《大學(xué)考研-電動(dòng)與拖動(dòng)課件-第4章異步電機(jī)的電力拖動(dòng).ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《大學(xué)考研-電動(dòng)與拖動(dòng)課件-第4章異步電機(jī)的電力拖動(dòng).ppt（118頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、大連理工大學(xué)電氣工程系,第 4 章 異步電機(jī)的電力拖動(dòng),4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,4.2 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),4.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,4.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng),第 4 章 異步電機(jī)的電力拖動(dòng),4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,4.2 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),4.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,4.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng),電機(jī)與拖動(dòng),返回主頁,大連理工大學(xué)電氣工程系,4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,一、電磁轉(zhuǎn)矩公式 1. 電磁轉(zhuǎn)矩的物理公式,Pe = m2 E2 I2 cos2 E2 = 4.44 f1 kw2N2m

2、,T = CTm I2 cos2, 轉(zhuǎn)矩常數(shù):,第 4 章 異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng),大連理工大學(xué)電氣工程系,2. 電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)公式,4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,大連理工大學(xué)電氣工程系,令,4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,大連理工大學(xué)電氣工程系,3. 電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用公式,由,最大（臨界）轉(zhuǎn)矩,臨界轉(zhuǎn)差率,由此可見： T (TM) U12 ， sM 與 U1 無關(guān)。 sMR2 ， TM 與 R2 無關(guān)。,最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù),4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,大連理工大學(xué)電氣工程系,若忽略 T0，則,整理上面各式，得,4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,解上述方程，可得,|s | |sM| 時(shí)取負(fù)號(hào)

3、。,大連理工大學(xué)電氣工程系,當(dāng) T=TN 時(shí)，則,4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,(MT MT21 ),大連理工大學(xué)電氣工程系,【例 4.1.1 】 Y132M4 型三相異步電動(dòng)機(jī)帶某負(fù)載運(yùn)行，轉(zhuǎn)速 n = 1 455 r/min，試問該電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL 是多少？若負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL = 45 Nm，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 是多少？,由電工手冊(cè)查到該電機(jī)的 PN = 7.5 kW， n0 = 1 500 r/min，nN = 1 440 r/min，MT = 2.2。 由此求得,4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,解：,大連理工大學(xué)電氣工程系,= 0.166,TM = MT TN,= 2.249

4、.76 Nm = 109.47 Nm,4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,忽略 T0，則,TL = T2,大連理工大學(xué)電氣工程系,當(dāng) TL = T2 = T = 45 Nm 時(shí),4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,= 0.036,n = ( 1s ) n0 = ( 10.036 )1 500 r/min = 1 446 r/min,大連理工大學(xué)電氣工程系,二、固有特性,當(dāng) U1 、f1、R2、X2 = 常數(shù)時(shí)： T = f (s ) 轉(zhuǎn)矩特性 n = f (T ) 機(jī)械特性 當(dāng) U1L = U1N 、f1 = fN，且繞線型轉(zhuǎn)子中不外 串電阻或電抗時(shí)的特性稱為固有特性。,M S N,N M S,4

5、.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,大連理工大學(xué)電氣工程系,額定狀態(tài)是指各個(gè)物理 量都等于額定值的狀態(tài)。 N點(diǎn)： n = nN ， s = sN ， T = TN ，P2 = PN。 額定狀態(tài)說明了電動(dòng)機(jī) 長期運(yùn)行的能力 TLTN，P2 PN，I1 IN。,1. 額定狀態(tài)（N點(diǎn)）,sN = 0.01 0.09 很小， T 增加時(shí)，n 下降很少 硬特性。,工作段,4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,大連理工大學(xué)電氣工程系,臨界轉(zhuǎn)速,2. 臨界狀態(tài)（M 點(diǎn)）,對(duì)應(yīng) s = sM，T = TM 的狀態(tài)。,臨界狀態(tài)明了電動(dòng)機(jī)的 短時(shí)過載能力。 過載倍數(shù),Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī) MT = 2 2.2,4.1

6、三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,大連理工大學(xué)電氣工程系,3. 堵轉(zhuǎn)狀態(tài)（ S 點(diǎn)）,對(duì)應(yīng) s = 1，n = 0 的狀態(tài)。 又稱為起動(dòng)狀態(tài)。,堵轉(zhuǎn)狀態(tài)說明了電動(dòng)機(jī)直接 起動(dòng)的能力。 起動(dòng)條件 (1)TS (1.1 1.2)TL。 (2)IS允許值。 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù),TS,起動(dòng)電流倍數(shù),Y 系列三相 異步電動(dòng)機(jī) ST = 1.6 2.2 SC = 5.5 7.0,4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,大連理工大學(xué)電氣工程系,【例 4.1.2 】 一臺(tái)Y225M2 型三相異步電 動(dòng)機(jī)，若 TL = 200 Nm，試問能否帶此負(fù)載： (1) 長期運(yùn)行；(2) 短時(shí)運(yùn)行； (3) 直接起動(dòng)（設(shè) Is 在允許范圍內(nèi)

7、）。,解：,查電工手冊(cè)得知該電機(jī)的 PN = 45 kW， nN = 2 970 r/min，MT = 2.2， ST= 2.0。 (1) 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩,由于 TNTL ，故不能帶此負(fù)載長期運(yùn)行。,4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,大連理工大學(xué)電氣工程系,(2) 電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 TM = MT TN = 2.2145 Nm = 319 Nm 由于 TMTL ，故可以帶此負(fù)載短時(shí)運(yùn)行。 (3) 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 TST = STTN = 2.0145 Nm = 290 Nm 由于 TSTTL ，且超過 1.1 倍 TL ，故可以帶此負(fù) 載直接起動(dòng)。,4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,大連理

8、工大學(xué)電氣工程系,U1U1,三、人為特性,1. 降低定子電壓時(shí)的人為特性,U1U1,SM 與U1無關(guān) T 正比于 U12,4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,大連理工大學(xué)電氣工程系,2. 增加轉(zhuǎn)子電阻時(shí)的人為特性,sM 正比于 R2 ， TM 與 R2 無關(guān)。,4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,大連理工大學(xué)電氣工程系,R2=X2,R2X2,R2X2,R2 R2,當(dāng) R2X2 時(shí)，sM1，R2TST。 當(dāng) R2 = X2 時(shí)，sM = 1，TS= TM。 當(dāng) R2X2 時(shí)，sM1，R2TST 。,R2增加后， TST大小則與R2 和 X2的相對(duì)大小有關(guān)。,4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,大連理工

9、大學(xué)電氣工程系,3. 改變定子頻率時(shí)的人為特性,(1) f1 fN,為保持 m = 常數(shù),因?yàn)?n0 f1 ,所以 n = n0nM = sM n0,（不變）,所以 TM 不變。,4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,大連理工大學(xué)電氣工程系,f1fN,(2) f1fN ， U1 = UN（不變） 調(diào)頻時(shí)：f1 m 因?yàn)?n0 f1，,所以 n = n0nM = sM n0 (不變),f1fN,4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,大連理工大學(xué)電氣工程系,4. 改變磁極對(duì)數(shù)時(shí)的人為特性,(a) p = 2,S N N S,N S,(b) p = 1,4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,大連理工大學(xué)電氣工程

10、系,Y(2p ),YY(p ),(2p ),定子繞組常用的接法,4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,大連理工大學(xué)電氣工程系,1. Y YY變極,(1) 2pp ， n0 2n0。 (2) N1N1 /2，KT4KT 。 (3) sM 不變，U1不變。 (4) n = n0nM = sM n0 2sMn0。 (5) TM (TS) 2TM (TS) 。,Y,YY,4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,大連理工大學(xué)電氣工程系,2. YY變極,(1) 2p p ，n0 2n0。 (2) N1N1 / 2，KT4KT 。 (3) sM 不變，,0.5n0,(4)n = n0nM = sM n0 2sMn0。

11、 (5) TM (TT) 2/3TM (TT) 。,4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,大連理工大學(xué)電氣工程系,4.2 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,一、負(fù)載的機(jī)械特性 n = f (TL) 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的參考方向：,1. 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性 (1) 反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,由摩擦力產(chǎn)生的。 當(dāng) n0， TL0。 當(dāng) n 0，TL0。 如機(jī)床平移機(jī)構(gòu)、 壓延設(shè)備等。,第 4 章 異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng),大連理工大學(xué)電氣工程系,(2) 位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,由重力作用產(chǎn)生的。 當(dāng) n0， TL0。 當(dāng) n 0，TL0。 如起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu) 和礦井卷揚(yáng)機(jī)等。 2. 恒功率負(fù)載特性,TL n = 常數(shù)。 如機(jī)床的主軸系統(tǒng)等。

12、,4.2 電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,大連理工大學(xué)電氣工程系,3. 通風(fēng)機(jī)負(fù)載特性,TLn2 TL 的方向始終與 n 的方向相反。 如通風(fēng)機(jī)、水泵、油泵等。,實(shí)際的通風(fēng)機(jī)負(fù)載,T0,TL = T0k n2,實(shí)際的機(jī)床平移機(jī)構(gòu),4.2 電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,大連理工大學(xué)電氣工程系,二、穩(wěn)定運(yùn)行條件,工作點(diǎn)：,在電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載 的機(jī)械特性的交點(diǎn)上。,穩(wěn)定運(yùn)行:,即：TTL = 0,運(yùn)動(dòng)方程:,TTL 0,加速,TTL 0,減速,n = 常數(shù),過渡過程:,4.2 電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,大連理工大學(xué)電氣工程系,a,干擾使 TL ,a 點(diǎn):,n , T ,a, a點(diǎn)。, a 點(diǎn)。,n ,T ,干擾過后

13、 TTL,T = TL,4.2 電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,大連理工大學(xué)電氣工程系,a,a,干擾使 TL ,a 點(diǎn):,n T a點(diǎn)。,干擾過后 TTL n T T = TL a 點(diǎn)。,干擾使 TL ,T , a 點(diǎn)。,T = TL,干擾過后 TTL, n , T ,T = TL a 點(diǎn)。,4.2 電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,大連理工大學(xué)電氣工程系,b 點(diǎn):,干擾使 TL ,n n = 0,堵轉(zhuǎn)。,T ,干擾過后 T TL ，不能運(yùn)行。,b,4.2 電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,大連理工大學(xué)電氣工程系,b 點(diǎn):,干擾使 TL n T n n = 0 堵轉(zhuǎn)。,干擾過后 T TL ，不能運(yùn)行。,干擾使 TL ,T ,

14、b 點(diǎn)。, n ,b,干擾過后 TTL,n T , a 點(diǎn)。,4.2 電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,大連理工大學(xué)電氣工程系,穩(wěn)定運(yùn)行的充分條件:,穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn),不穩(wěn)定 運(yùn)行點(diǎn),4.2 電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,大連理工大學(xué)電氣工程系,電動(dòng)機(jī)的自適應(yīng)負(fù)載能力,電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負(fù)載的變化而自動(dòng) 調(diào)整這種能力稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。,自適應(yīng)負(fù)載能力是電動(dòng)機(jī) 區(qū)別于其他動(dòng)力機(jī)械的重要 特點(diǎn)。 如:柴油機(jī)當(dāng)負(fù)載增加時(shí)， 必須由操作者加大油門， 才能帶動(dòng)新的負(fù)載。,a 點(diǎn)TL,新的平衡,a點(diǎn),a,TTL0,n,I2,T,I1P1,4.2 電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,大連理工大學(xué)電氣工程系,4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),一、

15、電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)指標(biāo) 1. 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩足夠大 TST TL TST (1.1 1.2) TL 2. 起動(dòng)電流不超過允許范圍。 異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際起動(dòng)情況 起動(dòng)電流大：IST = SCIN = (5.57) IN 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩?。篢ST = StTN = (1.62.2) TN,第 4 章 異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng),大連理工大學(xué)電氣工程系,不利影響 (1)大的 IST使電網(wǎng)電壓降低，影響自身及其他負(fù)載 工作。,(2) 頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量積累，易使電動(dòng)機(jī)過熱。 二、籠型異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng) 1. 小容量的電動(dòng)機(jī)（PN 7.5kW） 2. 電動(dòng)機(jī)容量滿足如下要求：,4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),大連理工大學(xué)電氣工程

16、系,三、籠型異步電動(dòng)機(jī)的減壓起動(dòng),1. 定子串聯(lián)電阻或電抗減壓起動(dòng),M 3,起動(dòng),運(yùn)行,4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),大連理工大學(xué)電氣工程系,適用于：正常運(yùn)行為形聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)。,2. 星形三角形減壓起動(dòng)（Y 起動(dòng)）,4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),大連理工大學(xué)電氣工程系,適用于：正常運(yùn)行為形聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)。,2. 星形三角形減壓起動(dòng)（Y 起動(dòng)）,Y 起動(dòng),4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),大連理工大學(xué)電氣工程系,適用于：正常運(yùn)行為形聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)。,2. 星形三角形減壓起動(dòng)（Y 起動(dòng)）, 起動(dòng),定子相電壓比,定子相電流比,起動(dòng)電流比,4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),大連理工大學(xué)電氣工程系,電源電流比,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比,4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),IY I,ISTY IST,=,=,1 3,大連理工大學(xué)電氣工程系,(2) ISTYImax （線路中允許的最大電流）。 (3) TSTY(1.1 1.2)TL 。,Y 起動(dòng)的使用條件,4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),(1) 正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)采用 形連接的電動(dòng)機(jī)。,大連理工大學(xué)電氣工程系,2. 自耦變壓器減壓起動(dòng),4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),大連理工大學(xué)電氣工程系