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1、第一节第一节 三相异步电动机机械特性的三种表达式三相异步电动机机械特性的三种表达式 一一.异步电动机机械特性的物理表达式异步电动机机械特性的物理表达式1.1.异步电动机电磁转矩表达式异步电动机电磁转矩表达式:2.2.转矩常数表达式转矩常数表达式:3.3.转子电流表达式转子电流表达式:4.4.转子电路功率因数表达式转子电路功率因数表达式:可以看出:1.电流与转差关系电流与转差关系I2最初与s成正比地增加，s较大时，I2增加逐步减缓2.功率因数与转差关系功率因数与转差关系s=0，cosj2=1，随着n的逐步下降，s增加,cosj2将逐步下降3.合成曲线合成曲线两条曲线相乘，并乘以常数CTJm,即得
2、n=f(T)的曲线，称为异步电动机的机械特性。反映了不同转速时T与m及转子电流的有功分量I2cos2间的关系在物理上，这三个量的方向遵循左手定则转差与电流、功率因数的关系及异步电动机机械特性转差与电流、功率因数的关系及异步电动机机械特性(图图10-1)二二.异步电动机机械特性的参数表达式异步电动机机械特性的参数表达式采用参数表达式可直接建立异步电动机工作时转矩和转速关系并进行定量分析(10-5)(10-6)(10-7)(10-8)(10-9)(10-10)由异步电动机的近似等效电路得:(10-11)(10-12)(10-13)(10-14)1.1.异步电动机的机械特性参数表达式：异步电动机的机
3、械特性参数表达式：（10-1510-15）2.2.异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性 异步电动机的机械特性（图异步电动机的机械特性（图10-210-2）因为异步电动机机械特性为二次方程式，所以在某一转差率 sm 时，转矩有一最大值 Tm，该值称为异步电动机的最大转矩求出生产 Tm 时的转差 sm （10-16）3.3.对应异步电动机的最大转矩对应异步电动机的最大转矩TmTm为为(10-17)正号对应于电动机状态，而负号则适用于发电机状态，考虑 R1 n0 时，转差率 s=(n0-n)/n0 90，所以定子功率 P1=m1U1I1cosj1 为负，说明此时电动机将电能回馈电网 由于 I2c
4、osj2 为负，所以 T=CTJm I2cosj2 也变为负，说明此时电动机电磁转矩与转向相反，因此这时的电动机既回馈电能，又在轴上产生机械制动转矩因为异步电动机轴上输出机械功率 （9-40）所以 P2 也变为负，说明此时电动机由轴上输入机械功率5 5回馈制动的机械特性回馈制动的机械特性异步异步电动电动机回机回馈馈制制动时动时的机械的机械特性特性如图所示如图所示（图图10-1310-13）6.6.回馈发电的问题回馈发电的问题 回馈发电状态时，由于转子电流的无功分量方向不变,所以定子必须接到电网，并从电网吸取无功功率，才能建立电动机的磁场,如果在异步电动机定子脱离电网的同时，又希望能发电,则定子
5、三相必须接上连接成三角形或星形的三相电容器 当电容器接成三角形时，电容量取值 C 可参考下式选择 （9-41）I0-电动机的励磁电流（A），可取 I0=0.3 I1N 电容器也可接成星形，这时 电容量取值 C 参考下式选择 (9-42)异步电动机定子连接三相电容器（图异步电动机定子连接三相电容器（图9-14)9-14)(二二)反接制动状态反接制动状态分为转速反向的反接制动和定子两相倒相的反接制动,反接制动状态的特点是电动机转速和旋转磁场方向相反1.1.转速反向的反接制动转速反向的反接制动1)转速反向反接制动电路图2)对转速反向反接制动的说明:转子转速方向与电动状态相反因此转差率:（10-43）
6、转子由定子输入的电功率（电磁功率）为 (10-44)转子轴上机械功率为 （10-45）s 1，P2 为负值，即电动机由轴上输入机械功率转子电路的损耗为 （10-46）DP2 数值上等于 PT 与 P2 之和，所以反接制动时能量损耗极大3)用途可以用于稳定下放位能性负载2.2.定子两相倒相的反接制动定子两相倒相的反接制动1)定子两相倒相的反接制动电路图和机械特性异步电动机定子两相倒相的反接制动及其机械特性（图异步电动机定子两相倒相的反接制动及其机械特性（图10-1710-17）n0 与原转速方向相反（即对应于 n0）所以转差率:(10-47)2)用途可以用于迅速停车或反向优点：制动效果强缺点：能
7、量损耗大，制动准确度差(三三)能耗制动状态能耗制动状态1.1.方法方法 由于定子两相绕组内通入直流电流，在定由于定子两相绕组内通入直流电流，在定子内形成一固定磁场子内形成一固定磁场 当转子旋转时，其导体即切割此磁场，在当转子旋转时，其导体即切割此磁场，在转子中产生感应电动势及转子电流转子中产生感应电动势及转子电流 根据左手定则，可以确定出转矩的方向与根据左手定则，可以确定出转矩的方向与电动机的转速方向相反，电动机的转速方向相反，电动机产生的转矩为制动转矩电动机产生的转矩为制动转矩2.2.电路图电路图 3.3.原理原理 4.4.机械特性机械特性第四节第四节 计算异步电动机的参数计算异步电动机的参
8、数 1.1.异步电动机的产品目录中可以查到的技术数据如下：异步电动机的产品目录中可以查到的技术数据如下：额定电压 PN(kW)额定定子线电压 U1N(V)额定定子线电流 I1N(A)额定转速 nN(r/min)额定效率 N（%）定子额定功率因素 cos j1N过载倍数 KT(KT=Tm/TN)飞轮距 GD2 对于绕线转子异步对于绕线转子异步电动机（转子必接电动机（转子必接 Y Y 型）型），另提供数据，另提供数据:a)转子额定线电压 U2N(V)b)转子额定线电流 I2N(A)对于笼型异步电动对于笼型异步电动机还提供数据机还提供数据:a)起动转距倍数 Kstb)起动电流倍数 KI在以上数据基础
9、上，可以2.2.用工程计算法计算异步电动机参数：用工程计算法计算异步电动机参数：1)额定转距 TN(10-69)2)最大转距 Tm(10-70)3)绕线转子每相绕组电阻 R2 (10-71)或 (10-72)4）电压比 k Y联结法：（10-75）D 联结法:5）转子绕组每相电阻折算值 R2 R R2 2=R=R2 2k k6）定子绕组每相电阻 R1Y 联结法：(10-77)D 联结法：7)临界转差率 sm （10-78）8）总阻抗 X(X=X1+X2)(10-79)9)定子电抗 X1 及转子电抗的折算值 X2 X1=X2=0.5X(10-80)10)转子每相电阻折算值 R2也可用下式求得 （
10、10-81）11)空载电流 I0 由（图10-30）可以看出：(10-83)(10-84)因此：(10-85)其中：(10-86)(10-87)12)励磁电抗 X0定子Y联结法:定子 D 联结法:(10-88)三相异步电动机的各种运行状态 三相异步电动机的各种运行状态三相异步电动机的各种运行状态和直流电动机一样，三相异步电动机按其转矩与转速的方向的异同，可分为电动运行状态和制动运行状态。1.电动运行状态当n与T同方向，机械特性及其稳定运行点在第、象限。若电机运行于第象限，n0,T0,称为正向电动状态，其稳定运行点A、B称为正向电动运行点；若电机运行于第象限，T0,n0,称为反向电动状态，其稳定运行点C、D称为反向运行点。在电动状态，电机通过定子向电网吸收电能，经过转子转换成机械能输出。2.制动运行状态当n与T反方向，机械特性及其稳定运行点在第、象限。能耗制动、反接制动、倒拉反接制动和回馈制动点等各种制动运行过程和状态根据上述分析结果绘于图中。