第八,十章三相异步电动机的电力拖动1

1、l三相异步电动机的机械特性（机械特性的参数三相异步电动机的机械特性（机械特性的参数表达式、固有特性、人为特性、实用公式和简表达式、固有特性、人为特性、实用公式和简化公式）化公式）l三相异步电动机的起动（直接起动、鼠笼电机三相异步电动机的起动（直接起动、鼠笼电机的降压起动、绕线电机的重载起动）的降压起动、绕线电机的重载起动）l三相异步电动机的各种运行状态（电动运行、三相异步电动机的各种运行状态（电动运行、能耗制动、反接制动、回馈制动）能耗制动、反接制动、回馈制动）l三相异步电动机的调速（改变转差率调速、改三相异步电动机的调速（改变转差率调速、改变同步转速调速）变同步转速调速）第八章第八章 三相异

2、步电动机的电力拖动三相异步电动机的电力拖动第一节 三相异步电动机的机械特性机械特性是指电机的电磁转矩与转速的关系机械特性是指电机的电磁转矩与转速的关系 sfMnfM或：即：一、0Imrmjx1I1U1r1jx2I2r2jx12rss1r1jx简化等值电路简化等值电路pfsrIPMM122 212322122112xxsrrUI232212211221xxsrrfsrpUM机械特性的参数表达式，也叫一般表达式机械特性的参数表达式，也叫一般表达式二、1 1、曲线、曲线0Mns0n01正相序正相序负相序负相序0Mns0n0NMABCD12 2、特点、特点起动点电磁转矩最大点：额定运行点步转速点）：理

3、想空载运行点（同两部分曲线近似对称和）（制动状态，第四象限时，）（发电状态，第二象限时，）（正向电动状态，第一象限时，）（:00401302010111DCBAssnsnnsnns0Mns0n0NMABCD1mMmssM2212122212111212321xxrrsxxrrfpUMmm得：固有机械特性对固有机械特性对s求导，且导数为求导，且导数为03 3、最大电磁转矩与临界转差率、最大电磁转矩与临界转差率临界转差率最大电磁转矩mmsM无关与无关与12UsrMmm232121221121xxrsxxfpUMmm05. 0211xxr一般：0Mns0n0NMABCD1mMmssM4、起动转矩、起

4、动转矩2322122112211xxrrfrpUMMss5、稳定运行的问题、稳定运行的问题范围内可长期稳定运行在范围内可稳定运行在Nmssss006、两个常用参数、两个常用参数2 .18 .05 .26 .1一般起动转矩倍数一般过载倍数NssNmMMkMM三、1 1、降压特性（降低定子端电压）、降压特性（降低定子端电压）即铁耗减小，铜耗增大、带恒转矩负载时：由211221cosIUICMMj0Mns0n01mMmssMNUU 1NUU8 . 01NUU5 . 01mM64. 0sM64. 0特点：特点：（1 1）同步转速不变；）同步转速不变；（2 2）临界转差率不变；）临界转差率不变；（3 3

5、）最大电磁转矩、）最大电磁转矩、起动转矩与定子电压的起动转矩与定子电压的平方成正比。平方成正比。0Mns0n01mMmssM1rRrR11mMsMms2 2、定子串三相对称电阻特性、定子串三相对称电阻特性RrRr111消耗有功功率。）（减小；、）（不变；）（RsMMnmsm3211特点：特点：3 3、定子串三相对称电抗特性、定子串三相对称电抗特性XxXx111与定子串三相对称电阻特性类似与定子串三相对称电阻特性类似不消耗有功功率X4 4、转子串三相对称电阻特性、转子串三相对称电阻特性RrRr22222RkkRiensM01nmMmsms2r2R212xxRmsmmsmMMxxRrssMMn时）

6、（减增大；、）（不变）（不变；）（143212121特点：特点：四、1 1、结论：、结论： 实用公式实用公式ssssMMmmm22 2、应用、应用： （要先知道（要先知道Mm、sm后才能使用）后才能使用）和、已知：NNNNnIUPNmNNNNmMMPMMM，的估算：）（21舍去、已知的估算：）（1112a222NmNmNmmNmNNNmssssssssMMMss1122ANANAmNAAmmAmAAAMMMMssMMssssMMMsb、已知ssMMmm23 3、简化公式、简化公式时Nss 第二节 三相异步电动机的起动一、的分析、ssMI1起动初始瞬间起动初始瞬间n=0，s=1，I0主要是建立磁

7、势主要是建立磁势2322122112211xxrrfrpUMMss22122112xxsrrUI221cosICMMjsInsM01nmMmssM1I0I结论：起动电流较大，起动转矩较小结论：起动电流较大，起动转矩较小一般鼠笼电机一般鼠笼电机NNIsIIKI74NNMsMMKM3 . 19 . 0较大的影响、sI2（1 1）对电机本身对电机本身 （2 2）对配电变压器）对配电变压器NNIsIIKI74NNMsMMKM3 . 19 . 0较小的影响、sM3（1 1）轻载轻载 （2 2）重载）重载、结论4（1 1）一般情况下可以直接起动一般情况下可以直接起动（2 2）两种情况下不可直接起动）两种情

8、况下不可直接起动 即配电变压器容量不足够大和重载即配电变压器容量不足够大和重载、解决途径5（1 1）轻载时降压起动轻载时降压起动（2 2）重载时转子回路串电阻）重载时转子回路串电阻二、三相鼠笼式异步电动机的降压（适用于轻载）（适用于轻载）sI11UkrkjxjX1sI1Ukrkjx1U（1 1）方法：起动时串入电抗器，正常运行时切除电抗器）方法：起动时串入电抗器，正常运行时切除电抗器1 1、定子串接电抗器起动、定子串接电抗器起动（2 2）分析：）分析：jXzzUUukk11令：ujXzzIIkkss11则：2211uUUMMss（3 3）工程中，一般先给出起动电流，再计算串接的电抗）工程中，一

9、般先给出起动电流，再计算串接的电抗2 2、Y-起动（适用于起动（适用于 接使用的电机）接使用的电机）ABC1K2KY运行运行运行运行（1 1）方法：起动时）方法：起动时K2合向下方，正常运行时合向下方，正常运行时K2合向上方合向上方（2 2）分析：）分析：运行运行ABCY运行运行ABCsIYIsIINU1UNUU 133IIIYIIYss接起动时直接起动时3ssII 3211ssMUUM3 3、自耦变压器降压自耦变压器降压起动起动（1 1）方法：）方法：K K向下合向下合时降压起动，时降压起动，K K向上合向上合时正常运行时正常运行KAM（2 2）分析：）分析：sI1WsIUNU2W21221

10、12WWIIWWIIWWUUIIssssNss2122WWUUMMNss4 4、延边三角形延边三角形起动（适用于绕组带中间抽头的电机）起动（适用于绕组带中间抽头的电机）自习自习三、高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机（适用于重载）（适用于重载）1 1、转子电阻较大的鼠笼式异步电动机、转子电阻较大的鼠笼式异步电动机 （包括高转差率电动机、力矩式电动机等）（包括高转差率电动机、力矩式电动机等）nsM01nsMmssM2 2、深槽式鼠笼异步电动机、深槽式鼠笼异步电动机nsM01nsMmssM3 3、双鼠笼异步电动机、双鼠笼异步电动机nsM01nsMms内内外外四、绕线式三相异步电动机的起动（适用于重载）

11、（适用于重载）绕线式异步电机可以在转子回路中串电阻，且绕线式异步电机可以在转子回路中串电阻，且mssMMxxRr时2121、转子串频敏变阻器起动、转子串频敏变阻器起动KnsM01nsMmssM2 2、转子串电阻分级起动、转子串电阻分级起动1R3K2K1K3R2R2r1sansM01n2sM0s1 sMLMbcdefgA2s3sAgfedcba起动顺序：起动电阻的计算起动电阻的计算（1）作图法）作图法LssmssmMMMMMMmbssa3 . 11 . 185. 0302211切换转矩一般最大起动转矩、确定起动级数，近似看成直线、将3212121211212022RRRrsRRrsRrsrsRr

12、ssMssMMdcmmm为常数时，、计算：探作图）、画出机械特性图（试1sansM01n2sM0s1sMLMbcdefgA2s3s（2）解析法）解析法RrsMsMsMsMbssammmmm2110且为常数为常数，切换时不同机械特性上，且为常数和同一条机械特性上，、计算：近似看成直线、将21221rRrMMss令：1sansM01n2sM0s1sMLMbcdefgA2s3smsmsNNssLsmsNNssMMMsMMMMMMsMMMc85. 03 . 11 . 1112122121而未知已知再验证通过而未知、已知l各种运行状态的定义与直流电机中的定义类似各种运行状态的定义与直流电机中的定义类似电

13、动运行电动运行M与与n同向同向制动运行制动运行M与与n反向反向l制动运行包括能耗制动、反接制动、倒拉反转、回馈制动制动运行包括能耗制动、反接制动、倒拉反转、回馈制动第三节 三相异步电动机的各种运行状态一、第一象限第一象限正向电动正向电动第三象限第三象限反向电动反向电动0Mns0n01正相序正相序负相序负相序二、1、接线图、接线图R3K1K2KR2、操作与工作原理、操作与工作原理 类似直流电机的能耗制动类似直流电机的能耗制动3、机械特性、机械特性111222212221023nnnnnnxxrfrxIMmm其中：励磁电抗mx0Mns0n0三、1、接线图、接线图R3K1K2K2、操作与工作原理、操

14、作与工作原理 类似直流电机的反接制动类似直流电机的反接制动3、机械特性、机械特性0Mns0n00nABC0Mns0n00nABCDE四、1、接线图、接线图R3K1K0Mns0n00nABCD2、操作与工作原理、操作与工作原理 类似直流电机的倒拉反转类似直流电机的倒拉反转3、机械特性、机械特性五、1、交流电机功率的吸收与回馈、交流电机功率的吸收与回馈（ 1 ）直流电机功率的吸收与回馈是如何判别的？）直流电机功率的吸收与回馈是如何判别的？通过电源极性与电流方向的相对关系来判别通过电源极性与电流方向的相对关系来判别（ 2 ）交流电机功率的吸收与回馈该如何判别？）交流电机功率的吸收与回馈该如何判别？通

15、过一个周期平均功率的流向来判别通过一个周期平均功率的流向来判别1U1I101U1It1T01U1It1T1U1I1率时，电机向电源回馈功率时，电机从电源吸收功：结论18090900111211211212222211111xxjrsrIUIIjxsrIEEEzIEU，回馈制动时，：结论900211snn也可由电磁功率进行讨论也可由电磁功率进行讨论六、 某起重机吊钩有一台绕线式三相异步电动机拖动，某起重机吊钩有一台绕线式三相异步电动机拖动，电动机的额定数据为：电动机的额定数据为： 电机的负载转矩为：电机的负载转矩为：，2 . 2min146440rnkWPNN。，06. 012rKM1LM提升重

16、物。，下放重物mNMmNL2082612（1）提升重物时要求有低速、高速两档，且高速时工作在正）提升重物时要求有低速、高速两档，且高速时工作在正向固有特性上，低速时转速为高速时的向固有特性上，低速时转速为高速时的0.25倍，工作于转子回倍，工作于转子回路串电阻的特性上。路串电阻的特性上。求两档转速各为多少及转子回路传入的电求两档转速各为多少及转子回路传入的电阻值。阻值。（2）下放重物时要求有低速、高速两档，且高速时工作在反）下放重物时要求有低速、高速两档，且高速时工作在反向固有特性上，低速时转速为提升重物时的低速档转速，工作向固有特性上，低速时转速为提升重物时的低速档转速，工作于转子回路串电阻

17、的特性上。于转子回路串电阻的特性上。求两档转速各为多少及转子回路求两档转速各为多少及转子回路传入的电阻值。说明电动机的运行状态。传入的电阻值。说明电动机的运行状态。解：1n0Mn1nBACD1LM2LMmin15001rn 024. 011nnnsNN1 . 012NmssmNnPMNNN2619550min146426111rnnMmNMNANL）提升重物：（145. 31756. 0min36625. 0211BmBBBABssnnnsrnn827. 122BBmBmRRrrss1n0Mn1nBACD1LM2LMNLMmNM8 . 020821）下放重物：（608. 618 . 08 .

18、0244. 1min366211DmDDDBDssnnnsrnn905. 322DDmDmRRrrssmin1528min280188. 028 . 011rnnnrsnnsssssMMCmmNN作业：P342 8-21、8-28、8-29第四节 三相异步电动机的调速在一定负载下，异步电机的速度：在一定负载下，异步电机的速度：spfsnn160111异步电机调速异步电机调速改变转差率改变转差率调速调速改变同步转速改变同步转速调速调速降低定子电压调速降低定子电压调速绕线电机转子串电阻调速绕线电机转子串电阻调速绕线电机转子串附加电势调速绕线电机转子串附加电势调速变极调速变极调速变频调速变频调速一、

19、改变转差率调速1、绕线式异步电动机转子回路串电阻调速、绕线式异步电动机转子回路串电阻调速1R3K2K1K3R2R2rBsnsM01nAsLMACsDsBCDsRrsrsA22特点与性能特点与性能 （1）近似属于恒转矩调速方式；）近似属于恒转矩调速方式； （2）D=(23) 主要受静差率限制；主要受静差率限制； （3）有级调速，平滑性差；）有级调速，平滑性差； （4）转速较低时，串接电阻上损耗大，经济性较差。）转速较低时，串接电阻上损耗大，经济性较差。 转子损耗称为转差损耗转子损耗称为转差损耗MsMsPsPRrIsPP1322222、降低定子电压调速、降低定子电压调速0Mns0n01mMmsNU

20、U 11LM2LM特点与性能特点与性能（1）近似属于恒转矩调速方式；）近似属于恒转矩调速方式；（2）调速范围小，带泵类负载）调速范围小，带泵类负载时可达到时可达到10；（4）转速较低时，转差损耗大，）转速较低时，转差损耗大，经济性较差。经济性较差。3、串级调速（附加电势调速）、串级调速（附加电势调速） 将串电阻调速时，外串电阻上的损耗功率，采用电气将串电阻调速时，外串电阻上的损耗功率，采用电气或机械方法再利用。分机械串级和电气串级两类。或机械方法再利用。分机械串级和电气串级两类。二、改变同步转速调速1、变极调速、变极调速NS1a2a2x1xNS1a1x2a2xAXNNSS1a2a2x1xNS1a1x2a2xAXNS1a1x2a