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文件名称:电机及拖动基础(第三版)课件:三相异步电动机的电力拖动.pptx
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总页数:120 页
更新时间:2025-06-19
总字数:约1.03万字
文档摘要

;5.1三相异步电动机的电磁转矩表达式

在第4章我们学习了三相异步电动机电磁转矩的基本公

式T=Pem/Ω1,下面根据此公式进一步分析电磁转矩的三种表

达式。;5.1.1电磁转矩的物理表达式

若把

和代入异步电动机电磁转矩的基本公式

中,可得

(5-1);例5.1为何在农村的“双抢”期间,作为动力设备的三相异步电动机易烧毁?

解电动机的烧毁是指绕组过电流严重,绕组的绝缘因过热损坏,造成绕组短路等故障。由于“双抢”期间,水泵、打稻机等农用机械用量大,用电量增加很多,电网电流增大,线路压降增大,使电源电压下降较多,这样影响到农用电动机,使其主磁通大为下降,在同样的负载转矩下,由式(5-1)可知转子电流大为增加,尽管主磁通下降,空载电流也会下降,但它下降的程度远远不及转子电流增加的程度大,根据磁动势平衡方程式,定子电流也将大为增加,长期超过额定值就会发生“烧机”现象。;5.1.2电磁转矩的参数表达式

由于电磁转矩的物理表达式不能直接反映转矩与转速的关系,而电力拖动系统却常常需要用转速或转差率与转矩的关系进行系统的运行分析,故推导参数表达式如下:

因为;根据三相异步电动机的近似等效电路又可知;把以上两式和Ω1=2πf1/p代入公式T=Pem/Ω1中,

可得

(5-2);;由图5-1可知,在s值很小的区间,T∝s,该段称为线性区;在s值较大的区间,T∝1/s,该段称为非线性区。因此

T-s曲线为一条二次曲线,在某一转差率sm时,转矩有一最大值Tmax,称为异步电动机的最大转矩。

令dT/ds=0可求得产生最大转矩Tmax时的临界转差率sm为

(5-3);把式(5-3)代入式(5-2)可求得最大转矩Tmax为

(5-4);Tmax是异步电动机可能产生的最大转矩。如果负载转矩TLTmax,电动机将因承担不了而停转。为保证电动机不会因短时过载而停转,要求其额定转矩TNTmax。我们把最大转矩与额定转矩的比值称为过载倍数或过载能力,用λm表示,即;λm是异步电动机的一个重要性能指标,它反映了电动机短时过载的极限。一般异步电动机的过载倍数为λm=1.8~3.0,对于起重冶金用的异步电动机,其λm可达3.5。

除了Tmax外,异步电动机还有另一个重要参数,即启动转矩Tst,它是异步电动机接至电源开始启动时的电磁转矩,此时s=1(n=0),因此将s=1代入式(5-2),可得

(5-5);对笼型异步电动机,其启动转矩不能用转子电路串联电阻的方法来改变,我们把它的启动转矩与额定转矩的比值称为启动转矩倍数,用Kst表示,即;*5.1.3电磁转矩的实用表达式

上述参数表达式,对于分析电磁转矩与电动机参数间的关系,进行某些理论分析,是非常有用的。但是,由于在电动机的产品目录中,定子及转子的内部参数是查不到的,往往只给出额定功率PN、额定转速nN及过载倍数λm等,所以用参数表达式进行定量计算很不方便,为此,导出了一个较为实用的表达式(推导从略),即

(5-6);上式中的Tmax及sm可用下述方法求出:

(5-7)

忽略T0,将T≈TN,s=sN代入式(5-6)中,可得

(5-8);当电动机运行在T-s曲线的线性段时,因为ssm,所以

从而忽略式(5-6)就可简化为

(5-9);上式即为电磁转矩的简化实用表达式,又称直线表达式,用起来更为简单。但需注意,为了减小误差,上式中sm的计

算应采用以下公式:

(5-10);5.2三相异步电动机的机械特性

上一节我们分析了T-s曲线,但在电力拖动系统中常用机械特性,即n=f(T)关系曲线来分析电力拖动问题,三相异步电动机的n=f(T)曲线可由T-s曲线变换而来,如图5-2所示。;;5.2.1固有机械特性

固有机械特性是指三相异步电动机工作在额定电压及额定频率下,电动机按规定的接线方式接线,定子及转子电路中不外串电阻或电抗时所获得的机械特性n=f(T),如图5-3所示。;;;5.2.2人为机械特性