重庆电力高等专科学校
向文彬
电 机 学
第六章 三相异步电动
机的电力拖动
三相异步电动机
? 6-1三相异步电动机的机械特性
? 6-2三相鼠笼异步电动机的起动方法
? 6-3三相绕线式异步电动机的起动方法
? 6-4三相异步电动机的调速方法
? 6-5三相异步电动机的制动运行
6-1三相异步电动机的机械特性
? 一、三相异步电动机的机械特性
机械特性:是指电压和频率一定的情况下转速与
电磁转矩的关系曲线,即,
)(= Tfn
1、物理表达式
60
2
c o s''
1
2221
1
n
IEmP
T emem
?
?
?
?
?
220
111
1
221111
c o s'
2
44.4
2
c o s'44.4
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I
kpNm
p
f
IkNfm ww
??
?
2
'
2
'
2 c o s ?ICIC TaT ????
(CT为转矩常数 )
表明:
三相异步电动机的电磁转
矩是由主磁通 与转子电流的有
功分量 相互作用产生的。 m?
2
'
2 c o s?I
三相异步电动机的固有机械特性
s n
0
nN sN
nm sm
1 0 T
N Tst Tmax
Tem A
B
C
D
2、参数表达式,
由简化等效电路可得
2'
21
2
'
2
1
1'
2
)()( xx
s
rr
UI
???
?
可得,
?
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2'
21
2
11
'
22
11
1
'
22'
21
1
)(2
2 '
2 xx
s
r
rf
s
r
pUm
p
f
s
r
Im
P
T emem
?
?
?说明:电磁转矩与电源参数 (U,f),
结构参数 ( r,x,m,p) 和运行参数 ( s)
有关。
机械特性的特点,
1.转矩特性:其他参数一定,
分析:异步电动机转差率 s在 0~ 1之间, 但实际上
s在 0~ sm( 临界转差率 ) 时, 稳定; s在 1~
sm之间, 不稳定;, s=sm,处于
临界状态 。
)( sfT em ?
0?
ds
dT em
0?dsdT em 0?dsdT em
2.三个特征转矩
①额定转矩 TN:额定负载时
**注:的单位为 kW。
②最大电磁转矩 Tmax,
)(1055.9 3 mNnPPT
N
N
N
N
N ??????
)(4])([4 211
2
11
2
21
2
111
2
11
m a x ?
?
??
?????
??
xxf
pUm
xxrrf
pUmT
??
??
?
??
???
?
??
21
2
2
21
2
1
2
)( xx
r
xxr
r
s m
特点,
⑴ Tmax与 成正比;而 Sm与 无关;
⑵ Tmax与转子电阻无关;而 Sm与转子电阻有关;
⑶ f1一定时,越大,Tmax越小。
21U 21U
??
21 xx
3、过载能力 (或最大转矩倍数) 一般为 1.6~ 2.5,
越大,过载力越强。
4、起动转矩 Tst
N
M T
Tk m a x?
n=0,S=1,得
])()[(2 2212211
2
2
11
?????
?
?
xxrrf
rpUmT
st
?
当转子回路电阻为,时,起动转矩达到
最大电磁转矩。
起动转矩倍数,, ↑,↑,起动能力强。
JO2,1.0~ 1.8; Y,1.4~ 2.2;特殊电机,4.0以上。
?????? 212 xxrr st
N
st
st T
Tk ?
stk stT
三相异步电动机降压时的人
为机械特性
s n
sm
1 0
TL
UN
0 n1 A
0.8UN
转子回路串电阻时的机械特性
r2+Rs3
Tst2
sm2 r2+Rs2
Tst1
sm1 r2+Rs1
1 0 Tst Tm Tem
s n
0 n1
sm r2
三,电磁转矩的实用表达式
m
m
em
s
s
s
s
T
T
?
? m a x
2
( )1-+= 2mmNm KKSS
定子串接电抗器时的机械特性
1 0 Tm Tem
sm
s n
0 n1
Tm’
xst
sm’
二电力拖动系统的运动方程式和负载转矩特性
电力拖动系统运动方程式描述了系统的运
动状态,系统的运动状态取决于作用在原动
机转轴上的各种转矩。
一) 电力拖动系统的运动方程式
1、运动方程式
根据如图给出的系统(忽略空载转矩),
可写出拖动系统的运动方程式,
dt
dJTT
Lem
???
其中 为系统的惯性转矩。
~ dtdJ ?
运动方程的实用形式,
dt
dnGDTT
Lem ??? 3 7 5
2
系统旋转运动的三种状态
1)当 或 时,系统处于 静止 或 恒转速 运行状态,即处
于稳态。 Lem TT ? 0?dtdn
2)当 或 时,系统处于 加速 运行状态,即处于动态 。
Lem TT ? 0?
dt
dn
3)当 或 时,系统处于 减速 运行状态,即处于动态。
Lem TT ? 0?
dt
dn
首先确定电动机处于电动状态时的旋转方向为转速的正方向,
然后规定,
2、运动方程式中转矩正、负号的规定
( 1)电磁转矩 与转速 的正方向相同时为正,相反时为负。
emT n
( 2)负载转矩 与转速 的正方向相同时为负,相反时为正。
LT n
emT LT
( 3)惯性转矩 的大小和正负号由 和 的代数和决定。
dt
dnGD ?
3 7 5
2
二) 负载的转矩特性
1、恒转矩负载特性
负载的转矩特性,就是负载的机械特性,简称负载特性。
恒转矩负载特性是指生产机械的负载转矩 与转速 无关的
特性。分反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载两种。
nLT
( 1)反抗性恒转矩负载
TL
n
( 2)位能性恒转矩负载
TL
n
2、恒功率负载特性
恒功率负载特点是:负载转
矩与转速的乘积为一常数,即
与 成反比,特性曲线为一条双
曲线。
n
LT
TL
n
3、泵与风机类负载特性
负载的转矩 基本上与转
速 的平方成正比。负载特性
为一条抛物线。
LT
n
TL
n 1
2
TL0
6-2三相鼠笼异步电动机的起动方法