子的机械角速度，CT-转矩常数，Φm-旋转磁场的每极磁通，即主磁通，I2s-转子电流有效值，cosφ2-转子电路的功率因数。

参数表达式适用于分析各参数变化对电动机运行性能的影响，但它也没有反映出电磁转矩T与转速n的关系，也不适用于电磁转矩的定量计算（R2、X2的值不容易得到）。由物理表达式和简化等效电路得到2.参数表达式参数表达式反映了电磁转矩T与电源参数（U1、f1）、电机的结构参数（CT、R2、X2）及运行参数（s）之间的关系。掌握各参数的含义U1-定子相电压有效值，s-电动机的转差率，f1-定子电源频率，R2-转子每相绕组的电阻值，X2-转子不动时每相绕组的漏阻抗。

当s=0时，T=0。当s从0开始增大，但其数值很小(比如s=0.000003)时，sX2比R2小得多，分母上的(sX2)2可忽略不计，T与s成正比。当s的值增大到一定值（比如s=0.987237）时，漏抗sX2又比R2大得多，分母上的R2可忽略不计，T与s成反比。电磁转矩T从正比于s到反比于s，中间必然会出现一个最大转矩，用Tm表示。Tm又称为临界转矩。因为Tm所对应的运行点是电机稳定运行与不稳定运行的分界点。临界转矩Tm对应的转差率sm，称为临界转差率。★电磁转矩T与转差率s的关系曲线

当电源参数与电动机的结构参数都不变时，电磁转矩T仅与转差率s有关，对应不同的s值就可求得不同的T值。以s与T为坐标轴构成直角坐标系，确定出对应的s与T的一系列坐标，利用描点法绘成曲线，就是T=f(s)的函数关系曲线。T与s成正比T与s成反比T=f(s)是奇函数，它在直角坐标系中的图形关于原点对称。★电磁转矩T与转差率s的关系曲线

★由T=f(s)到T=f(n)的图形变换s=(n1-n)/n1s轴变换成n轴步骤1：T=f(s)3个步骤T=f(n)n=(1-s)n1

T=f(n)关系曲线将T轴向左平移至n=0处步骤2：★由T=f(s)到T=f(n)的图形变换

机械特性将整张图逆时针旋转90度，再水平翻转180度。步骤3：★由T=f(s)到T=f(n)的图形变换

★三相异步电动机的三种运行状态三相异步电动机的固有机械特性电动状态发电状态制动状态ⅠⅡⅣ

电动状态ⅠⅡⅣ电动机把从电网吸收的电能转变成机械能，对负载做功。第Ⅰ象限：电动状态0nn1，0s1，电磁转矩T与转速n都为正值，二者方向相同，T为驱动转矩。★三相异步电动机的三种运行状态

nn1，s0，n转速为正值，电磁转矩T为负值，二者方向相反，T为制动转矩。第Ⅱ象限：发电状态ⅠⅡⅣ发电状态电动机将机械能转变为电能，回馈给电网。★三相异步电动机的三种运行状态

n0，s1，转速n为负值，电磁转矩T为正值，二者方向相反，T为制动转矩。第Ⅳ象限：制动状态制动状态ⅠⅡⅣ电动机把电能和机械能都变成内能，以发热的形式消耗掉。★三相异步电动机的三种运行状态

三相异步电动机的运行状态依据转差率s的大小来区分。★三相异步电动机的三种运行状态机械能转变为电能，回馈给电网电能和机械能都变成内能，消耗掉电能变成机械能，对负载做功能量关系T0，制动转矩T0，制动转矩