相異步電動機(jī)的電力拖動

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1、第五章三相異步電動機(jī)的電力拖動電氣工程系胡幸鳴前一章分析異步電動機(jī)的基本電磁關(guān)系，是與電磁關(guān)系相似的變壓器對比，運(yùn)用基本方程式、等效電路和相量圖的三大分析方法。第五章三相異步電動機(jī)的電力拖動本章將分析由異步電動機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械組成的電力拖動系統(tǒng)的運(yùn)行性能，即異步電動機(jī)拖動生產(chǎn)機(jī)械作起動、制動和調(diào)速等各種狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的性能。而在分析異步電動機(jī)的電力拖動時(shí)，是與直流電動機(jī)對比，運(yùn)用機(jī)械特性和基本方程對起動、制動和調(diào)速分析其原理和進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，得出各種運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的不同的性能特點(diǎn)第一節(jié)三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式描述

2、電力拖動系統(tǒng)各種運(yùn)行狀態(tài)的有效工具是機(jī)械特性。而異步電動機(jī)的機(jī)械特性是由電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)差率的關(guān)系特性演化而來的。因此首先研究與之相關(guān)的異步電動機(jī)的各種電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式。一、電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式由相關(guān)公式可推得：異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與主磁通、轉(zhuǎn)子電流的有功分量成正比，與主磁通成正比，物理意義非常明確，所以稱為電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式。它常用來定性分析三相異步電動機(jī)的運(yùn)行問題。轉(zhuǎn)矩常數(shù)例5-1為何在農(nóng)村用電高峰期間，作為動力設(shè)備的三相異步電動機(jī)易燒毀？解電動機(jī)的燒毀是指繞組過電流嚴(yán)重，繞組的絕緣因過熱損壞，造成繞組

3、短路等故障。由于用電高峰期間，水泵、打稻機(jī)等農(nóng)用機(jī)械用量大，用電量增加很多，電網(wǎng)線路電流增大大，線路壓降增大，使電源電壓下降較多，這樣影響到農(nóng)用電動機(jī)，使其主磁通大為下降，在同樣的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，由電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式可知轉(zhuǎn)子電流大為增加，盡管主磁通下降，空載電流會下降，但它下降的程度遠(yuǎn)為轉(zhuǎn)子電流增加的程度大，根據(jù)磁通勢平衡方程式，定子電流也將大為增加，長期超過額定值就會發(fā)生“燒機(jī)”現(xiàn)象。二、電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式由相關(guān)公式可推得：上式反映了三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與電源相電壓U1、頻率f1、電動機(jī)的的參數(shù)(

4、r1、r’2、X1、X’2、p及m1)以及轉(zhuǎn)差率s之間的關(guān)系，稱為參數(shù)表達(dá)式。當(dāng)U1、f1及電動機(jī)的參數(shù)不變時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T僅與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)，對應(yīng)于不同s的值，有不同的T值，將這些數(shù)據(jù)繪成曲線，就是T=f(s)曲線，也稱T-s曲線。三相異步電動機(jī)的T-s曲線(1)電動狀態(tài)(0

5、T-s曲線(2)發(fā)電狀態(tài)(s<0)(3)制動狀態(tài)(s>1)轉(zhuǎn)子受外力拖動，n↑→n>n1→s<0，T<0，T為制動轉(zhuǎn)矩曲線與電動狀態(tài)關(guān)于原點(diǎn)對稱當(dāng)n1與n轉(zhuǎn)向相反時(shí)，s>1磁場反向轉(zhuǎn)子反向?qū)?yīng)的T-s曲線是電動狀態(tài)T-s曲線的延伸產(chǎn)生的T與n轉(zhuǎn)向相反，起制動作用，此時(shí)電機(jī)處于制動狀態(tài)例5-2一臺三相Y聯(lián)結(jié)的繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)，其UN=380V，fN=50Hz，nN=950r/min參數(shù)r1=r’2=1.4?，X1=3.12?，X’2=4.25?，不計(jì)T0，試求：1)額定轉(zhuǎn)矩TN；2)臨界轉(zhuǎn)差率、最大轉(zhuǎn)矩及

6、過載能力；3)欲使起動時(shí)產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩，在轉(zhuǎn)子回路所串電阻值(折算到定子側(cè))。解由nN=950r/min，則對應(yīng)的n1=1000r/min1)額定轉(zhuǎn)矩略T0，以sN=0.05代入?yún)?shù)表達(dá)式，得額定負(fù)載時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩T=TN2)臨界轉(zhuǎn)差率、最大轉(zhuǎn)矩及過載能力臨界轉(zhuǎn)差率最大轉(zhuǎn)矩過載能力3)欲使起動時(shí)產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩，在轉(zhuǎn)子回路所串電阻值（折算到定子側(cè))據(jù)題意得三、電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用表達(dá)式在實(shí)際中用參數(shù)表達(dá)計(jì)算T，需電動機(jī)的內(nèi)部參數(shù)，比較麻煩。因此推導(dǎo)出電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用表達(dá)式為電機(jī)手冊和產(chǎn)品目錄中的PN、nN、?m等值來計(jì)算

7、以上三種異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式，應(yīng)用場合有所不相同。一般物理表達(dá)式適用于定性分析T與?1及I’2cos?2間的關(guān)系；參數(shù)表達(dá)式可分析參數(shù)的變化對電動機(jī)運(yùn)行性能的影響；實(shí)用表達(dá)式適用于工程計(jì)算。Tmax=?mTN=9.55?mPN/nN式中實(shí)際使用時(shí)，先根據(jù)巳知數(shù)據(jù)計(jì)算出Tmax和sm，再把它們代入實(shí)用表達(dá)式，取不同的s值即可得到不同的T值了。第二節(jié)三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性我們常用機(jī)械特性n=f(T)曲線來分析拖動系統(tǒng)中電動機(jī)的電力拖動問題，它與T-s曲線的變換關(guān)系如下：T-s曲線變換為n-T曲線一、固

8、有機(jī)械特性指三相異步電動機(jī)工作在UN和fN下，由電動機(jī)本身固有的參數(shù)所決定的機(jī)械特性。在正常工作情況下,與直流他勵電動機(jī)一樣固有機(jī)械特性是硬特性。最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)起動點(diǎn)同步點(diǎn)第二節(jié)三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性二、人為機(jī)械特性在分析電動機(jī)拖動系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)，常利用人為機(jī)械來進(jìn)行分析。由機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式可知，人為地改變異步電動機(jī)的任何一個參數(shù)(U1、f1、p、定子回路電阻或電抗、轉(zhuǎn)子回路電阻或電抗等)，都可以得到各不相同的機(jī)械特性。這些機(jī)