电工电子技术教学课件作者第2版电子教案刘蕴陶第4章课件.ppt

第四章 常用电动机 4-1 三相异步电动机的转动原理 总结以上分析，电动机起动瞬间s=1， f20 、E20 、X20都是恒定值。电动机运行时， f2 、E2 、X2以及λ2=cosφ2都与转差率s有关。此点，在分析三相异步电动机运行特性和使用问题时非常重要。 四.转矩特性 K 常数 电机结构决定 X20 起动瞬间转子绕组电路的感抗 U1 交流电源电压的有效值。 R2 转子绕组电路的电阻。 X20 起动瞬间s=1时，转子绕组电路的感抗 。 U1 、R2 、X20为定值，电磁转矩T是转差率s的单值函数。 电磁转矩T与转差率s的关系T = f（s）称为异步电动机的转矩特性。 转矩特性 T = f（s）用曲线表示。 电动机的转差率 0 ≤ s ≤1 b是临界点。 Tm 最大电磁转矩。 sm 临界转差率。 Tst 起动转矩。 0-b段 稳定运行区（0 ＜s ＜sm ）。 b-a非稳定运行区（s ＞sm ）。 sm s T 0 s=1 n=0 起动 Tm n=n1 理想空载 b a Tst 五.机械特性 U1、R2、X20 为常数，转速n与电磁转矩T的关系称为机械特性。 n = f (T ) 机械特性更直接的表示了转速n与电磁转矩T的关系。 （一）稳定运行区和非稳定运行区 Tm n 0 T b c a TL n d ab段与转矩特性的ob段对应，是稳定运行区。 bc段与转矩特性的ba段对应，是非稳定运行区。 电动机以某一恒定转速n稳定运行时，应保持转矩平衡。 转矩平衡方程 T Tm TL n 0 b n d 负载转矩 TL 。 空载转矩 T0。 电磁转矩 T= TL+ T0 ≈ TL 稳定运行状态是指电动机具有自动适应负载变化的能力。 假设电动机在d点稳定运行 T = TL, 转速n。 负载转矩↓为 → T ＞ → n↑→ 工作点沿特性曲线上移。 工作点沿特性曲线上移→ 电磁转矩 T↓→ 点→ T = → 转矩平衡。 电动机以较高转速 稳定运行。 d′ T′ n′ 负载转矩↑为 → T ＜ → n↓→ 工作点沿特性曲线 下移 → 电磁转矩 T ↑ → 点→ T = → 转矩平衡。 电动机以较高转速 稳定运 行。 结论：电动机在ab段工作，当负载转矩变化时，无须人为的外部调节，电动机自身就具有自动适应负载变化的能力，自动达到新的稳定状态。 T Tm TL n 0 b n d ab段是电动机稳定运行区。 a 非稳定运行区 bc段 假设电动机原在e点运行 。 b Tm n 0 T c a e TLe ne 负载转矩 突然↓ → T ＞ → n↑→ 工作点沿特性曲线上移→ T↑→ n↑ → 经过 b 点，进入稳定运行区，在对应转速下运行。 负载转矩 突然 ↑ → T ＜ → n↓→ 工作点沿特性曲线下移 T↓→ n↓ → 最后导致 n = 0，电动机停转（c点）。 硬机械特性 电动机正常工作就在特性曲线的稳定运行区(ab段)。此段曲线仅稍有倾斜，负载转矩在较大范围内变化，转速n变化不大，一般仅为2%～8%。适用于金属切削机床等。 （二）起动过程 电动机接入三相电源，若Tst＞TL，电动机转矩和转速从n=f（T）曲线c点开始上升。在bc段，n↑→ T↑→转速n加速上升，并越过临界点b进入稳定运行区。此后，转速n↑→ T↓，直至电磁转矩T =TL，起动过程结束。 Tm n 0 T b c a nm nN TN Tst （三）三个重要的电磁转矩 1.额定转矩TN 电动机在额定状态下运行,转轴上的机械负载是额定负载, 电动机输出额定机械功率PN,转速是额定转速nN,电动机所产生的电磁转矩就是额定转矩TN。 计算公式 转矩TN的单位 牛米(N·m) nN的单位 转每分(r／min) PN的单位 千瓦(kW) 计算举例 三相异步电动机Y160M-4 PN =11kW、 nN =1460 r／min 额定转矩 2.最大电磁转矩Tmax 最大电磁转矩Tmax 机械特性临界点所对应的电磁转矩,又称临界转矩，所对应的转差率称为临界转差率sm。 Tmax是在一定的电源电压U1下电动机能够提供的最大电磁转矩。 b n 0 T c a Tm nm 最大电磁转矩Tmax 临界转差率sm 讨论 （1）Tmax与电源电压U1的平方成正比，但sm（临界转速nm ）与U1无关。 0.8U1 c Tm nm b n 0 T a U1 Tmax∝ 即Tma