第二章第五节三相异步电动机的机械特性（课件）-《电机与电气控制技术》同步教学（机工版.第2版）

第五节三相异步电动机的机械特性 机械特性概述 电磁转矩与机械转矩 启动特性与制动特性 调速特性与调速方法 运行特性与保护措施 应用领域与发展趋势 contents 目 录 机械特性概述 01 三相异步电动机的机械特性是指电动机转速n与电磁转矩T之间的关系。 定义 机械特性是电动机性能的重要指标，它反映了电动机在各种工况下的运行性能。 意义 定义与意义 电源电压的变化直接影响电动机的转速和转矩，当电源电压升高时，转速增大，转矩减小。 电源电压 负载转矩的变化也会影响电动机的转速和转矩，当负载转矩增大时，转速减小，转矩增大。 负载转矩 电源频率的变化对电动机的转速和转矩也有影响，当电源频率升高时，转速增大，转矩减小。 电源频率 电动机的参数如电阻、电感、电容等也会影响其机械特性，这些参数的变化会导致电动机的转速和转矩发生变化。 电动机的参数 影响因素 分类与特点 自然机械特性 在电源电压和负载转矩一定的情况下，电动机的转速和转矩之间的关系称为自然机械特性。 人为机械特性 通过改变电动机的参数或采用某些控制方法，可以得到一系列人为机械特性，如削弱磁通特性、恒转矩特性、变速特性等。 机械特性的特点 三相异步电动机的机械特性具有非线性、不稳定性和时变性等特点，这使得电动机的运行性能受到一定限制。 电磁转矩与机械转矩 02 电磁转矩是由三相异步电动机的定子电流与转子电流相互作用产生的。当定子电流通过定子绕组时，产生旋转磁场，该磁场与转子导体中的电流相互作用，产生电磁转矩。 电磁转矩的大小取决于定子电流、转子电流、磁通密度和转子转速等多个因素。 电磁转矩产生原理 01 02 机械转矩作用及影响因素 机械转矩的大小取决于负载的性质和大小，以及电动机的转速。 机械转矩是电动机拖动负载时所承受的阻力矩，它与电动机的转速和负载性质有关。 电磁转矩与机械转矩关系 电磁转矩与机械转矩之间的关系是动态平衡的。当电动机拖动负载时，电磁转矩与机械转矩相等，电动机保持恒速运转。 当负载变化时，机械转矩也会相应变化，而电磁转矩也会相应调整以保持动态平衡。这种调整是通过改变定子电流和转子电流来实现的。 启动特性与制动特性 03 启动电流 01 三相异步电动机在启动时，由于转子静止，定子旋转磁场与转子之间存在相对运动，导致转子中产生感应电流。此电流会产生一个阻碍转子转动的转矩，因此启动电流较大。 启动转矩 02 在启动初期，由于转子尚未获得足够动能，所以启动转矩较小。随着转子速度的增加，转矩逐渐增大，直到电动机达到稳定运行状态。 启动时间 03 启动时间取决于电动机的参数和负载情况。对于轻载或空载启动，启动时间较短；对于重载或满载启动，启动时间较长。 启动过程分析 制动方式 三相异步电动机可以通过多种方式实现制动，如能耗制动、反接制动和再生制动等。 在制动过程中，电动机将机械能转化为电能并消耗在电阻上，从而实现制动。这种制动方式适用于对制动精度要求不高、不需要频繁制动的场合。 通过改变电源相序或改变电源电压极性，使定子旋转磁场与转子产生相反方向的力矩，从而实现制动。这种制动方式适用于需要快速制动的场合。 在制动过程中，电动机将机械能转化为电能并反馈到电网中，同时利用反馈电流产生制动力矩，实现制动。这种制动方式适用于需要频繁制动的场合。 能耗制动 反接制动 再生制动 制动过程分析 启动特性与制动特性的区别 启动过程是电动机从静止状态开始加速的过程，而制动过程是电动机从高速状态减速到静止状态的过程。 启动特性与制动特性的相似之处 在启动和制动过程中，电动机的电流和转矩都会发生变化。此外，电动机的转速也会受到影响。 实际应用中的选择 在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的启动或制动方式。例如，对于需要频繁启动和制动的场合，可以选择具有良好启动和制动特性的电动机；对于对精度要求较高的场合，可以选择具有较高控制精度的电动机。 启动与制动特性比较 调速特性与调速方法 04 调速原理 通过改变电动机的电源电压、频率或其他参数，从而改变电动机的转速。 调速方法分类 根据调速原理的不同，三相异步电动机的调速方法可分为变极调速、变频调速和变转差率调速等。 调速原理及方法分类 03 机械特性 表示电动机在各种不同转速下的机械特性，包括转矩、电流、效率等。 01 调速范围 评价电动机调速性能的重要指标，表示电动机在额定转速以下或以上可调的最大范围。 02 静差率 表示电动机在一定转速范围内，从空载到额定负载转速的变化率，即电动机的稳定性。 调速性能指标评价 通过改变电动机定子绕组的接线方式，从而改变电动机的极数，实现调速。 变极调速 通过改变电动机电源的频率，从而改变电动机的转速。变频调速具有调速范围广、静差率小、机械特性好等优点，是三相异步电动机最常用的调速方法之一。 变频