异步电机机械特性.ppt

1.7.6 三相异步三相异步电动电动机的机械特性机的机械特性1.电电磁磁转转矩公式矩公式(1)电电磁磁转转矩的物理公式矩的物理公式 Pe=m2 E2 I2 cos 2E2=4.44 f1 kw2N2m T=Pe060Pe2 n0=T=CTm I2 cos 2 转转矩常数矩常数:p Pe 2 f1 =4.44 pm2kw2N2 2 CT=异步异步电动电动机的机的电电力拖力拖动动2.(2)(2)电电磁磁转转矩的参数公式矩的参数公式3.(3)电电磁磁转转矩的矩的实实用公式用公式 由由=0，得得 dTds 最大（最大（临临界）界）转转矩矩 TM=KT pU12 2f1X2 临临界界转转差率差率 R2X2sM=由此可由此可见见：T(TM)U12，sM 与与 U1 无关。无关。sMR2，TM 与与 R2 无关。无关。额额定定电电磁磁转转矩矩 最大最大转转矩倍数矩倍数 TMTN MT=4.若忽略若忽略 T0，则则602 TN=PNnNT=+2TM sMs ssM整理上面各式，得整理上面各式，得 =1 s sM TMT()2TMT sM s=三相异步三相异步电动电动机的机械特性机的机械特性解上述方程，可得解上述方程，可得 根据根据 s 和和 sM 的相的相对对大小，取大小，取“”或取或取“”。5.由于由于 sN sM，则则 ()2 =1 sNsMTMTNTMTN三相异步三相异步电动电动机的机械特性机的机械特性即有下面的关系即有下面的关系 sM=sN(MT MT21)sN=sM(MT MT21)6.【例例 4.1.1】Y132M4 型三相异步型三相异步电动电动机机带带某某负载负载运行，运行，转转速速 n=1 455 r/min，试问该电动试问该电动机的机的负载负载转转矩矩 TL 是多少？若是多少？若负载转负载转矩矩 TL=45 Nm，则电动则电动机的机的转转速速 n 是多少？是多少？由由电电工手册工手册查查到到该电该电机的机的 PN=7.5 kW，n0=1 500 r/min，nN=1 440 r/min，MT=2.2。由此求得由此求得 n0n n0s=0.03 1 5001455 1 500 n0nN n0sN=0.04 1 50014401 500解：解：7.sM=sN(MT MT21)=0.04(2.2 2.221)=0.1664 602 TN=PNnN602=Nm=49.76 Nm 7 500 1 440TM=MT TN=2.249.76 Nm=109.47 Nm 三相异步三相异步电动电动机的机械特性机的机械特性忽略忽略 T0，则则TL=T2 sM s=T=2TM ssM =Nm=38.32 Nm +2 109.47 0.03 0.1660.166 0.03 8.当当 TL=T2=T=45 Nm 时时=0.166 1 ()2 109.47 45 109.47 454.1 三相异步三相异步电动电动机的机械特性机的机械特性=0.036 n=(1s)n0 =(10.036)1 500 r/min =1 446 r/minTMTs=sM 1 TMT()29.OTs2.固有特性固有特性 当当 U1、f1、R2、X2=常数常数时时：T=f(s)转转矩特性矩特性 n=f(T)机械特性机械特性 当当 U1L=U1N、f1=fN，且，且绕线绕线型型转转子中不外子中不外串串电电阻或阻或电电抗抗时时，机械特性称，机械特性称为为固有机械特性固有机械特性。1n0TnO M SNN M S4.1 三相异步三相异步电动电动机的机械特性机的机械特性10.额额定状定状态态是指各个物理是指各个物理 量都等于量都等于额额定定值值的状的状态态。N点点：n=nN，s=sN，T=TN，P2=PN。额额定状定状态态说说明了明了电动电动机机 长长期运行的能力期运行的能力 TLTN，P2PN，I1IN。(1)额额定状定状态态（N点）点）nNTNn0TnON sN=0.01 0.09 很小，很小，T 增加增加时时，n 下降很少下降很少 硬特性。硬特性。工作段工作段4.1 三相异步三相异步电动电动机的机械特性机的机械特性11.(2)起起动动状状态态（S 点）点）对应对应 s=1，n=0 的状的状态态。又称又称为为堵堵转转状状态态。起起动时动时 T=Tst，I1L=Ist Tst 直接起直接起动动的能力。的能力。起起动动条件条件 Tst TL。Ist线线路允路允许值许值。起起动转动转矩倍数矩倍数n0TnOSTst st=TstTN 起起动电动电流倍数流倍数 sc=IstIN Y 系列三相系列三相 异步异步电动电动机机 st=1.6 2.2 sc=5.5 7.0三相异步三相异步电动电动机的机械特性机的机械特性12.临临界界转转速速 (3)临临界状界状态态（M 点）点）n0nTOM 对应对应 s=sM，T=TM 的状的状态态。nMTM 临临界状界状态态明了明了电动电动机的机的 短短时过载时过载能力。能力。过载过载倍数倍数MT=TMTN Y 系列三相异步系列三相异步电动电动机机 MT=2 2.2 临临界界转转差率差率s sMsM=sN(MT MT21 )4.1 三相异步三相异步电动电动机的机械特性机的机械特性13.【例例 4.1.2】一台一台Y225M2 型三相异步型三相异步电电动动机，若机，若 TL=200 Nm，试问试问能否能否带带此此负载负载：(1)长长期期运行；运行；(2)短短时时运行；运行；(3)直接起直接起动动（设设 Ist 在允在允许许范范围围内）内）。解：解：查电查电工手册得知工手册得知该电该电机的机的 PN=45 kW，nN=2 970 r/min，MT=2.2，st=2.0。(1)电动电动机的机的额额定定转转矩矩 602 TN=PNnN6023.14=145 Nm451032 970由于由于 TNTL，故不能，故不能带带此此负载负载长长期期运行。运行。三相异步三相异步电动电动机的机械特性机的机械特性14.(2)电动电动机的最大机的最大转转矩矩 TM=MT TN=2.2145 Nm=319 Nm由于由于 TMTL，故可以，故可以带带此此负载负载短短时时运行。运行。(3)电动电动机的起机的起动转动转矩矩 Tst=st TN=2.0145 Nm=290 Nm由于由于 TstTL，且超，且超过过 1.1 倍倍 TL，故可以，故可以带带此此负负载载直接起直接起动动。三相异步三相异步电动电动机的机械特性机的机械特性15.U1U13.人人为为特性特性(1)降低定子降低定子电压时电压时的人的人为为特性特性sMTsOU1U1U1U1sMnTOU1U1m1 R20 sT=I221sNI2N2=1sI22 降低降低 U1 转转速速稳稳定后定后 T=TL s s nn I2I2 三相异步三相异步电动电动机的机械特性机的机械特性16.R2 R2R2=X2(2)转转子子电电阻增加阻增加时时的人的人为为特性特性 根据根据 sM=R2/X2，TM 与与 R2 无关。无关。TsOTMsM1sM=1sM1 当当 R2X2 时时，sM1，R2 Tst。当当 R2 =X2 时时，sM=1，Tst=TM。当当 R2X2 时时，sM1，R2 Tst 。R2X2R2X2三相异步三相异步电动电动机的机械特性机的机械特性17.(3)定子定子频频率改率改变时变时的人的人为为特性特性 f1 fN E14.44 f1 kw1N1m=U14.44 f1 kw1N1为为保持保持 m=常数常数 =常数常数U1f1 因因为为 n0 f1,sM1 f1所以所以 n=n0nM=sM n0 （不（不变变）TM=KT pU12 2f1X2R2X2sM=()因因为为 TM U1 f12所以所以 TM 不不变变。三相异步三相异步电动电动机的机械特性机的机械特性18.f1fNn0f1n0TnOfNTMTM=KT pU12 2f1X2R2X2sM=f1fN，U1L=UN（不（不变变）调频时调频时：f1 m 因因为为 n0 f1，sM1 f1所以所以 n=n0nM=sM n0(不不变变)TM1 f1 2而且：而且：f1fNn0f1n0TnOfN三相异步三相异步电动电动机的机械特性机的机械特性19.(4)改改变变磁极磁极对对数数时时的人的人为为特性特性U1U2U3U4(a)p=2S NN SU1U2U3U4NS (b)p=1三相异步三相异步电动电动机的机械特性机的机械特性20.(a)YY(p)(b)Y(2p)(c)(2p)定子定子绕组绕组常用的接法常用的接法 三相异步三相异步电动电动机的机械特性机的机械特性21.(1)YYY 变变极极 p 2p，n0 n0/2。N12N1，KTKT/4。sM 不不变变，U1不不变变。n=n0nM=sM n0 sMn0/2。TM(Tst)TM(Tst)/2。KT=()2m22 kw2N2 kw1N1 TM=KT pU12 2f1X2n0TnOYYY0.5n0三相异步三相异步电动电动机的机械特性机的机械特性22.(2)YY 变变极极 p 2p，n0 n0/2。N12N1，KTKT/4。sM 不不变变，U1 3 U1。n0TnOYY0.5n0n=n0nM=sM n0 sMn0/2。TM(Tst)1.5TM(Tst)。KT=()2m22 kw2N2 kw1N1 TM=KT pU12 2f1X24.1 三相异步三相异步电动电动机的机械特性机的机械特性23.电电力拖力拖动动系系统稳统稳定运行定运行 1.负载负载的机械特性的机械特性 n=f(TL)转转速和速和转转矩的参考方向：矩的参考方向：OTLn+TLTL(1)恒恒转转矩矩负载负载特性特性 反抗性恒反抗性恒转转矩矩负载负载 nT(T2)TL(T0)由摩擦力由摩擦力产产生的。生的。当当 n0，TL0。当当 n 0，TL0。如机床平移机构、如机床平移机构、压压延延设备设备等。等。24.OTLnOTLn 位能性恒位能性恒转转矩矩负载负载 由重力作用由重力作用产产生的。生的。当当 n0，TL0。当当 n 0，TL0。如起重机的提升机构如起重机的提升机构 和和矿矿井卷井卷扬扬机等。机等。(2)恒功率恒功率负载负载特性特性 TL n=常数。常数。如机床的主如机床的主轴轴系系统统等。等。TL1n电电力拖力拖动动系系统稳统稳定运行定运行25.(3)通通风风机机负载负载特性特性 OTLn TLn2 TL 的方向始的方向始终终与与 n 的方向相反。的方向相反。如通如通风风机、水机、水泵泵、油、油泵泵等。等。实际实际的通的通风风机机负载负载OTLnT0TL=T0k n2实际实际的机床平移机构的机床平移机构OTLn电电力拖力拖动动系系统稳统稳定运行定运行26.2.稳稳定运行条件定运行条件工作点：工作点：在在电动电动机的机械特性与机的机械特性与负载负载的机械特性的交点上。的机械特性的交点上。稳稳定运行定运行:即：即：TTL=0运运动动方程方程:TTL=Jdd tTTL 0加速加速TTL 0减速减速n=常数常数过过渡渡过过程程:电电力拖力拖动动系系统稳统稳定运行定运行27.n0TnOTLab 干干扰扰使使 TL a 点点:TTL n T a a点。点。a 点。点。n T 干干扰过扰过后后 TTL T=TL 电电力拖力拖动动系系统稳统稳定运行定运行28.n0TnOTLaba 干干扰扰使使 TL a 点点:TTL n T a点。点。干干扰过扰过后后 TTL n T T=TL a 点。点。干干扰扰使使 TL n TTLT a 点。点。T=TL干干扰过扰过后后 TTL n T T=TL a 点。点。电电力拖力拖动动系系统稳统稳定运行定运行29.n0TnOabTLb 点点:干干扰扰使使 TL n n=0 堵堵转转。T n TTL干干扰过扰过后后 T TL，不能运行。，不能运行。b4.2 电电力拖力拖动动系系统稳统稳定运行定运行30.n0TnOabTLb 点点:干干扰扰使使 TL n T n n=0 堵堵转转。TTL干干扰过扰过后后 T TL，不能运行。，不能运行。干干扰扰使使 TL n TTLT b 点。点。n b干干扰过扰过后后 TTL n T a 点。点。电电力拖力拖动动系系统稳统稳定运行定运行31.稳稳定运行的充分条件定运行的充分条件:dTdndTLdnn0TnOabTL 稳稳定运行点定运行点 不不稳稳定定 运行点运行点 电电力拖力拖动动系系统稳统稳定运行定运行32.n0TnO 电动电动机的自适机的自适应负载应负载能力能力 电动电动机的机的电电磁磁转转矩可以随矩可以随负载负载的的变变化而自化而自动动调调整整这这种能力称种能力称为为自适自适应负载应负载能力。能力。自适自适应负载应负载能力能力是是电动电动机机区区别别于其他于其他动动力机械的重要力机械的重要特点。特点。如如:柴油机当柴油机当负载负载增加增加时时，必必须须由操作者加大油由操作者加大油门门，才能才能带动带动新的新的负载负载。a 点点TL 新的平衡新的平衡 TL a点点aaTTL0n I2 T I1 P1 电电力拖力拖动动系系统稳统稳定运行定运行33.第第8章章 三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动与制与制动动34.8.1 三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 1.电动电动机的起机的起动动指指标标(1)起起动转动转矩足矩足够够大大 Tst TL Tst(1.1 1.2)TL(2)起起动电动电流不超流不超过过允允许许范范围围。异步异步电动电动机的机的实际实际起起动动情况情况 起起动电动电流大：流大：Ist=sc IN=(5.57)IN 起起动转动转矩小：矩小：Tst=stTN=(1.62.2)TN 35.不利影响不利影响 大的大的 Ist 使使电电网网电压电压降低，影响自身及其他降低，影响自身及其他负载负载 工作。工作。频频繁起繁起动时动时造成造成热热量量积积累，易使累，易使电动电动机机过热过热。2.笼笼型异步型异步电动电动机的机的直接起直接起动动(1)小容量的小容量的电动电动机（机（PN 7.5kW）(2)电动电动机容量机容量满满足如下要求：足如下要求：IstIN sc=14 3+电电源源总总容量容量(kVA)电动电动机容量机容量(kW)36.3.笼笼型异步型异步电动电动机的减机的减压压起起动动(1)定子串定子串联电联电阻或阻或电电抗减抗减压压起起动动M33 RSS1 FUS2起起动动运行运行M3XSS1 FUS23 三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 37.适用于：正常运行适用于：正常运行为为联结联结的的电动电动机。机。(2)星形星形三角形三角形减减压压起起动动（Y 起起动动）3 UNS1 FUS2U1U2V1V2W1W2三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 38.适用于：正常运行适用于：正常运行为为联结联结的的电动电动机。机。(2)星形星形三角形三角形减减压压起起动动（Y 起起动动）3 UNS1 FUS2U1U2V1V2W1W2Y 起起动动三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 39.适用于：正常运行适用于：正常运行为为联结联结的的电动电动机。机。(2)星形星形三角形三角形减减压压起起动动（Y 起起动动）起起动动S23 UNS1 FUU1U2V1V2W1W2 定子相定子相电压电压比比 U1PYU1PUN 3UN=1 3 定子相定子相电电流比流比 I1PYI1PU1PYU1P=1 3 起起动电动电流比流比IstYIstI1PY 3 I1P=13三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 40.Y 型型起起动动的起的起动电动电流流 IstY=Ist13 起起动转动转矩比矩比 TstYTstU1PYU1P=13()2TstY=Tst13 Y型型起起动动的起的起动转动转矩矩 三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 41.(1)IstYImax（线线路中允路中允许许的最大的最大电电流）；流）；(2)TstYTL。否否则则不能采用此法。不能采用此法。Y 起起动动的使用条件的使用条件 三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 42.(2)自耦自耦变压变压器器减减压压起起动动TA3 UNS1 FUS2M3三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 43.(2)自耦自耦变压变压器器减减压压起起动动3 UNS1 FUS2TAM3起起动动三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 44.(2)自耦自耦变压变压器器减减压压起起动动TA3 UNS1 FUS2M3运行运行三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 45.(2)自耦自耦变压变压器器减减压压起起动动3 UNS1 FUS2TAM3起起动动U降降压压比比 定子定子线电压线电压比比 U1LaU1LbUUN=KA 定子相定子相电压电压比比 U1PaU1Pb=KAU1LaU1Lb 定子相定子相电电流比流比 I1PaI1Pb=KAU1PaU1Pb三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 46.(2)自耦自耦变压变压器器减减压压起起动动TAM33 UNS1 FUS2起起动动IstaKAIsta 起起动电动电流比流比IstaIstbI1PaI1Pb=KA 电电源源电电流比流比IaIb KAIsta Istb=KA2 起起动转动转矩比矩比=KA2 TstaTstbU1PaU1Pb=()2三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 47.自耦自耦变压变压器器减减压压起起动动的起的起动电动电流流 自耦自耦变压变压器器减减压压起起动动的起的起动转动转矩矩Ista=KA2Ist Tsta=KA2Tst 降降压压比比 KA 可可调调 QJ2 型三相自耦型三相自耦变压变压器：器：KA=0.55、0.64、0.73 QJ3 型三相自耦型三相自耦变压变压器：器：KA=0.4、0.6、0.8 三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 48.(1)IstaImax（线线路中允路中允许许的最大的最大电电流）。流）。(2)TstaTL 否否则则不能采用此法。不能采用此法。自耦自耦变压变压器降器降压压比比的的选择选择方法方法 自耦自耦变压变压器器减减压压起起动动的使用条件的使用条件 KA2 Ist ImaxKA2 Tst TL KA2 TLTstImaxIst三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 49.【例例 4.3.1】一台一台 Y250M6 型三相型三相笼笼型异步型异步电动电动机，机，UN=380 V，联结联结，PN=37 kW，nN=985 r/min，IN=72 A，st=1.8，sc=6.5。如果要求。如果要求电动电动机起机起动时动时，起起动转动转矩必矩必须须大于大于 250 Nm，从，从电电源取用的源取用的电电流必流必须须小于小于 360A。试问试问：(1)能否直接起能否直接起动动？(2)能否采用能否采用 Y 起起动动？(3)能否采用能否采用 KA=0.8 的自耦的自耦变压变压器起器起动动？解：解：(1)能否直接起能否直接起动动602 TN=PN nN=Nm=359 Nm 6023.1437103985直接起直接起动时动时起起动转动转矩和起矩和起动电动电流流为为 Tst=st TN=1.8359 Nm=646 Nm Ist=sc IN=6.572 A=468 A三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 50.虽虽然然 Tst 250 Nm，但是，但是 Ist 360 A，所以所以 不能采用直接起不能采用直接起动动。(2)能否采用能否采用 Y 起起动动 TstY=Tst13=646 Nm=215 Nm13IstY=Ist13=468 A=156 A13 虽虽然然 IstY360 A，但是，但是 TstY250 Nm，所以所以 不能采用不能采用 Y 起起动动。(3)能否采用能否采用 KA=0.8 的自耦的自耦变压变压器起器起动动 Tsta=KA2Tst=0.82646 Nm=413 Nm Ista=KA2Ist=0.82468 A=300 A三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 51.由于由于 Tsta 250 Nm，而且，而且 Ista360 A，所以所以 能采用能采用 KA=0.8 的自耦的自耦变压变压器起器起动动。三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 52.4.改善起改善起动动性能的三相性能的三相笼笼型异步型异步电动电动机机(1)深槽异步深槽异步电动电动机机 槽深槽深 h 与槽与槽宽宽 b 之比之比为为：h/b=8 12漏漏电电抗小抗小漏漏电电抗大抗大增大增大电电流密度流密度 起起动时动时，f2 高，高，漏漏电电抗大，抗大，电电流的集流的集 肤效肤效应应使使导导条的等效条的等效 面面积积减小，即减小，即 R2 ，使使 Tst 。运行运行时时，f2 很低，很低，漏漏电电抗很小，集肤效抗很小，集肤效 应应消失，消失，R2 。三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 53.2.双双笼笼型异步型异步电动电动机机电电阻大阻大漏抗小漏抗小电电阻小阻小漏抗大漏抗大上上笼笼（外（外笼笼）下下笼笼（内（内笼笼）起起动时动时，f2 高，高，漏抗大，起主要作用，漏抗大，起主要作用，I2 主要集中在外主要集中在外笼笼，外外笼笼 R2 大大 Tst 大。大。外外笼笼 起起动笼动笼。运行运行时时，f2 很低很低，漏抗很小，漏抗很小，R2 起主要作用，起主要作用，I2 主要集中在内主要集中在内笼笼。内内笼笼 工作工作笼笼。三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 54.Rst1Rst23 M3S1 S2S(1)起起动过动过程程5.绕线绕线型异步型异步电动电动机机转转子子电电路串路串联电联电阻起阻起动动 串串联联 Rst1 和和 Rst2 起起动动（特性（特性 a）总电总电阻阻 R22=R2+Rst1+Rst2n0TnOa(R22)TLT2a1a2T1切除切除 Rst2三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 55.(1)起起动过动过程程b(R21)n0TnOa(R22)T2 T1a1a2TLb1b2 合上合上 S2，切除，切除 Rst2（特性（特性 b）总电总电阻阻 R21=R2+Rst15.绕线绕线型异步型异步电动电动机机转转子子电电路串路串联电联电阻起阻起动动 3 M3S1 S2Rst1Rst2S切除切除 Rst1三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 56.合上合上 S1，切除，切除 Rst1（特性（特性 c）总电总电阻阻:R25.绕线绕线型异步型异步电动电动机机转转子子电电路串路串联电联电阻起阻起动动 c(R2)b(R21)n0TnOa(R22)T2 T1a1a2TLb1b2c1c2(1)起起动过动过程程p3 M3S1 S2 Rst1Rst2S三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 57.(2)起起动级动级数未定数未定时时起起动电动电阻的阻的计计算算 选择选择 T1 和和 T2 起起动转动转矩：矩：T1=(0.8 0.9)TM 切切换转换转矩：矩：T2=(1.1 1.2)TL 起切起切转转矩比矩比 =T1T2 求出起求出起动级动级数数 m 根据相似三角形的几何关系来推根据相似三角形的几何关系来推导导。三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 58.T1 n0 nc1TM n0 nMc=sc1sMcc(R2)b(R21)n0TnOa(R22)T2 T1a1a2TLb1b2c1c2pT2 n0 nc2TM n0 nMc=sc2sMc同理可得：同理可得：T1TM=sa1sMa=sb1sMb=sc1sMcT2TM=sa2sMa=sb2sMb=sc2sMc因因为为 sa2=sb1，sb2=sc1 sM R2 =T1T2=sMasMb=R22R21所以所以 =T1T2=sMbsMc=R21R2三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 59.因此有下面的关系因此有下面的关系 R21=R2 R22=R21=2R2对对于于 m 级级起起动动，有，有 R2m=mR2式中式中 R2m=R2Rst1Rst2 Rstm 于是得到下式：于是得到下式：=R2m R2 m因因为为 sMcsMasc1=sa1=R2R22=1R2R22三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 60.对对于于 m 级级起起动动，则则有有 sc1=R2R2m在固有特性在固有特性 c 上，有关系上，有关系 T1TN=sc1sN=TN sNT1 m因此可得因此可得=R2m R2 mm=TNsNT1 lg lg 重新重新计计算算 ，校，校验验是否在是否在规规定范定范围围内。内。三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 61.求求转转子每相子每相绕组绕组的的电电阻阻 R2R2=sN U2N3 I2N 计计算各算各级总电级总电阻和各阻和各级级起起动电动电阻阻 R21=R2 R22=R21 R2m=R2(m1)=2R2 =m R2Rst1=R21R2Rst2=R22R21Rstm=R2mR2(m1)三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 62.(3)起起动级动级数已定数已定时时起起动电动电阻的阻的计计算算 T1=(0.8 0.9)TM=TN sNT1 mT2=T1 ，验验算：算：T2=(1.1 1.2)TL，若不若不满满足，重新足，重新调调整，直到整，直到满满足要求。足要求。计计算各算各级总电级总电阻和各阻和各级级起起动电动电阻。阻。R2=sN U2N 3 I2N三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 63.【例例 4.3.2】JR414 型三相型三相绕线绕线型异步型异步电动电动机拖机拖动动某生某生产产机械。已知机械。已知电动电动机的机的 PN=40 kW，nN=1 435 r/min，MT=2.6，U2N=290 V，I2N=86 A。已知起。已知起动时动时的的负载转负载转矩矩 TL=200 Nm，采用，采用转转子子电电路串路串电电阻起阻起动动。起。起动级动级数初步数初步定定为为三三级级。求各。求各级应级应串串联联的起的起动动电电阻阻。解：解：(1)选择选择起起动转动转矩矩 T1 602 TN=PN nN=Nm=266.32 Nm 6023.14401031 435 TM=MT TN=2.6266.32 Nm=692.43 Nm T1=(0.8 0.9)TM=(553.94 623.19)Nm取取 T1=580 Nm三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 64.(2)求出起切求出起切转转矩比矩比 (3)求出切求出切换转换转矩矩 T2T2=T1=Nm=263.64 Nm 580 2.2由于由于 T21.1TL，所以所，所以所选选 m 和和 合适。合适。(4)求出求出转转子每相子每相绕组电绕组电阻阻 R2=2.2 266.32 0.043 3580 3 n0 nN n0sN=1 500 1 435 1 500=0.043 3 =TN sNT1 m三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 R2=sN U2N 3 I2N=0.084 3 0.043 3290 1.7328665.三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动(5)求出各求出各级总电级总电阻阻 R21=R2 R22=R21 R23=R22 (6)求出各求出各级级起起动电动电阻阻 Rst1=R21R2 Rst2=R22R21 Rst3=R23R22=2.20.084 3 =0.186 =2.20.018 6 =0.408 =2.20.408 =0.899 =(0.1860.084 3)=0.102 =(0.4080.186)=0.222 =(0.8990.408)=0.491 66.频频敏敏变变阻器阻器 频频率高：率高：损损耗大，耗大，电电阻大。阻大。频频率低：率低：损损耗小，耗小，电电阻小。阻小。转转子子电电路起路起动时动时 f2 高，高，电电阻大，阻大，Tst 大，大，Ist 小。小。转转子子电电路正常运行路正常运行时时 f2 低，低，电电阻小，阻小，自自动动切除切除变变阻器。阻器。6.绕线绕线型异步型异步电动电动机机转转子子电电路串路串联频联频敏敏变变阻器起阻器起动动 频频敏敏变变阻器阻器 三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动 67.三相异步三相异步电动电动机的机的调调速速1.改改变变磁极磁极对对数数 p2.改改变转变转差率差率 s 3.改改变电变电源源频频率率 f1(变频调变频调速速)调调速方法：速方法：n=(1 s)n0 =(1 s)60 f1 p 有有级调级调速。速。无无级调级调速。速。异步异步电动电动机的机的电电力拖力拖动动68.1.电动电动机的机的调调速指速指标标(1)调调速范速范围围(2)调调速方向速方向(3)调调速的平滑性速的平滑性 平滑系数平滑系数(4)调调速的速的稳稳定性定性 静差率静差率 D、nN 的关系的关系 (nN=nmax)D=nmax nmin=ni ni1=100%n0n n0 TnOn01n02nNnND=nN nN(1)4.4 三相异步三相异步电动电动机的机的调调速速 69.例如：例如：nN=1 430 r/min，nN=115 r/min，要求要求30%、则则 D=5.3。要求要求20%、则则 D=3.1。再如：再如：nN=1 430 r/min，D=20，5%，则则 nN=3.76 r/min。(5)调调速的速的经济经济性性(6)调调速速时时的允的允许负载许负载 不同不同转转速下速下满载满载运行运行时时：输输出出转转矩相同矩相同 恒恒转转矩矩调调速。速。输输出功率相同出功率相同 恒功率恒功率调调速。速。三相异步三相异步电动电动机的机的调调速速 70.2.笼笼型异步型异步电动电动机的机的变频调变频调速速 U、f 可可 变变M33整流整流电电路路逆逆变电变电路路50 Hz控制控制电电路路 直直 流流n0TnOn0f1fNU1L=UN n0TnOn0f1f N，=常数常数 U1f1 TLTL三相异步三相异步电动电动机的机的调调速速 71.(1)调调速方向速方向 f1fN 时时：n 。(2)调调速范速范围围 D 较较大。大。(3)调调速的平滑性速的平滑性 平滑性好（无平滑性好（无级调级调速）。速）。(4)调调速的速的稳稳定性定性 稳稳定性好。定性好。(5)调调速的速的经济经济性性 初期投初期投资资大；运行大；运行费费用不大。用不大。(6)调调速速时时的允的允许负载许负载f1fN 时时：n 。三相异步三相异步电动电动机的机的调调速速 72.三相异步三相异步电动电动机的机的调调速速=常数常数 U1f1 因因为为 m 基本不基本不变变，基本不基本不变变。所以所以 T=CTm I2N cos 2 f1fN 时时 恒恒转转矩矩调调速。速。P2=T2U1 4.44 f1 kw1N1 m=T f1 fN 时时 因因为为 U1L=UN 所以所以 T=CTm I2N cos 2 1f11n1 n T n=常数常数 恒功率恒功率调调速。速。73.变频变频器器 三相异步三相异步电动电动机的机的调调速速 74.三相异步三相异步电动电动机的机的调调速速 优优点：点：(1)一体化的通用一体化的通用变频变频器和器和电动电动机的机的组组合可以提供最大效率。合可以提供最大效率。(2)变变速速驱动驱动，输输出功率范出功率范围宽围宽（如从（如从 120 W到到 7.5 kW）。）。(3)在需要的在需要的时时候，通用候，通用变频变频器可以方便地从器可以方便地从电动电动机上移走。机上移走。(4)高起高起动转动转矩。矩。电电机机变频变频器一体化器一体化产产品品 75.【例例 4.4.1】某三相某三相笼笼型异步型异步电动电动机，机，PN=15 kW，UN=380 V，联结联结，nN=2 930 r/min，fN=50 Hz，MT=2.2。拖。拖动动一恒一恒转转矩矩负载负载运行，运行，T=40 Nm。求：求：(1)f1=50 Hz，U1=UN 时时的的转转速；速；(2)f1=40 Hz，U1=0.8UN 时时的的转转速；速；(3)f1=60 Hz，U1=UN 时时的的转转速。速。解：解：(1)602 TN=PN nN=Nm=48.91 Nm 6023.14151032 930TM=MT TN=2.248.91 Nm=107.61 Nm n0 nN n0sN=3 000 2 930 3 000=0.023 3 三相异步三相异步电动电动机的机的调调速速 76.n=(1s)n0 =(10.018 7)3 000 r/min=2 944 r/min(2)sM=sN(MT MT21 )=0.023 3(2.2 2.221 )=0.096 9 =0.0969 1 =0.018 7 ()2107.6140107.6140 U1 f1成比例减小成比例减小时时，TM 不不变变，sM 与与f1 成反比，成反比，故故 TM=TM=107.61 Nm s=sM 1 TMT()2TMT三相异步三相异步电动电动机的机的调调速速 77.sM=sM f1 f1=0.096 9=0.121 50 40 n=(1s)n0 =(10.023 3)2 400 r/min=2 344 r/min=0.121 1 =0.023 3()2107.6140107.6140s=sM 1()2TMTTMTn0=60 f1 p=r/min=2 400 r/min 60401三相异步三相异步电动电动机的机的调调速速 78.(3)f1增加，增加，U1 不不变时变时，sM 。1 f1TM ,1 f12=107.61 Nm=74.73 Nm 50 602=0.096 9=0.080 75 50 60=r/min=3 600 r/min 60601三相异步三相异步电动电动机的机的调调速速 s=sM 1()2TMT TM T=0.023 4 n0=60 f 1 p n=(1s)n0 =(10.023 4)3 600 r/min=3 516 r/min TM=TM f1 f 12sM=sM f1 f 179.TL3.笼笼型异步型异步电动电动机的机的变变极极调调速速n0TnOYYY0.5n0n0TnOYY0.5n0TL(1)调调速方向速方向 YYY()：n Y()YY：n (2)调调速范速范围围 D=2 4三相异步三相异步电动电动机的机的调调速速(3)调调速的平滑性速的平滑性 平滑性差。平滑性差。(4)调调速的速的稳稳定性定性 稳稳定性好。定性好。80.静差率：静差率：(5)调调速的速的经济经济性性 经济经济性好。性好。(6)调调速速时时的允的允许负载许负载 YYY 满载输满载输出功率：出功率：满载输满载输出出转转矩：矩：(基本不基本不变变）=100%n0n n0 n n0 =P2=3 UN IN cos 1 T2=P2 =，12 INYINYY因因为为=12 Y YY三相异步三相异步电动电动机的机的调调速速 恒恒转转矩矩调调速。速。81.如果如果 cos 1、不不变变，则则 =12 P2Y P2YY=1 T2Y T2YY （恒（恒转转矩矩调调速）速）(2)YY 因因为为 =3 IPN 2 IPN ININYY=3 2=12 YY 如果如果cos 1、不不变变，则则 P2 P2YY=3 2 1（恒功率（恒功率调调速）速）T2 T2YY=2=1.732 3 2 三相异步三相异步电动电动机的机的调调速速（近似）恒功率近似）恒功率调调速。速。82.【例例 4.4.2】某三相多速某三相多速电动电动机，机，PN=2.2/3.8 kW，nN=1 440/2 880 r/min，MT=2.0/2.0。拖。拖动动TL=10 Nm 的的 恒恒转转矩矩负载负载。求在两种不同极求在两种不同极对对数数时时的的转转速。速。解：解：(1)p=2 时时 n0 nN n0sN=1 500 1 440 1 500=0.04 三相异步三相异步电动电动机的机的调调速速 602 TN=PN nN=Nm=14.6 Nm 6023.14 2.2103 1 440TM=MT TN=214.6 Nm=29.2 Nm83.n=(1s)n0 =(10.026 3)1 500 r/min=1 460.55 r/min(2)p=1 时时 sM=sN(MT MT21 )=0.04(2 221 )=0.149 =0.149 1 =0.026 3 ()229.21029.210s=sM 1 TMT()2TMT三相异步三相异步电动电动机的机的调调速速 n0 nN nNsN=3 000 2